Die Auswirkungen der beschleunigten Klimakrise machen die Realisierung des 1,5-Grad-Ziels von Paris unerlässlich. Jedoch stützt sich das IPCC nicht nur auf die Verringerung von CO2 -Emissionen, sondern ebenso auf Techniken zur Bindung von atmosphärischem CO2. Die CO2-Sequestrierung mittels CCS (Carbon Dioxide Capture and Storage) in unterirdischen Lagerstätten bietet die Möglichkeit, negative CO2-Emissionen zu erreichen. Doch auch die Landwirtschaft hat Techniken im Repertoire, um den Boden als Kohlenstoffspeicher nutzbar zu machen. Im nachfolgenden Artikel finden Sie wichtiges Hintergrundwissen.
Die Handlungsaufforderung an die landwirtschaftliche Produktion zusammen mit der vor- und nachgelagerten Industrie, ergibt sich aus ihrem Anteil am Gesamttreibhausgasaustoß von 14-22 % [1]. Doch können Landwirt:innen auch Teil einer Lösung für die Klimafrage sein? Sie müssen!
Humus besteht zu ungefähr 58 % aus Kohlenstoff. Der Humusgehalt in Böden ist unter anderem ein wichtiger Indikator, um den Boden bzw. dessen Fruchtbarkeit zu beschreiben. Prinzipiell ist Humusbildung eine dynamische Größe im Boden, Auf- und Abbau erfolgen stetig. Je mehr Humus also im Boden ist, desto mehr wird von ihm auch um- und abgebaut. Auf der Hand liegt es nun, die in Deutschland bereits unter Pflug stehenden 16,7 Millionen Hektar [2] – ca. 46 % der Fläche Deutschlands – auch als solche zu bewirtschaften und die Humusgehalte der Böden zu steigern. Da sich mit einer Steigerung des Humusgehaltes nicht nur effektiv CO2 aus der Atmosphäre entziehen lässt, sondern auch die Ertragsfähigkeit unserer Böden steigert, stellt sich die Frage:
In welchen Regionen und wie kann der Humusgehalt des Bodens gesteigert werden?
Um diese Frage zu beantworten muss man die „Geschichte des Humus“ zunächst näher betrachten. Aufschluss darüber, wie sich Humus im Boden bis heute veränderte, gibt Abbildung 1. Zu sehen ist die Veränderung des (wahrscheinlichen) Bodenkohlenstoffgehaltes in Europa von vor-landwirtschaftlichem Einfluss bis heute.
Abbildung 1: Simulierte absolute Bodenkohlenstoffgehalte des Bodens in Europa vor-landwirtschaftlichem Einfluss (links), absolute Bodenkohlenstoffgehalte des Bodens 2018 (Mitte) und die sich daraus ergebende Veränderung des Bodenkohlenstoffgehaltes (rechts). Skala der beiden absoluten Grafiken von rosa zu dunkelrot: 0 bis 120 t C/ha; Veränderung des Bodenkohlenstoffgehaltes von rot zu türkis – 30 bis + 30 t C/ha. Bodenprofil: 0 bis 30 cm; 10 km Raster [3]
Laut den Autor:innen dieser Grafik emittierten die Böden weltweit im genannten Zeitraum (ungefähr 12 000 Jahre) insgesamt 133 Milliarden Tonnen CO2 1, prozentual das Meiste davon in Regionen mit Ackerbau. Regionen mit besonders hohem Verlust von Bodenkohlenstoff sind heute bedeutende Ackerbauregionen oder Weideflächen mit semiaridem Klima [3]. Heute allerdings haben diese Regionen im Umkehrschluss das größte Potential, den Bodenkohlenstoffvorrat zu steigern und somit bereits emittiertes CO2 wieder einzufangen und zu speichern [3]. Bezogen auf Europa erkennt man diese Regionen besonders gut an der Grafik, die die Veränderung des Bodenkohlenstoffs wiedergibt. Abbildung 2 gibt zum Vergleich eine globale Übersicht über die Veränderung der Bodenkohlenstoffvorräte.
Abbildung 2: wahrscheinliche globale Veränderung des Bodenkohlenstoffvorrates; von rot zu türkis – 30 bis + 30 t C/ha. Bodenprofil: 0 bis 30 cm; 10 km Raster [3]
Nachdem sich scheinbar ein Großteil des Bodens in Europa prinzipiell für die Anreicherung von Kohlenstoff eignet, muss noch beantwortet werden, mit welchen Maßnahmen dies geschehen kann. Alle Maßnahmen zielen dabei auf eine Erhöhung des Kohlenstoffeintrags ab, wobei jede Maßnahme natürlich ihre Vor- und Nachteile hat. Aussichtsreich gelten vor allem jene, die in Tabelle 1 aufgeführt sind.
