Landbewirtschaftung: Methoden zum Klimaschutz

Flächen, auf denen Gras oder krautige Pflanzen angebaut werden, bezeichnet man als Grünland; falls geerntet wird, so durch Beweidung oder Mähen. Auf Grünland gibt es keine Brachezeiten und es findet keine oder nur wenig mechanische Bearbeitung des Bodens statt. Dadurch wird dem Boden mehr organisches Material zugeführt als bei Bewirtschaftung mit Ackerpflanzen. Zudem sind, ebenfalls durch die ganzjährige Vegetationsdecke, die im Wurzelraum stattfindenden Kohlenstoffeinträge in Grünland höher als unter Äckern. Diese Faktoren führen zu höheren Bodenkohlenstoffgehalten unter Grünland als unter Ackerland.

Das heißt:

• Für die Klimaschutzwirkung von Grünlandflächen müssen ggf. die Treibhausgasemissionen durch Beweidung berücksichtigt werden.
• Die dauerhafte Umwandlung von Acker- zu Grünland bewirkt langfristig eine effektive Erhöhung der Bodenkohlenstoffgehalte im Boden.
• Umgekehrt führt der Umbruch von Grünland in Acker zum Abbau von (zuvor stabilem) organischem Bodenmaterial, und so zu Verlusten von Kohlenstoff aus den Böden in Form von CO2-Emissionen. Der Erhalt von Dauergrünland ist daher wichtig für den Klimaschutz.
• Zielkonflikte können entstehen, da diese Methode eine Änderung der Bewirtschaftungsform bedeutet: Kann weiterhin wirtschaftlich gearbeitet werden?
• Grünlandnutzung bringt gegenüber Acker neben dem Klimaschutzeffekt weitere positive Effekte mit sich, wie z.B. für Gewässer- und Erosionsschutz und für die Biodiversität.

Durch geeignete Kulturauswahl kann der Verlust von Bodenkohlenstoff verringert werden. Dies geschieht z.B. durch mehr Ernterückstände, tiefere und intensivere Durchwurzelung und einen verbesserten Nährstoffeintrag, z.T. auch in tiefere Schichten. Der Anbau von Zuckerrüben und Kartoffeln kann zu Bodenkohlenstoffverlusten führen, während dieser Effekt bei Sommergetreide geringer ist. Durch eine ausgewogene Abfolge der angepflanzten Feldfrüchte und die Berücksichtigung von Brachezeiten kann der Kohlenstoffgehalt positiv beeinflusst werden.

Das heißt:

• Eine gute Fruchtfolge kann zudem z.B. die Wasserspeicherfähigkeit und Nährstoffverfügbarkeit von Böden verbessern. Dies kann den Erhalt oder die Steigerung der Erträge unterstützen, und stellt daher, besonders mit Blick auf sich ändernde klimatische Bedingungen, einen zusätzlichen positiven Effekt dar.
• Die Optimierung von Fruchtfolgen hängt von vielen Faktoren ab und sollte daher standortspezifisch erfolgen.
• Zielkonflikte können entstehen, eine Änderung der Bewirtschaftungsform kann aus kulturtechnischen, wirtschaftlichen oder klimatischen Gründen nicht praxisgerecht sein.

Zwischenfrüchte sind Kulturen, die nach der Ernte der Hauptfrucht oder als Untersaat angebaut werden. Der Ertrag kann entweder auf dem Feld belassen werden (Gründüngung), wobei er dann meist zerkleinert und oberflächlich eingearbeitet wird, oder in der Tierhaltung weiterverwendet werden. Verschiedene Grasarten, krautige Pflanzen und Leguminosen kommen hier in Betracht. Zwischenfruchtanbau steigert den Bodenkohlenstoffgehalt durch zusätzliche Kohlenstoffbindung in der Biomasse, verbesserte Einbringung von Kohlenstoff über die Wurzeln und, besonders im Fall von Gründüngung, durch die Erhöhung des direkten Eintrags von Kohlenstoff in den Boden.

Das heißt:

• Der Zwischenfruchtanbau kann vielerorts sofort eingesetzt werden.
• Auch wenn seit 2010 zunehmend Zwischenfrüchte angebaut werden, wird in Deutschland (Stand 2016) nur etwa die Hälfte der theoretisch zur Verfügung stehenden Fläche dafür genutzt.
• Die Methode bietet weitere positive Effekte für Bodenqualität, Unkrautregulierung, Wasserhaushalt, Klimaresilienz und Erosionsschutz, und verbessert dadurch nicht nur die Kohlenstoffbilanz, sondern auch die Erträge.
• In Anbetracht des noch nicht genutzten Potenzials, der sicheren Wirkung und der positiven Nebeneffekte kann die Methode als eine „zentrale Ansatzstelle für Klimaschutz im Pflanzenbau“ (Thünen Working Paper 112: “Die 4-Promille-Initiative „Böden für Ernährungssicherung und Klima“ – Wissenschaftliche Bewertung und Diskussion möglicher Beiträge in Deutschland”) bezeichnet werden.
• Zwischenfrüchte können finanziell gefördert werden.

