Weinberge als Klimaschützer
Böden sind wichtige Kohlenstoffspeicher unseres Planeten. Gelingt es, zusätzlich Kohlenstoff im Boden zu binden, könnte das den Klimawandel verlangsamen. Forscher:innen aus Bonn und Jülich untersuchen, ob sich Weinbaugebiete dafür eignen.
Die Metallhaube brummt leise vor sich hin. Das rund 30 Zentimeter breite Gerät steckt auf einem Plastikrohr, das wenige Zentimeter aus dem trockenen Boden eines idyllischen Weinbergs in der Südpfalz ragt. Nach drei Minuten packt der Biogeochemiker Muhammad Islam die Haube am Henkel und nimmt sie ab. Weiter geht’s. Zügig zieht er eine silberne Metallbox auf vier Rädern entlang den Reben zum nächsten Rohr. Gleiches Prozedere: Haube aufsetzen, drei Minuten warten, weiter. Das Protokoll ist streng – und das Programm straff: Heute beinhaltet es fünf Abschnitte auf dem Weinberg in Siebeldingen mit jeweils 24 Messpunkten.
Der gebürtige Bangladescher Islam ist Doktorand in dem Team von Prof. Nicolas Brüggemann vom Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG-3), und seine Arbeit ist Teil des Forschungsprojekts VitiSoil, das von der Universität Bonn koordiniert wird. Auf dem Weinberg des Julius Kühn-Instituts für Rebenzüchtung soll Islam herausfinden, ob sich in Weinbergböden zusätzlicher Kohlenstoff speichern lässt.
„Die Idee für das Projekt ist kurz nach dem Pariser Klimagipfel 2015 anlässlich eines Aufrufs des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft entstanden.“
Prof. Nicolas Brüggemann
CO2-ANSTIEG REDUZIEREN
„Die Idee für das Projekt ist kurz nach dem Pariser Klimagipfel 2015 anlässlich eines Aufrufs des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft entstanden“, erzählt Brüggemann. Gesucht wurden Möglichkeiten, um Kohlenstoff zu speichern und so dem Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre etwas entgegenzusetzen. Dabei könnten Böden helfen. Sie sind nach den Ozeanen der größte Kohlenstoffspeicher unseres Planeten. Ließe sich noch mehr Kohlenstoff im Boden binden, könnte nicht nur das Klima profitieren: Den Pflanzen stünden auch mehr Nährstoffe für ihr Wachstum zur Verfügung.
Dass sich für diesen Ansatz der Traubenanbau gut eignen könnte, erklärt Brüggemann folgendermaßen: „Wenn ein Weinberg einmal angelegt ist, rühren die Bauern den Unterboden teilweise mehr als dreißig Jahre nicht mehr an.“ Werden Böden häufig umgepflügt, wie etwa bei intensiver Nutzung durch industrielle Landwirtschaft, laugen sie mit der Zeit aus. Das bedeutet auch, dass sie immer weniger Kohlenstoff speichern. Die Böden eines Weinbaugebietes könnten – so die Annahme – den eingebrachten Kohlenstoff für mehrere Jahrzehnte speichern.
KOHLENSTOFF TIEF IN DEN BODEN EINBRINGEN
Die Idee der Forscher:innen: Sie arbeiten organisches – also kohlenstoffhaltiges – Material in den Boden der Weinbaugebiete ein, und zwar nicht an der Oberfläche, sondern tiefer im Boden. Denn dort laufen die Zersetzungsprozesse der organischen Stoffe wesentlicher langsamer ab, weil weniger Sauerstoff zur Verfügung steht. Das soll den Abbau des in dem Material enthaltenen Kohlenstoffs deutlich bremsen. Die Forscher hoffen außerdem, dass die Winzer gleichzeitig anorganische Düngemittel einsparen könnten, die verschiedene Treibhausgase ausstoßen.
„2019 haben wir daher an mehreren Standorten 30 bis 60 Zentimeter tief im Boden zwei verschiedene organische Materialien verteilt“, berichtet Islam – an manchen Stellen Kompost, an anderen ein Substrat, das es im Handel zu kaufen gibt und aus Kompost und Pflanzenkohle besteht. Schon indigene Völker im Amazonasgebiet hätten eine ähnliche Komposition für ihre Feldwirtschaft benutzt, indem sie Pflanzen- und Nahrungsmittelabfälle mit Holzkohle vermischten, weiß Islam. Sie nannten es Terra Preta – schwarze Erde – und erhöhten damit die Fruchtbarkeit des eher kargen Regenwaldbodens. Dass solche Substrate auch den Ertrag der Weinbauern steigern könnten, wäre ein positiver Nebeneffekt des Ansatzes.
