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Neuer Ansatz für Kohlenstoff- und Stickstoffspeicherung in Böden dank fast vergessener Bodenbearbeitungstechnik

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01.08.2019

Pressemitteilung

Auftakt für BMEL-Projekt „Krumensenke”

Am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. ist das im Rahmen des Förderprogramms „Nachwachsende Rohstoffe“ des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) koordinierte Projekt „Krumensenke“ gestartet. Gemeinsam mit dem Johann Heinrich von Thünen-Institut wird in den nächsten drei Jahren erforscht, wie der Anbau von Rohstoffpflanzen durch die Weiterentwicklung einer fast vergessenen Bodenbearbeitungstechnik klimafreundlicher gestaltet werden kann.

Die nationalen und internationalen Klimaziele sind ohne einen Beitrag der Landwirtschaft nur schwer erreichbar. Speziell im Bereich des Ackerbaus können nachhaltigere Anbausysteme einen wichtigen Beitrag leisten. Diese sollen mehr Kohlenstoffdioxid in Form von Humus in Böden speichern, mehr Stickstoff binden, den die Pflanzen für das Wachstum brauchen, und gleichzeitig weniger klimawirksame Treibhausgase wie Lachgas freisetzen. Im Projekt „Krumensenke“ wird jetzt untersucht, ob diese Ziele durch die Weiterentwicklung einer bestimmten Bodenbearbeitungstechnik, der sogenannten meliorativen, partiellen Krumenvertiefung, speziell für den Anbau von Rohstoffpflanzen zu erreichen ist.

Renaissance einer fast vergessenen Bodenbearbeitungstechnik?

„Bei der in den 1960er Jahren entwickelten meliorativen, partiellen Krumenvertiefung wird der Boden so bearbeitet, dass unterhalb des Oberbodens, der sogenannten Krume, Schächte entstehen“, erklärt Prof. Dr. Michael Sommer, der gemeinsam mit Prof. Dr. Jürgen Augustin das Projekt am ZALF leitet. Diese Schächte werden aber nicht flächendeckend, sondern nur streifenweise mit einigem Abstand auf dem Acker angelegt. Damit soll die Gefahr der Verdichtung des Unterbodens durch schwere Landtechnik verringert werden. Diese Schächte durchbrechen vorhandene Verdichtungszonen und ermöglichen so dem Wurzelsystem der Kulturpflanzen einen ungehinderten Zugang zu Wasser und den Nährstoffen, welche in den Unterböden gespeichert sind. Aufgrund der Füllung mit Krumenmaterial sind die Schächte so stabil, dass diese Art der Krumenvertiefung erst nach mehreren Jahren, das heißt meliorativ, wiederholt werden muss.

Die partielle Krumenvertiefung hat einen weiteren positiven Effekt: Zu Beginn jeder Bodenentwicklung reichern sich Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) insbesondere in den oberen Zentimetern eines Bodens an – der Prozess der initialen Humusakkumulation. Mit der partiellen Krumenvertiefung wird dieser Prozess durch eine Einmischung von C- und N-ärmerem Material aus den Unterböden in die oberen 20 bis 30 cm neu gestartet. Die obere Bodenzone wird so gezielt aus dem Gleichgewicht gebracht. Sie ist hinsichtlich des C und N „untersättigt“. In der Folgezeit reichern sich dort organische Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen zum Beispiel durch Bindung an Bodenminerale solange an, bis das Gleichgewicht wieder erreicht ist. Findet kein Abbau der organischen Substanz in den Schächten statt, speichern die krumenvertieften Böden in der Summe damit mehr Kohlenstoff und Stickstoff. Für den Kohlenstoff bedeutet dies eine zusätzliche CO2-Speicherung.

Bisher vorliegende Forschungsergebnisse zeigen bereits, dass sich mit einer partiellen Krumenvertiefung die Bodenfruchtbarkeit und damit die Erträge erhöhen lassen. Im Projekt wird nun weiter untersucht, ob die Kombination aus partieller Krumenvertiefung und Gärrestdüngung die Höhe und Stabilität der Erträge auch beim Anbau verschiedener Rohstoffpflanzen positiv beeinflussen kann. Gärreste sind Restprodukte aus der Erzeugung von Biogas. Bei unsachgemäßer Anwendung können Umweltbelastungen, etwa durch die Freisetzung von Lachgas, entstehen. Ein weiteres Ziel der Untersuchungen ist es daher zu klären, ob der Einsatz der partiellen Krumenvertiefung tatsächlich die erhoffte Reduktion der Lachgas-Emissionen hervorruft.

Kombination von Untersuchungsansätzen

In Rahmen eines Modellexperimentes im ZALF-Landschaftslabor in der Uckermark sollen der kurzfristige Einfluss einer gezielten Einmischung von Unterbodenmaterial in den Pflughorizont bei unterschiedlichen Böden und Varianten der Stickstoff-Düngung auf die Flüsse der Treibhausgase Kohlenstoffdioxid, Methan und Lachgas und die zusätzliche C- und N-Speicherung im Boden untersucht werden. Dabei kommt ein vom ZALF neu entwickeltes Gasmesssystem zum Einsatz, welches auf einem mobilen Portalkran mit montierten Gashauben basiert. In einem Pilotexperiment wird die partielle Krumenvertiefung auf einer Praxisfläche der kuppigen Grundmoränenlandschaft Nordostdeutschlands getestet. Darüber hinaus überprüfen die Forscherinnen und Forscher die langfristige Wirkung und Nachhaltigkeit einer partiellen Krumenvertiefung. Dazu sollen historische Versuchsflächen aufgesucht und analysiert werden, auf denen diese Art der Bodenbearbeitung bereits in den 60er und den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts zur Anwendung kam. Am Johann Heinrich von Thünen-Institut werden die ökonomischen und ökologischen Bewertungen des Verfahrens vorgenommen. 

 

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Projektpartner:

  • Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. (Koordination)
  • Johann Heinrich von Thünen-Institut

 

Bildmaterial

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  Der vom ZALF entwickelte Portalkran mit Gasmesshauben auf der CarboZALF Fläche im Landschaftslabor AgroScapeLab Quillow in der Uckermark. Mit den Hauben wird  die Freisetzung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Lachgas in Abhängigkeit von der Landnutzungsart bestimmt.  Foto: Julia Lidauer © ZALF
Der vom ZALF entwickelte Portalkran mit Gasmesshauben auf der CarboZALF Fläche im Landschaftslabor AgroScapeLab Quillow in der Uckermark. Mit den Hauben wird die Freisetzung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Lachgas in Abhängigkeit von der Landnutzungsart bestimmt. Foto: Julia Lidauer © ZALF
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