Moore sind Gebiete mit Torfböden oder organischen Böden, d.h. mindestens die oberen 30 cm des Bodens bestehen zu mehr als 30 % aus organischem Material. Große Teile der landwirtschaftlich genutzten Flächen in Deutschland liegen auf drainierten Moorböden. Sie emittieren beständig Treibhausgase, da die Trockenlegung den Abbau der organischen Bodensubstanz ermöglicht. Die Wiedervernässung solcher Flächen stoppt diesen Prozess oder macht ihn rückgängig.

Das heißt:

• Um Kohlenstoffverluste aus dem Boden in die Atmosphäre zu minimieren, sollten…
  • bestehende Moore vor Entwässerung geschützt,
  • entwässerte Moore wiedervernässt werden.
• Die Wiedervernässung bedeutet eine Anhebung des Grundwasserstands.
• Folgende Umsetzungsmöglichkeiten sind zu nennen:
  • „Klassische“ Naturschutzmaßnahmen,
  • Nutzung nasser Flächen zur landwirtschaftlichen Bewirtschaftung (Paludikultur).
• Da dies häufig Flächen betrifft, die aktuell landwirtschaftlich genutzt werden, muss die Umnutzung für alle Beteiligten verträglich gestaltet werden.
• Mögliche Zielkonflikte sind insbesondere im Hinblick auf wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen.
• Weitere mögliche Interessengruppen sollten einbezogen werden. Beispielsweise kann die Umnutzung die bauliche Infrastruktur oder die Wasserversorgung betreffen.
• Grundsätzlich wäre aufgrund des quantitativen Potenzials der Erhalt bestehender und die Wiedervernässung drainierter Moore ein essentieller Baustein für eine umfassende Klimaschutzstrategie: „In Deutschland wäre die Wiedervernässung von organischen Böden die mit Abstand effektivste Klimaschutzmaßnahme im Bereich der Bodenkohlenstoffspeicherung.“ (Thünen Working Paper 112: “Die 4-Promille-Initiative „Böden für Ernährungssicherung und Klima“ – Wissenschaftliche Bewertung und Diskussion möglicher Beiträge in Deutschland”).

Biomasse pflanzlichen Ursprungs wird durch Pyrolyse in Pflanzen- bzw. Biokohle umgewandelt. Pyrolyse ist ein technisches Verfahren, bei dem unter hohen Temperaturen und Sauerstoffausschluss Biokohle hergestellt wird. Die Biokohle wird  in den Ackerboden eingebracht. Die enthaltenen Kohlenstoffverbindungen sind besonders stabil und verbessern darüber hinaus die Bodenqualität.

Das heißt:

• Es können Zielkonflikte um das Material bestehen: In Deutschland werden Materialien, die als Ausgangsstoff für die Produktion von Biokohle in Frage kommen (Holz, organische Materialien aus der Landwirtschaft, Gärreste u.ä.), bereits zum großen Teil genutzt.
• Das Ausgangsmaterial muss die entsprechenden Grenzwerte zu Schadstoffen einhalten, um Verunreinigung des Bodens zu verhindern.
• Eine positive Wirkung von Biokohle auf die Bodenqualität ist v.a. auf degradierten Böden zu beobachten. Der Anteil solcher Flächen in Deutschland ist, im internationalen Vergleich, relativ gering.
• In der Erfassung der Klimawirkung von Biokohle muss der Energiebedarf bei der Herstellung, bedingt durch gegebenenfalls Trocknung des Ausgangsmaterials und durch die nötigen hohen Temperaturen der Pyrolyse selbst, berücksichtigt werden.

Unter organischer Düngung versteht man das Ausbringen von Gülle, Stallmist, Komposten oder Klärschlamm auf den Acker, wodurch Bestandteile und damit Nährstoffe aus der landwirtschaftlichen Produktion recycelt werden.

Das heißt:

• In Deutschland werden nur ca. 60 % der Äcker organisch gedüngt. Gründe sind u.a. Verfügbarkeit und strukturelle Gründe, wie fortschreitende Spezialisierung und damit räumliche Trennung von Ackerbau und Tierhaltung. Es entstehen dadurch regionale Unterschiede von Angebot und Nachfrage an organischem Dünger.
• Es können Zielkonflikte um das Material bestehen, z.B. wird Klärschlamm auch in Kraftwerken zur Energieerzeugung genutzt. Die Methode stellt eine externe Kohlenstoffquelle dar; das bedeutet, dass Herkunft und Ort der Anwendung für die Klimawirksamkeit eine Rolle spielen. Der Transport von organischem Dünger aus einer Region in eine andere bedeutet für die Fläche, von der Material entnommen wurde, einen Verlust von Kohlenstoff.
• Unter anderem aus diesem Grund muss für die tatsächliche Klimabilanz, ebenso wie im Fall der Biokohle, der Lebenszyklus des Materials vollständig betrachtet werden. Beispielsweise müssen Emissionen, die durch Transporte entstehen, in die Bilanzierung eingehen und Verluste in anderen Regionen berücksichtigt werden.

