Emissionen von Treibhausgasen im Marchfeld


Ausgehend von der Annahme, dass sich Trockenperioden und Stark-regenereignisse aufgrund des Klimawandels häufen und so auch Einfluss auf die Landwirtschaft nehmen, startete die AGES in Kooperation mit dem Bundesforschungszentrum für Wald (BFW), der Universität für Bodenkultur (BOKU) und dem Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt Petzenkirchen 2011 das Projekt Lystrat. Das Institut für Waldökologie und Boden des BFW beschäftigt sich im Zuge dieses Projektes mit dem Aspekt der Treibhausgasemissionen und möglichen Steuerfaktoren.

Am  Versuchsstandort Hirschstetten werden auf der dortigen Lysimeteranlage die Treibhausgasemissionen der Ackerböden erfasst. Die Freilandex-perimente dienen zur Ermittlung der Zusammenhänge zwischen gemessenen Gasflüssen und Bodeneigenschaften. Bei den Bodentypen handelt es sich um einen sandigen und einen tiefgründigen Tschernosem sowie eine Feuchtschwarzerde, typisch für das Marchfeld. Außer Temperatur und Feuchtigkeit, die einen großen Einfluss auf die Stoffwechselaktivitäten der Mikroorganismen im Boden haben, werden auch pH-Wert, Nährstoff- und Substratverfügbarkeit gemessen.
© BFW
Lysimeter werden eingesetzt, um Austauschprozesse zwischen Boden und Atmosphäre sowie Stoffver-lagerungen mit dem Sickerwasser zu untersuchen

Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen

Zur sogenannten Bodenatmung oder Bodenrespiration tragen neben den Wurzeln vor allem Mikroorganismen, d.h. Bakterien und Pilze, bei. Hierbei werden Sauerstoff sowie Kohlenstoff aufgenommen Kohlendioxid (CO2) abgegeben. Durch den unterschiedlichen Druck im Boden und in der Luft wandert das produzierte CO2 in die Atmosphäre. Die Intensität der Bodenrespiration ist unter anderem von der Wasserversorgung und der Temperatur abhängig. Mikroorganismen benötigen Feuchtigkeit im Boden. Wenn es jedoch stark regnet, werden die Poren im Boden mit Wasser gefüllt, dadurch ist weniger Sauerstoff verfügbar und die Respiration lässt nach.
© BFW
Die Lysimeteranlage besteht aus 18 im Boden eingelassenen Metallzylindern mit einem Fassungsvermögen von 11 Tonnen

Im Versuch werden drei wichtige Treibhausgase untersucht:

  • Kohlendioxid (CO2) wird gemeinsam von Pilzen, Bakterien und Pflanzen produziert. Die Gasflüsse für beide Versuchsvarianten haben sich weitgehend angeglichen, die CO2-Freisetzung hat (außer beim trockenen Tschernosem) leicht abgenommen.
  • Distickstoffoxid (Lachgas; N2O): Die Lachgasflüsse sind räumlich und zeitlich extrem variabel. Die Produktion von N2O kann mit dem Nitratgehalt im Boden im Zusammenhang stehen.
  • Methan (CH4): Ackerboden gilt allgemein gesehen als Methan-Senke, weil die vorhandenen Bakterien mehr Methan verbrauchen als produziert wird - das konnte auch im Versuch nachgewiesen werden.

BFW-Projektleiterin Dr. Kerstin Michel und BOKU-Projektleiter Dr. Johann Zaller im Interview

Gibt es Einflüsse des Klimawandels, die anhand dieses Versuchs aufgezeigt werden können?