REGELMÄßIGE MESSUNGEN DER CO2-EMMISSIONEN
Jede zweite Woche an jeweils drei Tagen fährt Islam zu den Standorten. Die Metallhaube verrät ihm, wie viel CO2 die verschieden behandelten Böden abgeben: „Sie misst die Konzentration des Gases in dem Luftvolumen über dem jeweiligen Rohr“, erklärt er. In seiner Metallbox befinden sich die dazu notwendige Technik. Bei jedem Stopp bestimmt der Forscher mit einem Sensor außerdem die Feuchtigkeit im Boden und die Lufttemperatur. Und erhält so Hinweise, wie beispielsweise die Jahreszeit den CO2-Ausstoß beeinflusst.
Zusätzlich nimmt Islam mit einer herkömmlichen Spritze Luftproben aus verschiedenen Bodentiefen, die dann im Labor mittels Gaschromotographie analysiert werden: „Es könnte sein, dass durch das eingearbeitete organische Material und durch Bodenverdichtung vermehrt Methan oder Lachgas freigesetzt werden, die ein viel höheres Treibhauspotenzial haben als CO2“, sagt Brüggemann. Diese Befürchtung konnten die bisherigen Messergebnisse aber nicht bestätigen. Allerdings zeigen die bisherigen Untersuchungen, dass rund ein Drittel des eingebrachten Kohlenstoffs nicht im Boden blieb, sondern in Form von CO2 an die Atmosphäre abgegeben wurde.
UNERWARTET SCHNELLE ZERSETZUNGSPROZESSE
„Das eingebrachte organische Material ist anscheinend nicht so stabil, wie wir ursprünglich gedacht hatten. Die Zersetzungsprozesse durch Mikroorganismen laufen schneller als erwartet“, so Brüggemann. Das könne daran liegen, dass doch mehr Sauerstoff im Boden zur Verfügung steht als angenommen. „Das zeigt, dass man es sich nicht zu einfach machen kann. Mal eben 30 oder 40 Tonnen Kompost in einen Weinberg oder einen Acker einbringen, funktioniert offensichtlich nicht“, zieht der Forscher ein vorläufiges Fazit. Eine Alternative könnte sein, reine Pflanzenkohle einzubringen, die deutlich stabiler als Kompost ist.
Die Messungen laufen noch bis Ende des Jahres. Muhammad Islam lässt sich auch nicht entmutigen: „Vielleicht tragen unsere Ergebnisse dazu bei, die Agrarpolitik so zu beeinflussen, dass der Klimawandel abgemildert wird“, hofft er. Die Erkenntnisse des Projekts werden die Forscher auf jeden Fall in Empfehlungen an die Politik weitergeben. Dafür braucht Muhammad Islam aber weitere Ergebnisse, also: Haube ab und weiter zum nächsten Messpunkt.
Projekt VitiSoil
Das Forschungsvorhaben VitiSoil, das das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft seit 2019 fördert, soll klären, ob Weinbauern zum Erreichen der deutschen Klimaschutzziele beitragen können. Dazu untersuchen die Forscher:innen die Speicherung von organischem Kohlenstoff in Weinbergböden. Ziel ist es, zu prüfen, ob CO2-Emissionen von Böden reduziert werden können, indem organische Materialien in die Böden der Weinberge eingebracht werden. Beteiligt sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlerinnen von drei Institutionen: dem Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, dem Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG-3) des Forschungszentrums Jülich und dem Julius-Kühn-Institut (JKI), einem Bundesforschungsinstitut für Rebenzüchtung am Geilweilerhof in Siebeldingen. Während sich die Forscherinnen und Forscher vom JKI auf die Untersuchung der Pflanzen und Trauben konzentrieren, untersuchen die beteiligten Fachleute aus Bonn den Boden und dessen Zusammensetzung. Der Fokus der Jülicher Wissenschaftler liegt auf der Messung der Klimagase, die der Boden freisetzt – insbesondere CO2.
Text: Janosch Deeg
Institut für Bio- und Geowissenschaften - Agrosphäre (IBG-3)
Nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen Boden, Wasser, und Atmosphäre