Erntereste sind Bestandteile der Ackerpflanzen, die bei der Ernte auf dem Feld verbleiben (z.B. Stroh) und dadurch zum Reservoir der organischen Bodenbestandteile beitragen. Man unterscheidet zwischen oberirdischen Ernteresten, z.B. Stoppeln oder Rübenblättern, und unterirdischen Ernteresten, den Wurzeln. Letztere tragen im Verhältnis zu oberirdischen Anteilen überproportional zur Humusbildung bei. Höhere Erträge bedeuten im Allgemeinen auch mehr Erntereste.

Das heißt:

• Es können Zielkonflikte um das Material bestehen, z.B. mit der Tierhaltung oder der Energieerzeugung.
• Auch wenn Erntereste für die Nutzung in Biogasanlagen dem Acker zunächst "verloren" gehen, bedeutet diese Nutzung nicht zwangsläufig einen Verlust von Kohlenstoff, sofern die Gärreste auf die Fläche zurück verbracht werden. Der Grund hierfür ist das immer noch relativ hohe Humusreproduktionspotenzial von Gärresten, d.h. die für die Humusbildung vorteilhaften Eigenschaften des Materials auch nach der Vergärung.
  Für eine Klimabilanz muss also der gesamte Weg der Biomasse betrachtet werden.
• Um den Nutzen von Ernteresten zu optimieren, ist die möglichst vollständige Verwendung wichtig: Alle Erntereste bleiben auf dem Acker, oder sie werden in Form von Stallmist, Gülle oder Gärresten auf die Fläche zurückgeführt.
• Die Sortenauswahl sollte standortspezifisch gestaltet werden: Saatenauswahl mit Blick auf Erntereste, Fruchtfolgen und Zwischenfrüchte können Erträge bzw. Erntereste steigern.
• Aus Sicht des Klimaschutzes kann z.B. die Nutzung von Stroh zur Energieerzeugung in Biogasanlagen sogar besser sein als das Belassen des Strohs auf dem Feld. Die Abwägung wird maßgeblich vom jeweils aktuellen Energiemix abhängen, d.h. davon, ob eine Nutzung von Ernteresten in Biogasanlagen mehr CO2-Emissionen vermeiden hilft als die Nutzung des Materials zur Erhöhung des Bodenkohlenstoffgehalts. Dies verdeutlicht, wie wichtig eine sektorübergreifende Betrachtung ist.

Die Art der mechanischen Bodenbearbeitung, also beispielsweise tiefes Pflügen oder eine pfluglose Bearbeitung, kann den Bodenkohlenstoffgehalt sowohl negativ als auch positiv beeinflussen.

Das heißt:

• Das Potenzial der Methoden ist sehr standortspezifisch und abhängig von den weiteren Faktoren in der Bewirtschaftung, wie z.B. der Durchwurzelungstiefe.
• Hierzu wird nach wie vor geforscht; zur Zeit kann die Wirkung nicht abschließend beurteilt werden.

Agroforstwirtschaft bezeichnet den Anbau mehrjähriger Holzpflanzen und landwirtschaftlicher Nutzpflanzen auf derselben Fläche. Dabei ist die Kombination mit Nutztierhaltung möglich. In den Tropen, den USA oder Teilen Europas üblich, ist diese Nutzung in Deutschland bislang die Ausnahme; Beispiele sind Streuobstwiesen und niedrige, mit Sträuchern und Bäumen bepflanzte Wälle, die sogenannten Knicks. Die Maßnahmen ermöglichen die gleichzeitige Produktion von Feldfrüchten und Holzproduktion auf der gleichen Fläche.

Hecken z.B. zur Berandung von Feldern bewirken ebenfalls erhöhte Biomasseproduktion und vermehrten Eintrag organischen Materials in den Boden. Die Aufforstung von Ackerland zu Sekundärwald hat ein hohes Potenzial der Speicherung von Kohlenstoff im Boden und als stehende Biomasse.

Das heißt:

• Obwohl die Fläche für die Hauptnutzung kleiner wird, weshalb  Ertragseinbußen befürchtet werden, kann die Methode dennoch in einer effizienteren Bewirtschaftung resultieren.
• Weitere positive Effekte ergeben sich für z.B. Wasser- und Erosionsschutz und Biodiversität.
• Aktuell ist weitere Forschung nötig, um die Effekte noch besser einschätzen zu können.
• Erstaufforstung wird finanziell gefördert. Die Opportunitätskosten sind jedoch hoch, deshalb wird die Aufforstung auf stillgelegten, marginalen und wirtschaftlich unrentablen Flächen oft bevorzugt.