Um Kohlenstoff zu binden, Erntereste verrotten lassen?

Maiskolben und Blätter auf dem Boden

Pflanzenmaterialien, die im Boden verrotten, machen guten Kompost und spielen eine Schlüsselrolle bei der Bindung von Kohlenstoff, so Forschungsergebnisse.

Seit geraumer Zeit beschäftigen sich Landwirte und Forscher damit, wie man Kohlenstoff im Boden bindet. Dadurch werden Nahrungspflanzen nährstoffreicher und die Erträge gesteigert. Da jedoch Kohlenstoff in CO . umgewandelt wird2 Wenn es in die Atmosphäre gelangt, hat die Aufnahme von Kohlenstoff einen erheblichen Vorteil für das Klima Boden sowie.

Die Sequestrierung von Kohlenstoff ist entscheidend für die Reduzierung der globalen CO2 Emissionen. Zu viel Kohlenstoff gelangt in die Atmosphäre. Sollten wir es nicht schaffen, den CO40-Ausstoß in der Atmosphäre zu reduzieren, werden wir laut CONCITO, Dänemarks Green Think Tank, das Ziel des Pariser Abkommens, die Treibhausgasemissionen bis 2030 um XNUMX % zu reduzieren, nicht erreichen.

Organisches Material enthält Kohlenstoff und Nährstoffe, die für das Wachstum von Pflanzen wichtig sind, einschließlich Stickstoff und Phosphor. Während synthetische Düngemittel leicht von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden und auch schnell ins Grundwasser gelangen, hat Kohlenstoff einen langsameren Zyklus, der einer Pflanze mehr Nährstoffe liefert. Darüber hinaus verbessert Kohlenstoff in organischer Substanz die Bodenbelüftung und hilft dem Boden, Wasser zu speichern, was die Artenvielfalt erhöht, da mehr Mikroben und Pilze im Boden gedeihen können.

„Fragmente abgestorbener Pflanzen im Boden werden oft als Fastfood für Mikroben und Pilze angesehen. Aber unsere Studie zeigt, dass Pflanzenreste bei der Bildung und Bindung von Kohlenstoff im Boden tatsächlich eine bedeutendere Rolle spielen als bisher angenommen“, erklärt Kristina Witzgall, Doktorandin an der Technischen Universität München und Erstautorin der Arbeit in Nature Communications.

In der Vergangenheit konzentrierten sich die Forscher hauptsächlich auf die Kohlenstoffspeicherung in den Oberflächen von Mineralien wie Ton. Die neuen Ergebnisse zeigen jedoch, dass Pflanzenreste selbst die Fähigkeit besitzen, Kohlenstoff zu speichern, und zwar möglicherweise länger als ursprünglich angenommen. Dies liegt daran, dass eine Reihe wichtiger Prozesse direkt auf der Oberfläche dieser Pflanzenreste ablaufen.

„Wir zeigen, dass landwirtschaftliche Ernterückstände absolut zentral für die Kohlenstoffspeicherung sind und wir sie in Zukunft viel gezielter nutzen sollten“, sagt Carsten Müller, Co-Autor der Studie und außerordentlicher Professor am Institut für Geowissenschaften der Universität Kopenhagen und Management natürlicher Ressourcen.

Um zu verstehen, wie Pflanzenreste Kohlenstoff speichern, ist es wichtig zu wissen, dass Pflanzengewebe bereits Kohlenstoff enthält, der von Pflanzen durch Photosynthese aus der Atmosphäre aufgenommen wird. Wenn Pflanzenmaterial verrottet, kann Kohlenstoff auf verschiedene Weise in den Boden übertragen werden.

Die Forscher ahmten den natürlichen Zersetzungsprozess von Pflanzenresten im Labor nach, um zu analysieren, wie der Boden Kohlenstoff speichert. Sie fügten dem Boden von süddeutschen Feldern Bruchstücke von Maispflanzen hinzu, kapselten die Proben in Zylinder ein und ließen sie drei Monate stehen. Anschließend analysierten sie die chemischen Prozesse.

„Unsere Analyse zeigt, dass Pflanzenreste, die mit Pilzen interagieren, eine überraschend große Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung spielen. Wenn Pilze ihre weißen Stränge um Pflanzenfragmente schleudern, „kleben“ sie sie mit der Erde zusammen. Die Pilze verbrauchen dann den im Pflanzenmaterial enthaltenen Kohlenstoff. Dabei speichern sie Kohlenstoff im Boden“, erklärt Müller.


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Neben Pilzen zeigen die Analysen der Forscher auch, dass die Bodenstruktur selbst die Menge der möglichen Kohlenstoffspeicherung bestimmt.

„Wenn Boden durch die Klebrigkeit von Bakterien und Pilzen zu großen harten Klumpen zusammengeklebt wird, werden Pflanzenreste vor der Aufnahme durch Bakterien und Pilze geschützt, die sonst den Kohlenstoff fressen und dann einen Teil des Kohlenstoffs als CO2 in die Atmosphäre abgeben“, sagt Witzgall .

Sie fährt fort, dass Kohlenstoff im Boden von Wochen bis zu 1,000 Jahren gespeichert werden kann, die übliche Dauer jedoch etwa 50 Jahre beträgt.

Die Methode, Ernterückstände wie Stängel, Stoppeln und Blätter verrotten zu lassen, ist bei der Aufwertung landwirtschaftlicher Flächen keine Seltenheit. Der Einsatz fauler Pflanzen als Werkzeug zur Kohlenstoffspeicherung sollte jedoch ernster genommen und als Strategie angesehen werden, die erweitert werden sollte, so die Forscher hinter der neuen Studie.

„Die fruchtbaren und klimafreundlichen Agrarflächen der Zukunft sollten Ernterückstände zur Bindung von Kohlenstoff nutzen. Wir werden auch Experimente durchführen, bei denen wir verrottetes Pflanzenmaterial tiefer in den Boden einbringen, wodurch Kohlenstoff noch länger gespeichert werden kann“, sagt Müller.

Wenn wir daran arbeiten, bessere Bedingungen für die Kohlenstoffbindung im Boden zu schaffen, könnten wir jährlich zwischen 0.8 und 1.5 Gigatonnen Kohlenstoff speichern. Zum Vergleich: Die Weltbevölkerung hat in den letzten 4.9 Jahren 10 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr emittiert.

Alles in allem können die Ergebnisse der Forscher genutzt werden, um die wichtige Rolle und das Versprechen von Ernterückständen für die zukünftige Kohlenstoffspeicherung zu verstehen. Allerdings, so Witzgall weiter, seien verschiedene Initiativen erforderlich, um die Kohlenstoffbindung zu erhöhen, wie beispielsweise Pflanzen, die atmosphärischen Kohlenstoff absorbieren können, und die Wiederherstellung verlorener Wälder.

Quelle: Universität Kopenhagen

Über den Autor

Ida Eriksen, Universität Kopenhagen

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Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Futurity

 

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