Global Change Experimental Facility (GCEF).

In der Nähe von Halle wird wissenschaftlich untersucht, wie sich der Klimawandel auf den Boden auswirkt. © copyright UFZ

Wie der Klimawandel den Boden verhungern lässt

Daniela Gschweng /  Wissenschaftler haben Felder in Deutschland 50 Jahre in die Zukunft versetzt. Selbst fruchtbare Erde wird es dann schwer haben.

Es gibt nichts, was uns so direkt mit der Erde verbindet wie Nahrung. Dennoch wissen wir wenig über den Boden unter unseren Füssen. In einer Handvoll Erde finden sich mehrere Milliarden Bodenorganismen, ein Teil davon ist noch unbekannt.

Ihr Zusammenspiel ist komplex, die Artenvielfalt grösser als im tropischen Regenwald. Würmer, Bakterien, Pilze und Kleinstlebewesen machen den Boden fruchtbar und leisten so extrem viel für unser Überleben.

Die Rolle der Bodenorganismen ist noch wenig verstanden

Welche Rolle diese Lebensgemeinschaft im Boden in Hinsicht auf den Klimawandel spielt, sei bisher noch wenig verstanden, sagt Martin Schädler. Der Bodenökologe betreut das Flaggschiff des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), die «Global Change Experimental Facility» (GCEF).

Auf dem sieben Hektaren grossen Testgelände in der Nähe von Halle untersucht das UFZ, wie es dem Boden mit fortschreitender Klimaveränderung gehen wird. In dem 2014 begonnenen Versuch werden Felder unterschiedlicher Bewirtschaftungsformen auf ihre Reaktion untersucht. Auf 50 Parzellen werden Gras- und Ackerland mit konventionellem wie ökologischem Anbau in intensiver oder extensiver Bewirtschaftung verglichen.

Eine Zeitreise für die Testfelder

Die Bepflanzung der Hälfte der Testfelder wächst dabei sozusagen im Jahr 2070. Durch fahrbare Dächer werden Temperatur und Niederschlag so eingestellt, wie sie nach Prognosen in 50 Jahren in Mitteldeutschland sein werden. Nachts kühlt es dann weniger ab, Niederschläge im Sommer werden seltener, im Frühjahr und Herbst häufiger. Schädler erklärt im Video, wie das genau aussieht:

Der Boden bei Halle besteht aus fruchtbarer Schwarzerde, wie sie in Osteuropa, Teilen von Asien und Nordamerika häufig ist. Bei Landwirten ist sie beliebt, da sie gut durchlüftet ist und Wasser gut halten kann. Wenn man das Säen nicht vergesse, ernte man auf diesem Boden immer etwas, sagt Schädler gegenüber der «FAZ». Oberflächlich sehen die 400-Quadratmeter-Parzellen nicht viel anders aus als woanders auch.

Selbst guter Boden reagiert schnell

Auf den «Zukunftsfeldern» zeigte sich beispielsweise, dass Temperaturerhöhungen im Boden abgebildet werden. Der Temperaturanstieg ist dort sogar ausgeprägter als in der Luft. Ein Rückkopplungseffekt, nehmen die Forschenden an, da die dem Klimawandel ausgesetzten Felder weniger von isolierender Vegetation bedeckt sind.  Der Boden der weniger bewachsenen Felder kühlt nachts auch mehr ab. Das Frühjahr beginnt früher und der Herbst endet später.

Bereits zu Beginn des Versuchs gab es erste Überraschungen. Ursprünglich hatte der Bodenökologe angenommen, dass Schwarzerde die veränderten Bedingungen gut abpuffern könne. Im Versuch zeigte sich, dass sie Zeitreise und Klimawandel weit weniger gut verkraftet als gedacht. Schon nach kurzer Zeit gab es weniger Boden-Krabbeltiere als vorher.  

Milben, Springschwänze und Regenwürmer wurden nicht nur weniger, sondern auch weniger gross. Sie verloren zehn Prozent ihrer Körpergrösse. Auf einen Teil der Produktivität dieser Kleintiere wird der Boden also in Zukunft verzichten müssen. Das ist wichtig, denn die kleinen Krabbeltiere zerkleinern ständig organisches Material und machen es so für Pflanzen verfügbar.

Ob es daran liegt, dass die einzelnen Tiere weniger wachsen, oder ob kleinere Arten übernehmen, wissen die Forschenden noch nicht. Auf Dauer ist der Boden dadurch weniger fruchtbar, weil weniger Nährstoffe in den Boden verfrachtet werden. Die Produktivität sinkt.

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Klimawandel und Intensivnutzung addieren sich

Der Effekt war bei intensiv genutzten Äckern stärker. Was wenig erstaunlich ist, denn dort leben von vornherein weniger Kleinsttiere. Intensivnutzung und Klimawandel addieren sich, beeinflussen sich gegenseitig aber nicht, fanden die Forschenden.

Bakterien und Pilze, die eine Stufe kleiner sind, reagierten weniger empfindlich. Der bekannte Bodenökologe François Buscot nimmt an, dass bei zunehmender Trockenheit andere Bodenmikroorganismen die jetzigen Aufgaben im Boden übernehmen können. Wenn die Biodiversität gross genug ist, kann sich die Bodenbiologie so dem Klimawandel anpassen.

«Bad News»: die Produktivität wird sinken

Insgesamt verlangsamte sich die mikrobiologische Aktivität auf den Feldern, Pflanzenerkrankungen nahmen zu. Überraschend wenig Einfluss hatte die Zeitreise auf die Zusammensetzung der Pflanzen, dort gab es wenig Effekte.