Tabelle 1: Maßnahmen zur Steigerung des Kohlenstoffvorrats im Boden [4]
Wie kreativ nach Lösungen gesucht wird, CO2 im Boden zu speichern, zeigen Untersuchungen zur „Gesteinsverwitterung“. Dabei wird silikatreiches Gesteinsmehl auf den Feldern ausgebracht, dass dort dann mit dem CO2 der Atmosphäre zu Karbonaten reagiert [5]. Sicherlich eine einfach skalierbare Möglichkeit der CO2-Fixierung in Böden, dennoch ist fraglich mit welchem Aufwand dies verbunden ist.
Aber nicht alle Maßnahmen sind so einfach durchführbar. Generell stellt sich die Frage der Finanzierbarkeit in einem Wirtschaftssystem, das Umweltkosten nicht berücksichtigt. Schließlich gibt es zunächst keinen wirtschaftlichen Anreiz für die Landwirt:innen, zusätzlich Geld aufzuwenden, um solche Maßnahmen durchzuführen. Dies führt zu der nächsten Frage:
Was sagt die Politik zur CO2-Speicherung in Böden?
Erst kürzlich präsentierte die Europäische Union ihren GreenDeal, welcher das klimaneutrale Zeitalter einläuten soll. Ein Baustein dieses Deals ist die „Farm to Fork“-Strategie, mit der Anreize geschaffen werden sollen, eine klimagerechte Landwirtschaft zu etablieren. Immer wieder werden dabei „Humuszertifikate“ aufgeführt, mit der Klimaleistungen monetarisiert werden können [6]. Dabei werden Landwirt:innen für ihre Verdienste um die CO2-Speicherung in ihren bewirtschaftenden Böden honoriert, indem sie ein der Höhe der Speicherung entsprechendes Zertifikat verkaufen können. Dieses kann nun von CO2-Emittenten gekauft werden, um ihrem spezifischen CO2-Einsparungsziel gerecht zu werden. Die CO2-Einsparung der Emittenten wird somit externalisiert, dazu später mehr.
Auch die deutsche Landwirtschaftsministerin Julia Klöckner betonte erst kürzlich, dass sich „Klimaleistungen zu einem neuen Geschäftsmodell […] entwickeln“ müssen [7], um (finanzielle) Belastungen kompensieren zu können.
Prinzipiell ist eine Erhöhung des Humusgehaltes und somit eine Steigerung der Bodenfruchtbarkeit bei gleichzeitiger CO2-Fixierung mehr als begrüßenswert, können doch dadurch das Wasserspeichervermögen erhöht, die Bodenstruktur verbessert, die Erosionsanfälligkeit verringert werden – und noch vieles mehr [4].
Die Lösung liegt auf der Hand und die Politik ist willig, also…
Warum noch zögern?
Auch hier liegt der Teufel im Detail und ganz so einfach ist die Umsetzung dann doch nicht. Wie eingangs erwähnt sanken die Kohlenstoffvorräte im Boden in über 12 000 Jahren um 133 Milliarden Tonnen. Es ist naiv zu glauben, dass man nun nennenswerte Mengen, die auch nur in die Nähe dieser exorbitanten Zahl kommen, innerhalb kürzester Zeit im Boden speichern könnte. Hinzu kommt, dass die Humusdynamik selbst die Erhöhung des Kohlenstoffvorrates erschwert.
Die genannten Humuszertifikatpläne wirken auch nur auf den ersten Blick zielführend. Humuszertifikate senden ein falsches Signal: Sie wiegen uns in falscher Sicherheit, sie bieten keinen Anreiz für die Industrie, um eine umweltfreundlichere Produktion zu etablieren. Sie lagern ihr Problem einfach aus und vertrauen auf die Landwirtschaft. Praktisch würden die Zertifikate Innovationen in der Industrie verhindern und eher den Status quo wahren, als dass sie einen Wandel fördern würden. Mit dem Treibhausgasausstoß der Ernährungsindustrie (inkl. Landwirtschaft) von 14 – 22 % am deutschen Gesamtausstoß müsste die Landwirtschaft zunächst für diesen Ausstoß gerade stehen, ehe sie die Treibhausgase anderer Industriezweige abfangen könnte. Wenn man diesen Weg gehen möchte, könnten die Landwirt:innen auch direkt in den Zertifikathandel integriert werden (zum Weiterlesen: [8]).
