Der Fachbereich Bodenwissenschaften an der Universität Bonn ist Teil des Institutes für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES).

Forschungsschwerpunkte am Lehrstuhl “Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie” des Fachbereichs Bodenwissenschaften im INRES sind unter anderem Untersuchungen zur räumlichen Heterogenität von Bodeneigenschaften, Prozessen der Kohlenstoffspeicherung und der Stickstoff-Transformation in Böden, zur  Betrachtung von Böden als Archiv der Landschafts- und Nutzungsgeschichte oder auch zur Biogeochemie landwirtschaftlich genutzter Böden.

Am Lehrstuhl “Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie” arbeiten Alexandra Sandhage-Hofmann, Kaja Rehbein und Wulf Amelung am Projekt ELKE.

Langfristiger Kohlenstoffumsatz und C-Sequestrierung

Extensive Anbausysteme können durch die Akkumulation von Humus langfristig zur C-Sequestrierung und damit auch zur Restauration degradierter Böden beitragen. Die langfristige Anreicherung von Kohlenstoff in Böden kann dabei wichtige Beiträge für den Erhalt oder die Wiederherstellung der Puffer- und Filterfunktion (Schutzgut Boden) und den Klimaschutz(Schutzgut Luft/Klima) leisten. Noch ist allerdings weitgehend unklar, ob und wenn ja, wie rasch solche Effekte in den betrachteten Kulturen zu beobachten sind. Untersuchungen zum Einfluss extensiver Anbausysteme auf die langfristige Kohlenstoff-dynamik und C-Sequestrierung sind aber essenziell, um eine umfassende Bewertung dieser Systeme als Kompensationsmaßnahme auch im Hinblick auf Klimaschutz und Bodenregeneration durchführen zu können. Zu diesem Zweck werden in den vier ausgewählten Modellregionen die bis dato weitgehend unbekannte Regenerationsdynamik von Böden durch den Agrarholzanbau und den Anbau anderer Dauerkulturen (Klee-/Luzernegras, Miscanthus etc.) sowie ihr Potenzial für eine klimarelevante C-Speicherung untersucht.

Für das Teilprojekt „langfristiger  Kohlenstoffumsatz und C-Sequestrierung“ des INRES stehen folgende zentralen Forschungsfragen im Fokus des Interesses:

• Wie verändert sich durch die Etablierung extensiver Anbausysteme die C-Verfügbarkeit im Boden?
• Welche C-Pools sind bei Veränderungen beteiligt?
• Welche langfristigen Auswirkungen haben extensive Landnutzungssysteme auf den Humusumsatz und die Humusqualität?
• In welchem Maße trägt die unterirdische Biomasse zum Aufbau stabiler C-Pools bei?
• Wie und in welchem Ausmaße kann eine klimarelevante C-Sequestrierung in den Böden durch den Anbau neuer Landnutzungssysteme erreicht werden?

Übergeordnetes Ziel unseres Teilprojektes ist ein besseres Verständnis der längerfristigen Prozesse der C-Dynamik beim Übergang von „konventioneller“ Landwirtschaft zu neuen Nutzungssystemen wie dem Anbau nachwachsender Rohstoffe, um letztlich mit adäquater Sicherheit beurteilen zu können, ob diese extensiven Formen der Landbewirtschaftung Böden verstärkt zu einer Senke oder Quelle für Kohlenstoff machen.

Der Lehrstuhl “Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie“ konzentriert sich auf den langsamen C-Umsatz im Boden. Dies beinhaltet Fragen zur Bodenstruktur, zur C-Pooldynamik, zur Humusqualität und schließlich zur C-Sequestrierung. Neben dem umfangreichen Basismessprogramm werden unterschiedliche physikalische Fraktionierungsmethoden angewendet um Fragen der C-Sequestrierung und des C-Umsatzes zu beantworten. So erlaubt die Partikelgrößenfraktionierung labile und rasch umsetzbare partikuläre SOM der Sandfraktion von stabiler, oft aromatischer SOM der Schlufffraktion und einer überwiegend mikrobenbürtigen SOM der Tonfraktionen zu trennen. Aggregatfraktionen demgegenüber werden gewonnen, um physikalische Stabilisierungsvorgänge untersuchen zu können. Der Landnutzungswechsel vom Acker zum Anbau nachwachsender Rohstoffe kann mit einem Wechsel von C4 – zu C3 – (z.B.: Mais – Agrarholz) bzw. C3 – zu C4 -Pflanzen (z.B.: Weizen – Miscanthus) verbunden sein. Die unterschiedlichen Gehalte an dem stabilen 13C bieten die Möglichkeit, abzuschätzen, wie hoch der Beitrag der jeweiligen Vegetationsart an der organischen Bodensubstanz zum Untersuchungszeitpunkt ist bzw. wie rasch die entsprechenden C-Verbindungen abgebaut oder sequestriert werden. In engem Kontakt mit den anderen Projekten, vor allen Dingen denen des Bereiches „Boden, Wasser und Klima“ werden die gewonnen Daten mit Blick auf die oben formulierten Fragen ausgewertet.