27.10.2025
Wenn fruchtbarer Oberboden durch Regen oder Bodenbearbeitung abgetragen wird, hat das Folgen, die über den reinen Bodenverlust hinausgehen. Eine neue Studie unter Leitung des Thünen-Instituts für Agrarklimaschutz und des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), veröffentlicht im Fachjournal Soil Biology and Biochemistry, belegt: Erosion verlangsamt die Prozessgeschwindigkeit des Stickstoffkreislaufs im Boden und verringert die Emission des Treibhausgases Lachgas. Gleichzeitig sinkt jedoch die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen – eine Herausforderung für die Landwirtschaft.
Einblick in den Versuch
Um die Effekte von Erosion zu untersuchen, stellten die Forschenden erodierte Böden durch Einmischung unterschiedlicher Anteile von Unter- in den Oberboden her. In einem Laborversuch unter kontrollierten Bedingungen wurden drei Varianten verglichen: Böden ohne Erosion, Böden mit leichter Erosion und Böden mit starker Erosion. Je stärker der Erosionsgrad, desto mehr fruchtbarer Oberboden war bereits verloren gegangen. Während der nicht erodierte Boden vollständig aus nährstoffreicher, dunkler Oberbodenschicht bestand, enthielten die leichter und stärker erodierten Böden zunehmend mehr Unterboden. Im Versuch diente Mais als Testpflanze. Um den Stickstoff zu verfolgen, setzten die Forschenden isotopisch markierten Stickstoff (15N) ein. So konnte genau beobachtet werden, wie sich Stickstoff im Boden bewegt, in andere Stoffe umgewandelt wird und schließlich in Form von Gasen wie Lachgas oder Distickstoff entweicht.
Erosion mindert Prozessgeschwindigkeit
Die Ergebnisse zeigen, dass in stark erodierten Böden die Menge an organischem Kohlenstoff und Stickstoff um rund ein Drittel abnahm. Damit fehlten die wichtigsten „Treibstoffe“ für Bodenmikroorganismen, die Stickstoffverbindungen normalerweise sehr aktiv umwandeln. Besonders die Umwandlung von Ammonium zu Nitrat, ein zentraler Prozess im Stickstoffkreislauf, verringerte sich im Versuch um fast die Hälfte.
Weniger Lachgas – aber auch weniger Nährstoffe
Mit der Verlangsamung der Umsetzungsprozesse gingen auch die Emissionen zurück: In Böden ohne Pflanzen entstanden im Versuch ohne Erosion täglich etwa 51 Mikrogramm Lachgas pro Kilogramm Boden. In stark erodierten Böden waren es nur noch 2,5 Mikrogramm – ein Rückgang um etwa 95 Prozent. Insgesamt sanken die Lachgasverluste durch Erosion um mehr als 80 Prozent. Gleichzeitig stand den Pflanzen deutlich weniger mineralischer Stickstoff zur Verfügung.
Pflanzen verstärken Prozesse
Die Forschenden beobachteten, dass junge Maispflanzen die Stickstoffumwandlungsprozesse im Boden verstärkten. Durch die Abgabe von Wurzelausscheidungen standen den Mikroorganismen zusätzliche Nährstoffe zur Verfügung, was die Emissionen aus den Böden teilweise verdoppelte. Dennoch beeinflusste der Erosionsgrad die Emissionen stärker als die Pflanzen.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Erosion die Stickstoffumsetzungsprozesse in Böden verlangsamt. Das verringert zwar die Emissionen, schränkt aber auch das Nährstoffangebot für die Pflanzen ein. Erosionsschutz und Düngestrategien müssen daher gemeinsam gedacht werden“, erklärt Julia Schoof, die den Versuch am Thünen-Institut durchgeführt hat.
Bedeutung für Landwirtschaft und Klimaschutz
Etwa die Hälfte der europäischen Ackerflächen gilt als erosionsgefährdet. Damit wird das Problem nicht nur für Landwirtinnen und Landwirte, sondern auch für den Klimaschutz bedeutsam. Denn wenn weniger Stickstoff umgesetzt wird, sinken zwar die Treibhausgasemissionen, gleichzeitig verschlechtern sich aber die Wachstumsbedingungen für Nutzpflanzen. Die Studie zeigt, dass Erosionsschutzmaßnahmen in Zukunft stärker berücksichtigt werden müssen, um sowohl die Produktivität der Böden als auch deren Klimawirkung nachhaltig zu sichern.
Diese ersten Ergebnisse stammen aus einer siebentägigen Laborstudie unter kontrollierten Bedingungen. Als nächster Schritt sind Felduntersuchungen über längere Zeiträume geplant, um die Beobachtungen unter realen Anbaubedingungen zu überprüfen.
Weitere Informationen:
Originalpublikation (Open Access):
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109905
Hinweis zum Text:
Dies ist eine mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz erstellte Zusammenfassung des Originaltextes: Schoof, J.; Holz, M.; Rütting, T.; Well, R.; Buchen-Tschiskale, C. (2025): Impact of different soil erosion levels on gross N transformation processes and gaseous N losses: An incubation study. Soil Biology and Biochemistry 209, 109905. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109905, veröffentlicht Open Access / unter der Lizenz CC BY 4.0
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Der Text wurde unter den Gesichtspunkten der
KI-Regelungen am ZALF sorgfältig überprüft und überarbeitet.
Projektpartner:
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), Müncheberg (DE)
Humboldt-Universität zu Berlin, Thaer-Institut (DE)
University of Gothenburg, Department of Earth Sciences (SE)
Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, Braunschweig (DE)
Förderhinweis:
Diese Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (Projektnummern BU 3719/3-1 und HO 6381/4-1).