Unter dem Strich ist der Klimawandel für die Nahrungssicherheit eine schlechte Nachricht. «Wir haben einen Rückgang der Produktivität. Selbst wenn es ausserhalb der Sommermonate mehr regnet und wärmer ist, macht das die negativen Effekte der Sommertrockenheit nicht wett», resümiert Schädler (ARD).

Die letzten beiden Sommer waren ein Vorgeschmack

Gewissermassen ein «Fast Forward» stellten die sommerlichen Dürren 2019 und 2020 dar, von denen der Osten Deutschlands besonders betroffen war. Die Krume war teilweise so trocken, dass die Forschenden kaum noch einen Regenwurm fanden. Die extensiv bewirtschaftete Grasfläche und die Ökolandbau-Flächen hielten wegen der grösseren Bodenbedeckung am längsten stand. Das intensiv bewirtschaftete Grünland ging 2019 ein und musste komplett umgebrochen werden.

Am GCEF wird weiter geforscht; der Versuch, der 2014 begonnen wurde, ist für mindestens 15 Jahre angelegt. Die bisher grösste Klimawandel-Versuchsanlage ist Grundlage zahlreicher Arbeiten zu den Auswirkungen des Klimawandels unter realistischen Bedingungen, nicht zuletzt auch auf die Landwirtschaft.  


Themenbezogene Interessenbindung der Autorin/des Autors

Keine.

Zum Infosperber-Dossier:

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Die Klimapolitik kritisch hinterfragt

Die Menschen beschleunigen die Erwärmung der Erde. Doch kurzfristige Interessen verhindern griffige Massnahmen.

Kuh

Landwirtschaft

Massentierhaltung? Bio? Gentechnisch? Zu teuer? Verarbeitende Industrie? Verbände? Lobbys?

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3 Meinungen

  • am 19.05.2021 um 16:53 Uhr
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    «Die bisher grösste Klimawandel-Versuchsanlage ist Grundlage zahlreicher Arbeiten zu den Auswirkungen des Klimawandels unter realistischen Bedingungen, nicht zuletzt auch auf die Landwirtschaft.» – Was im Bericht noch fehlt, sind die klimatischen Bedingungen in diesen Versuchsanlagen, die da simuliert werden. Es ist zudem ein Unterschied, ob die Klimaveränderung im Laufe von 50 Jahren stattfindet, wo sich die Natur anpassen kann, oder ob dieses Klima in Versuchsanlagen wie ein Wettersturz kurzfristig umgestellt wird. Die Produktivität kann auch mit Anbauarten und -Methoden den Umständen angepasst werden. Gerade im Blick auf den Klimawandel steht die Pestizid-Initiative quer in der Landwirtschaft. Wir müssen alle Optionen offenhalten um die Grundversorgung sicherzustellen. Unser CO2 Gesetz ändert nichts am Klima.

    4
  • am 19.05.2021 um 17:13 Uhr
    Permalink

    @Richard Mosimann Wie gesagt, wird duch die fahrbaren Gewächshäuser Temperatur und Niederschlag so eingestellt, dass sie den Prognosen am Standort entsprechen. Eine detaillierte Besdchreibung finden Sie in der Arbeit «Investigating the consequences of climate change under different land-use regimes: a novel experimental infrastructure», die ich unter dem Artikel verlinkt habe. Dort wird beispielsweise aufgeführt, dass die Temperatur über das ganze Jahr um ca. zwei Grad steigt, Regen im Frühjahr um 10 Prozent und im Herbst um 20 Prozent zu-, im Sommer aber um 20 Prozent abnimmt.

    0
  • am 20.05.2021 um 09:45 Uhr
    Permalink

    Die Grund-Kostellation der Versuche, Entwicklungs-Änderungen über 50 Jahre zu erfassen, ist ok.
    Aber -aus einem «Zeitraffer» von etwa 5 Jahren schon ernsthafte Prognosen – und gar Horror-Szenarien abzuleiten,
    ist un-wissenschaftliche, unseriöse Windmacherei !

    Weil durch den Zeit-Raffer, das Konzentrieren der 50-Jahres-Ereignisse
    auf etwa 5 Jahre die Anpassungs-Fähigkeit der Natur total vernachlässigt wurde !
    Es wurde -im Gegenteil- nicht einmal untersucht, ob/welche Anpassungen in einem 5-Jahres-Zeitraffer bereits stattfanden.
    Es ist auch nicht ein Ansatz zu sehen, durch menschliche Intelligenz die negativen Entwicklungen etwas «abzufedern».

    Was ein wirklich zum Forschen qualifizierter Mensch – mindest hätte machen MÜSSEN:
    1a Klar, den Extrem-Versuch im Zeitraffer von 1:50 Jahren
    1b Parallel aber beispielsweise 2:50, 5:50, 12:50, 25:50

    Was aber gemacht wurde- und sogar, –nass-forsch– mit «starken Prognosen» versehen-
    sehe ich als -milde gesagt- pseudo-wissenschaftliche Gedanken-Spielereien an.
    Wissenschafts-ähnliches show-business.

    Entweder -wissend- In der Hoffnung, sogar intelligente, gebildete Menschen, wie die Autorin, hereinlegen zu können.
    Oder in vereinter nur wissen-schaftls-ähnlicher, weil viel zu kurzsichtiger, aber mit viel «Brimborium» betriebener, Stumpfsinnigkeit.

    Wolf Gerlach, Ingenieur

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