Abbildung 3: Modellhafte Übersicht der Humusdynamik [9]
Um die Wirkung von Humuszertifikaten besser zu verstehen, muss man sich der Dynamik von Humus bewusst werden. Visuelle Unterstützung gibt Abbildung 3. Wie oben bereits erwähnt ist der Humusgehalt des Bodens eine dynamische Größe, die sich mehr oder weniger in einem Gleichgewicht aus Auf- und Abbau befindet. Baut sich genau so viel Kohlenstoff im Boden auf wie ab, spricht man vom Fließgleichgewicht. Setzen die Landwirt:innen nun Praktiken um, mit denen die Kohlenstoffeinträge erhöht werden, steigt der Kohlenstoffvorrat an. Je niedriger dabei der Ausgangskohlenstoffvorrat ist, desto schneller steigt auch der Kohlenstoffvorrat im Boden an, denn umso weiter entfernt ist der Boden vom maximalen Fließgleichgewicht. Je näher man dabei dem neuen, also „höheren“, Fließgleichgewicht kommt, desto geringer ist die zusätzliche Speicherung von Kohlenstoff im Boden. Für die gleiche Kohlenstoffspeicherung im Boden muss also „kurz“ vor Erreichen des neuen Fließgleichgewichtes deutlich mehr Kohlenstoff in den Boden gebracht werden als zu Beginn der Kohlenstoffspeicherung. Die Grenzkosten werden also höher. Ein weiteres Problem ist, dass die Landwirt:innen, die entweder auf eher kargen Böden wirtschaften oder durch bisherige Bewirtschaftungsmaßnahmen einen recht geringen Kohlenstoffvorrat im Boden haben, deutlich mehr von Humuszertifikaten profitieren als solche, die bereits jetzt auf ein möglichst aktives Bodenleben und Kohlenstoffspeicherung setzen. Humuszertifikate setzen also falsche Anreize und benachteiligen die „guten“ Landwirt:innen bzw. solche, die auf einem Standort mit hohen Kohlenstoffgehalten wirtschaften, da sie deutlich näher am möglichem standortspezifischen Fließgleichgewicht sind. Des Weiteren gibt Abbildung 3 einen Aufschluss darüber wie lange die Anhebung des Kohlenstoffgehaltes dauert: Ungefähr 50 Jahre dauert die Etablierung des neuen Fließgleichgewichtes, viel zu lange, um auf den Klimawandel zu reagieren, der bereits in diesem Jahrhundert mehrere irreversible Kipppunkte erreichen wird. Selbst wenn dieses neue Gleichgewicht erreicht wird, müssten die Landwirt:innen gezwungen werden, den deutlich höheren Kohlenstoffinput beizubehalten, damit die Kohlenstoffsenke nicht zur neuen Kohlenstoffquelle wird. Dieses Verfahren würde auf lange Sicht lediglich zu einer Aufschiebung des Problems führen, immerhin hätte man damit ca. 50 Jahre mehr Zeit um Technologien zu entwickeln, mit denen Kohlenstoff langfristig gespeichert werden kann.
Eine weitere sehr schwer vorhersehbare Größe ist der Klimawandel selbst und dessen Wirkungen auf das Bodenleben. Je mehr Nahrung dem Bodenleben zugeführt wird, desto größer ist auch dessen Aktivität. Wie ein Hochleistungssportler nutzt es die neu zugeführte Energie und arbeitet umso schneller. Kritisch wird es insbesondere dann, wenn die Temperatur weiter steigt und ausreichend Feuchtigkeit im Boden ist, denn dann ist der „Drang“ der Bodenlebewesen zur „Arbeit“ noch größer. Die Abbaurate des gerade gespeicherten Kohlenstoffs nimmt also zu, Nährstoffe werden frei und drohen auszuwaschen oder als Lachgas zu entgasen. Um diesen leidigen Effekt zu entgegnen, müsste man also noch mehr Arbeit investieren, um durch ackerbauliche Maßnahmen den Kohlenstoffvorrat nennenswert zu erhöhen – eine Sisyphusarbeit.