Kerstin Michel: Zu Beginn des Projektes wurde das Niederschlagsmuster auf einem Teil der Versuchsfläche abgeändert, um den Trockenstress zu erhöhen. Gleichzeitig werden vermehrt auftretende Starkregenereignisse simuliert. Die Treibhausgasemissionen nahmen kurzzeitig zu, vor allem die N2O-Freisetzung. Erhöhte N2O-Emissionen sind bedenklich, weil Lachgas, auf 100 Jahre bezogen, 300-mal mehr Strahlung absorbiert als CO2, das heißt, es ist "klimawirksamer" als CO2. Die Mikroorganismen haben sich allerdings rasch an die veränderten Niederschlagsbedingungen angepasst, bereits im zweiten Versuchsjahr waren die Emissionen auf der Trockenstressfläche denen der Kontrollfläche sehr ähnlich. Auch der Entzug von Stickstoff wirkt sich nicht negativ auf die Ackerböden aus, weil regelmäßig gedüngt wird.

Johann Zaller: Unsere Projektergebnisse zeigen, dass eine Verschiebung der Niederschlagsmuster (längere Trockenzeiten zwischen Niederschlägen), wie sie in den Prognosemodellen zum Klimawandel für Ostösterreich berechnet werden, wahrscheinlich zu deutlichen Ertragseinbußen in der Region führen werden. Das Experiment ist dabei eines der wenigen, welches den Einfluss der Klimaänderung bei unterschiedlichen Bodentypen berücksichtigt.

Sind weitere Trends sichtbar, die sich im Laufe des Projekts abgezeichnet haben?


Kerstin Michel: Die bisherigen Resultate der Treibhausgasemissionen zeigen nur leichte Unterschiede bei den gemessenen Werten mit starken jährlichen und saisonalen Variationen.  Aufgrund der kurzen Versuchszeit von etwas mehr als zwei Jahren sind derzeit keine Rückschlüsse bezüglich langfristiger Effekte auf die Flüsse klimarelevanter Gase möglich. Wie sich der Versuch weiter entwickelt, werden wir Ende dieses Jahres genauer sehen, wenn das Projekt abgeschlossen ist.

Johann Zaller: Laut unseren Untersuchungen reagieren die landwirtschaftlichen Kulturen unterschiedlich, abhängig vom Bodentyp. Am gefährdetsten sind Standorte auf sandigen Böden. Außerdem ist laut unseren vorläufigen Daten mit einem erhöhten Unkrautdruck zu rechnen. Zusätzlich bedeutet der dramatische Rückgang der Insekten und Spinnentiere in den Zukunftsvarianten ein reduziertes Futterangebot für Vögel mit Konsequenzen für die Ökosystemdienstleistungen (Schädlingskontrolle durch Vögel).

Welche Maßnahmen lassen sich daraus ableiten?

Johann Zaller: Der erhöhte Unkrautdruck könnte zu vermehrtem Pestizideinsatz und den damit verbundenen Umweltproblemen führen. Um Ertragseinbußen abzufedern, könnte verstärkte Bewässerung notwendig sein, was wiederum Auswirkungen auf den Grundwasserspiegel hat und für einige Kulturen nicht wirtschaftlich sein dürfte. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass die künftigen Niederschlagsmuster nachteilige Auswirkungen haben können, mit möglichen Konsequenzen im Bereich Sortenwahl, Pflanzenschutz und Bewässerung.

Ähnliche Projekte am BFW:

Farmclim - Reduktion von Treibhausgasemissionen

Weiterführende Information:

Abteilung Bodenökologie

Dr. Kerstin Michel, Institut für Waldökologie und Boden, Abteilung Bodenökologie, Bundesforschungszentrum für Wald, Tel. 01/87838 1421, kerstin.michel@bfw.gv.at

Mag. Marianne Schreck, Öffentlichkeitsarbeit, Bundesforschungszentrum für Wald, Seckendorff-Gudent-Weg 8, 1131 Wien, +43-1-878 38-1343, +43 664 144 12 90, marianne.schreck@bfw.gv.at

© BFW
Dr. Kerstin Michel bei der Entnahme der Gasproben am Versuchsgelände Hirschstetten


Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)
Austria, 1131 Wien, Seckendorff-Gudent-Weg 8 | Tel.: +43 1 878 38-0

Autor: Michel K.

Quelle/URL: https://bfw.ac.at/rz/bfwcms.web?dok=9730