Bedeutung des Klimawandels für Böden und ihren Humushaushalt

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1 Bedeutung des Klimawandels für Böden und ihren Humushaushalt Gerhard Welp Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften & Ressourcenschutz (INRES) Bereich Bodenwissenschaften

2 Bedeutung des Klimawandels für Böden und ihren Humushaushalt Boden Klimawandel Klima Boden Boden Klima Klimawandel Humus

3 Böden sind das Wie definiere ich Boden? - mit Wasser, Luft und Lebewesen durchsetzte, - unter dem Einfluss der Umweltfaktoren an der Erdoberfläche entstandene, - im Ablauf der Zeit sich entwickelnde - Umwandlungsprodukt mineralischer und organischer Substanzen, - das in der Lage ist, höheren Pflanzen als Standort zu dienen; - als Raum-Zeit-Struktur ist Boden ein vierdimensionales System (D. Schroeder, 1983)

4 Boden Boden Warum ist das so?

5 Klima Vegetation Mensch Boden Zeit Gestein Relief

6 Klimawandel Jahresmittel der minimalen (Tmin), mittleren (Tmean) und maximalen (Tmax) Tagestemperaturen in Nordrhein-Westfalen im Zeitraum Zusätzlich sind die dekadisch gleitenden Mittel gezeigt sowie lineare Trends der Mitteltemperatur. (Quelle: LANUV 2010, Datengrundlage: DWD) Vorhersagen: 1,6 3,1 C wärmer bis 2100 (MUNLV-NRW, 2009)

7 Klimawandel Beispiel Niedersachsen: Veränderung der Niederschläge vs (Kreienkamp, 2006) Änderung Sickerwasserrate

8 Klimawandel Boden Alle bodenbildenden Prozesse sind temperatur- und feuchteabhängig! Deshalb wird prognostiziert: Trockenstress im Sommer (Ertragsunsicherheit ) Wasserstress im Winter (Nitratverlagerung, Oberflächenabfluss ) Winderosion im Sommer Wassererosion im Winter Bodenschadverdichtungen im Winter Verringerte Abbauleistung von Schadstoffen Verminderte Nährstoffverfügbarkeit Trockene Böden im Sommer Hitzestress

9 Klimawandel Boden Winderosionsgefährdung in Niedersachsen (Engel & Müller, 2009) Wassererosionsgefährdung in Niedersachsen (Engel & Müller, 2009)

10 Klimawandel Boden Boden Boden Böden reagieren unterschiedlich auf Stress (Wendland et al., 2007)

11 Boden Klimawandel Bodenzustand und Landnutzung beeinflussen Albedo (Scheffer/Schachtschabel, 2010)

12 Boden Klimawandel Bodenzustand und Landnutzung beeinflussen Albedo Böden sind Quelle und Senke für klimarelevante Spurengase (Dittert & Mühling, 2009) (Bareth, 2000)

13 Klimawandel Humus Rahmenbedingungen

14 Klimawandel Humus Veränderung der Corg-Gehalte von Böden in England und Wales, (Bellamy et. al., Nature, 2005)

15 Klimawandel Humus Entwicklung der Humusgehalte in Ackerböden von NRW C org -Gehalt in der Ackerrkume (%) NRW (Preger et al., 2006)

16 Klimawandel Humus DDV Dikopshof, C-Vorräte t4: +StM, +MD t3: +StM, -MD t2: -Stm, +MD t1: -StM, -MD Kraus, Welp, Herbst, Pätzold, 2010

17 Klimawandel Humus DDV Dikopshof, C-Vorräte bis 2030 t4: +StM, +MD t3: +StM, -MD t2: -Stm, +MD t1: -StM, -MD Kraus, Welp, Herbst, Pätzold, 2010

18 Austrocknung verstärkt Klimawandel Humus Prognosen sind unsicher: Rückkopplungen (antagonistisch, additiv, synergistisch) Beispiel: Hitzewelle 2003 in Mitteleuropa Trockenheit ab Februar Böden trocknen aus Verdunstung sinkt Ab August Hitzewelle Hitze verstärkt Kein Abkühlungseffekt

19 Klimawandel Humus Prognosen sind unsicher: Rückkopplungen (antagonistisch, additiv, synergistisch) Nicht-lineare Systeme/Prozesse Q10-Werte für Bodenatmung in Abh. von der Temperatur (Kirschbaum, 1995)

20 Klimawandel Humus Prognosen sind unsicher: Rückkopplungen (antagonistisch, additiv, synergistisch) nicht-lineare Systeme Humus: was ist das? Abbauzeiten (Jahre) von Streu in Waldböden in Abh. von der Temperatur (Giardina & Ryan, Nature, 2010)

21 Klimawandel Humus Gegenmaßnahmen hier: was kann der Landwirt tun? Gegen den Klimawandel allgemein: Fruchtfolge, trockenresistente Sorten Bewässerung Gezielter düngen (N) Konservierende Bodenbearbeitung Brache vermeiden Regelmäßige Kalkung

22 Klimawandel Humus Gegenmaßnahmen zum Humusverlust Potentiale der C-Bindung Maßnahme Umwandlung von Ackerland in Grünland, begrünte Dauerbrache Anbau mehrjähriger Leguminosen und deren Gemenge mit Gräsern Düngung mit Stalldung und Komposten Reduzierte Bodenbearbeitung (pfluglos, Direktsaat) Brachezeiten vermeiden 0-0,2 C-Bindung Erläuterungen t * ha -1 * a -1 > 1,0 dauerhafte Bodenbedeckung und Zufuhr organischer Substanz, fehlende Bodenbearbeitung > 0,5 abhängig vom Ertrag, der Nutzungsdauer und Bestandszusammensetzung > 0,5 abhängig von der Menge und der Qualität der organischen Substanz 0,1-0,25 abhängig vom Standort (Boden, Klima), der Fruchtfolge und Düngung (Hülsbergen, 2009; verändert)

23 Klimawandel Humus Günter Jacobs, LWK NRW, Referat Landbau

24 Die Art, wie wir mit unseren Böden umgehen, ist ein Teil des Klimaproblems, aber auch seiner Lösung.