Die Klimabilanz der Kohlenstoffspeicherung wurde in einem Langzeitversuch in China untersucht. Hier wurden über 25 Jahre verschiedene Düngerapplikationen in Bezug auf deren Steigerungswirkung des Kohlenstoffvorrates überprüft. Nach 25 Jahren zeigten hier die Varianten mit der anfänglich größten Steigerung (mineralische „Kunstdünger“ in Kombination mit organischem Dünger) eine Sättigung des Kohlenstoffvorrates [10]. Zusätzlich wurden Lachgasemissionen gemessen, welche mit steigendem Bodenkohlenstoffvorrat kontinuierlich stiegen. In den geprüften Varianten wurden 88 – 151 % der Treibhausgasspeicherung (Steigerung des Kohlenstoffvorrates) durch Lachgasemissionen (N2O) aufgehoben. Bei der Modellierung zukünftiger Wirkungen zeigte sich, dass die Böden aller geprüften Varianten zu Treibhausgasquellen wurden und somit die Speicherung von Kohlenstoff im Boden mehr als konterkarierten [10].
Bis hierhin sieht der Gedanke der Politik und vieler Landwirt:innen, Humusgehalte zu steigern und dafür entlohnt zu werden um so den Klimawandel zu entgegen, deutlich zu einfach aus und kann in die Schublade „Greenwashing“ abgelegt werden. Mit allen aufgezeigten Zielkonflikten, Herausforderungen und vor dem Hintergrund der gerade präsentierten Studienergebnisse kommt man zu der Frage:
Warum werfen wir die Flinte nicht ins Korn?
Auch wenn es schwerwiegende Zielkonflikte bei der Speicherung des Kohlenstoffs im Boden gibt, ist dieses unerlässlich. Allein aus bodenbiologischer Sicht ist es unabdingbar den Kohlenstoffeintrag in Böden zu erhöhen, weniger aus Sicht des Klimaschutzes, als mehr im Sinne der Bodenfruchtbarkeit. Die Mikroorganismen im Boden, von denen bislang so viel unverstanden und unerforscht ist, müssen von der Landwirtschaft genutzt werden. Studien belegen, dass ein „gesunder Boden“ (oft synonym verwendet zu einem „Boden mit einer für die Pflanze günstigen mikrobiellen Zusammensetzung“) zu verbessertem Umgang der Pflanze mit abiotischem Stress (z.B. Trockenstress) führt [11]. Auch gegen Insekten zeigen erste Studien interessantes Potential. So steigern Pflanzen ihre eigene „Immunabwehr“ durch eine erhöhte Produktion bestimmter Pflanzenhormone, um schädliche Insekten abzuwehren [12].
Warum denken wir Landwirtschaft nicht neu?
Genau genommen müssen wir sie eher „alt“ denken und ehemals gebräuchliche Methoden weiterentwickeln. Denn ein ausgewogenes Nahrungsangebot an das Bodenleben führt zu vitalen Pflanzen. Landwirtschaft sollte Teil des Ökosystems sein und muss resilienter werden gegenüber Umwelteinflüssen, die mit dem Klimawandel schon jetzt deutlich spürbar sind. Dabei ist nicht Extensivierung, sondern Intensivierung das Schlüsselwort. Baumstreifen auf dem Feld mit denen Obst, Nüsse und Holz vermarktet werden können und zwischen denen Weizen wächst. Sträucher, zwischen denen Kühe grasen, deren Fleisch von den Verbrauchern Wertschätzung erfährt und in deutlich geringerem Umfang gegessen wird. Nach ihnen überqueren Hühner die abgegraste Fläche und liefern zusätzlich Eier, im Herbst die Sträucher dann Früchte. Natürlich sind die gerade geäußerten Gedanken nicht überall umsetzbar, werden aber Einzug in den landwirtschaftlichen Alltag halten. Industrielle Landwirtschaft wird und muss es weiterhin geben, allerdings mit neuer Denkweise, beziehungsweise neuen Methoden. Flankiert und unterstützt wird sie dabei von Menschen, die sich zumindest in Europa deutlich stärker pflanzenbasiert ernähren. Die Menschen, die dennoch gerne ein Steak genießen möchten, werden dieses von der Landwirt:in beziehen, die ebensolches mit einem Bioreaktor oder einem 3D-Drucker produziert, natürlich mit Energie aus erneuerbaren Quellen.
Resilienz ist das Schlüsselwort unserer Zeit: die Natur zu imitieren, Vielfalt zu schaffen und ein intaktes Ökosystem bereitzustellen muss attraktiv werden. Hier sind weniger Humuszertifikate zielführend, als eine komplette Neuausrichtung bestehender Förderrichtlinien der EU. Nicht Flächenbesitz, sondern Leistungen für die Umwelt und mehr Nachhaltigkeit sollten gefördert werden. Angewandte Forschung muss die ersten Pionier:innen eines neuen Weges unterstützen, mit deren Hilfe weitere Berufskolleg:innen Umdenken mögen.
