Kohlenstoffeintrag: Bodenkohlenstoffeintrag durch Kulturpflanzen

Die organische Bodensubstanz hat einen entscheidenden Anteil an den Ökosystemleistungen des Bodens (Fruchtbarkeit, Wasserqualität, Schutz vor Erosion und − durch die Bindung von Kohlenstoff – Klimaschutz). Die organische Bodensubstanz durch den Kohlenstoffeintrag von Pflanzen zu erhalten oder zu mehren, ist ein zentrales Ziel von Bodenschutzstrategien in der Landwirtschaft. Bisher ist allerdings kaum bekannt, inwiefern der Eintrag in die Böden, durch unterschiedliche Bewirtschaftungsformen, Pflanzenarten oder -sorten und unter künftigen klimatischen Bedingungen beeinflusst wird.

Ziel des Projekts war es, den Eintrag von Bodenkohlenstoff durch Ackerkulturen als Hauptquelle für die Bildung von organischer Bodensubstanz quantitativ zu erfassen. Des Weiteren wollte das Team herausfinden, inwieweit dieser Eintrag von landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsformen, genetischen Faktoren der Ackerpflanzen und Trockenheitsperioden abhängig ist. Die Ergebnisse sollen in Kohlenstoffmodelle eingehen, die beim Treibhausgasinventar der Schweiz und im Zusammenhang mit Agrarumweltindikatoren angewendet werden. Ausserdem sollen sie als Basis für praktische Instrumente zur Erstellung von Kohlenstoffbilanzen und Lebenszyklusanalysen dienen, die von Beratungsdiensten und Landwirten genutzt werden.

Die intensive Landwirtschaft, insbesondere die Düngung, hat keinen Einfluss auf den Eintrag von Bodenkohlenstoff durch die Wurzeln und die Rhizodeposition von Mais-, Weizen- und Rapspflanzen. Bei zunehmender Bewirtschaftungsintensität vermindert sich das Verhältnis von unterirdischem zu oberirdischem Kohlenstoff signifikant, was auf die starke Zunahme von oberirdischem Kohlenstoff zurückzuführen ist. Die Bodenkohlenstoffeinträge lassen sich deshalb nicht mit Hilfe eines einfachen, konstanten Faktors abschätzen, der auf Parametern des oberirdischen Ertrags beruht. Auf Basis der im Projekt gewonnen Daten lassen sich die Bodenkohlenstoffmodelle verbessern. Sie können im Verhältnis zur allgemeinen Datenverfügbarkeit − etwa über Ernteerträge − in ihrer Komplexität reduziert werden.

Moderne, zwergwüchsige Weizensorten wurzeln nur tief, wenn es nötig ist. Verglichen mit den alten, hochwachsenden Weizensorten haben die modernen Zwergweizensorten eine geringe Wurzellänge, die sie aber bei Trockenheit entsprechend anpassen können.

Das Projekt hat für verschiedene Pflanzenarten, Kultursorten und Standorte umfassende Felddaten zum Eintrag von Bodenkohlenstoff in Abhängigkeit der landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsform erfasst und so die grösste und detaillierteste Datenbank erstellt, die zurzeit verfügbar ist.

Mit dem Ziel die Ernte zu maximieren, schien die Züchtung den Kohlenstoffeintrag in vergleichbarer Weise reduziert zu haben, wie sie den die oberirdische Biomasse verringert hat. Der gesunkene Kohlenstoffeintrag ist jedoch nicht allein auf die reduzierte Wurzelbiomasse, sondern auch auf eine verminderte Atmungsrate zurückzuführen.

Das Projekt zeigt die Auswirkungen landwirtschaftlicher Bewirtschaftung auf den Eintrag von Bodenkohlenstoff durch Ackerkulturen. Es leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Bodenkohlenstoffmodelle und der angewandten Kohlenstoffbilanzen. Zurzeit wird die Einführung eines Instruments für die Bilanzierung von Kohlenstoff in Übereinstimmung mit der neuen Version der Schweizer Düngungsgrundlagen (GRUD 2016) diskutiert. Falls sich die Wurzeltiefe durch den Einsatz unterschiedlicher Gene und die Kleinwüchsigkeit kontrollieren lässt, könnten Pflanzenzüchter von diesem Wissen profitieren. Das Team entwickelt eine Kartierpopulation, um die Genomregionen zu bestimmen, die diese Unterschiede kontrollieren.

Agricultural management and below ground carbon inputs – Sustaining soil quality