Literaturverzeichnis
[1] Breunig, Peter: Farming for Future – tun wir das Richtige für den Klimaschutz? In: Progressive Agrarwende (2019-10-03)
[2] Statista: Landwirtschaftliche Nutzfläche in Deutschland bis 2019 | Statista. URL https://de.statista.com/statistik/daten/studie/206250/umfrage/landwirtschaftliche-nutzflaeche-in-deutschland/. – Aktualisierungsdatum: 2020-12-07 – Überprüfungsdatum 2020-12-07
[3] Vizzuality: Soils Revealed. URL https://soilsrevealed.org/. – Aktualisierungsdatum: 2020-12-08 – Überprüfungsdatum 2020-12-08
[4] osterburg: Minderungspotential von Treibhausgasemissionen in der Landwirtschaft. URL https://www.thuenen.de/media/institute/ak/Allgemein/news/Thuenen_Working_paper_112_4Promille_Initiative.pdf – Überprüfungsdatum 2020-12-10
[5] Fuss, Sabine ; Lamb, William F. ; Callaghan, Max W. ; Hilaire, Jérôme ; Creutzig, Felix ; Amann, Thorben ; Beringer, Tim ; Oliveira Garcia, Wagner de ; Hartmann, Jens ; Khanna, Tarun ; Luderer, Gunnar ; Nemet, Gregory F. ; Rogelj, Joeri ; Smith, Pete ; Vicente, José Luis Vicente ; Wilcox, Jennifer ; del Mar Zamora Dominguez, Maria ; Minx, Jan C.: Negative emissions—Part 2: Costs, potentials and side effects. In: Environmental Research Letters 13 (2018), Nr. 6, S. 63002. URL https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9f/pdf – Überprüfungsdatum 2020-12-08
[6] Europäische Kommission: „Vom Hof auf den Tisch“ – eine Strategie für ein faires, gesundes und umweltfreundliches Lebensmittelsystem (2020). URL https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:ea0f9f73-9ab2-11ea-9d2d-01aa75ed71a1.0003.02/DOC_1&format=PDF – Überprüfungsdatum 2020-12-07
[7] Kormbaki, Marina: Klimakabinett am Mittwoch: Klöckner fordert Anreize statt Auflagen für Landwirtschaft und Bauern. In: RND RedaktionsNetzwerk Deutschland (2020-12-02)
[8] Isermeyer, Folkhard ; Heidecke, Claudia ; Osterburg, Bernhard: Einbeziehung des Agrarsektors in die CO2-Bepreisung. In: Thünen Working Paper, Nr. 136. URL https://www.thuenen.de/media/publikationen/thuenen-workingpaper/ThuenenWorkingPaper_136.pdf – Überprüfungsdatum 2020-12-10
[9] Wiesmeier, Martin ; Mayer, Stefanie ; Paul, Carsten ; Helming, Katharina ; Don, Axel ; Franko, Uwe ; Franko, Markus ; Kögel-Knabner, Ingrid: CO2-Zertifikate für die Festlegung atmosphärischen Kohlenstoffs in Böden: Methoden, Maßnahmen und Grenzen. 2020
[10] Gu, Jiangxin ; Yuan, Mengxuan ; Liu, Jixuan ; Hao, Yaoxu ; Zhou, Yingtian ; Qu, Dong ; Yang, Xueyun: Trade-off between soil organic carbon sequestration and nitrous oxide emissions from winter wheat-summer maize rotations: Implications of a 25-year fertilization experiment in Northwestern China. In: The Science of the total environment 595 (2017), S. 371–379
[11] Man-Hong, Yang ; Lei, Zhang ; Sheng-Tao, Xu ; McLaughlin, Neil B. ; Jing-Hui, Liu: Effect of water soluble humic acid applied to potato foliage on plant growth, photosynthesis characteristics and fresh tuber yield under different water deficits. In: Scientific reports 10 (2020), Nr. 1, S. 7854
[12] Blundell, Robert ; Schmidt, Jennifer E. ; Igwe, Alexandria ; Cheung, Andrea L. ; Vannette, Rachel L. ; Gaudin, Amélie C. M. ; Casteel, Clare L.: Organic management promotes natural pest control through altered plant resistance to insects. In: Nature Plants 6 (2020), Nr. 5, S. 483–491
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