Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10419/333950 
Year of Publication: 
2025
Series/Report no.: 
Thünen Report No. 125
Publisher: 
Johann Heinrich von Thünen-Institut, Braunschweig
Abstract: 
Mit dem Ökolandbau werden verschiedene Umweltziele der Landwirtschaft erreicht, wie eine höhere Biodiversität und Tierwohl. Auch die Treibhausgasemissionen pro Flächeneinheit sind niedriger als in der konventionellen Landwirtschaft und viele Studien berichten von steigenden Bodenkohlenstoffvorräten durch den Ökolandbau. Veränderungen im Bodenkohlenstoffvorrat sind klimawirksam und beeinflussen die Bodenfruchtbarkeit und viele Funktionen des Bodens. Der Ökolandbau unterscheidet sich in zentralen Bewirtschaftungspraktiken von der konventionellen Landwirtschaft, die die Qualität und Menge von organischen Kohlenstoffeinträgen in die Böden und damit langfristig auch die Bodenkohlenstoffvorräte beeinflussen. Die bisherigen Erkenntnisse zur Wirkung des Ökolandbaus auf den Bodenkohlenstoff basieren hauptsächlich auf kontrollierten Feldexperimenten. Bislang ist nicht bekannt, ob sich der Ökolandbau in der landwirtschaftlichen Praxis genauso auf den Bodenkohlenstoff auswirkt. Im Rahmen dieser Studie wurden zwei Bodeninventurdatensätze ausgewertet, um die landwirtschaftliche Praxis Deutschlands abzubilden und die Wirkung des Ökolandbaus auf den Bodenkohlenstoff dort zu untersuchen. Es wurden mineralische Oberböden (0-30 cm) unter Ackernutzung betrachtet, die im Rahmen der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW, 2159 Ackerflächen) und dem HumusKlimaNetz-Projekt (578 Ackerflächen) beprobt wurden. Standortbedingte Unterschiede im Bodenkohlenstoff wurden mit einem Random-Forest-Modell herausgerechnet. Im Mittel zeigte sich in den Daten der BZE-LW kein signifikanter Unterschied im Bodenkohlenstoffgehalt und -vorrat unter ökologischer im Vergleich zu konventioneller Bewirtschaftung. Die Bodenkohlenstoffunterschiede nahmen mit zunehmender Dauer der ökologischen Bewirtschaftung auf den Ackerflächen zu. Die Dauer der ökologischen Bewirtschaftung lag dabei zwischen 1 und 62 Jahren. Die Validierung mit einem unabhängigen Datensatz aus dem HumusKlimaNetz-Projekt ergab gleichfalls, dass es keine Unterschiede im mittleren Bodenkohlenstoffgehalt zwischen den beiden Landwirtschaftssystemen gibt. Dies widerspricht bisherigen Studien und legt nahe, dass durch den Ausbau der Ökolandwirtschaft in seiner jetzigen Form kein Bodenkohlenstoffaufbau erreicht wird. Als Ursachen dafür wurden Faktoren untersucht, die den Eintrag von Kohlenstoff in den Boden beeinflussen: Die Menge der organischen Düngung auf den Ackerflächen war im Mittel vergleichbar zwischen Ökolandbau (0,47 Mg C ha-1 a-1) und konventionellem Landbau (0,45 Mg C ha-1 a-1). Ein Drittel der Ackerflächen im Ökolandbau und im konventionellen Landbau erhielten gar keine organische Düngung. Auch der Anbau von Zwischenfrüchten unterschied sich kaum zwischen den Anbausystemen (14% bzw. 11% der Anbaujahre). Die Fruchtfolge im Ökolandbau war förderlicher für den Bodenkohlenstoff: Der Anteil der sogenannten Humusmehrer (z.B. Kleegras) in den Fruchtfolgen lag im Ökolandbau bei 39%, im konventionellen Landbau bei 11%. Die Erträge waren im Ökolandbau im Mittel um 31% geringer als im konventionellen Landbau, sodass weniger Ernterückstände gebildet werden, die zum Bodenkohlenstoffaufbau beitragen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der erwartete Aufbau von Bodenkohlenstoff durch den Ökolandbau in der landwirtschaftlichen Praxis unter aktuellen Bedingungen in Deutschland nicht stattfindet. Im Ökolandbau wird Bodenkohlenstoff aber mit weitaus weniger negativen Umwelteffekten aufgebaut durch die humusfördernden Fruchtfolgen, wohingegen der Bodenkohlenstoff im konventionellen Landbau durch erheblichen Einsatz von Düngemitteln zustande gekommen ist, die mit negativen Umwelteffekten verbunden sind. Dies ist bei der Bewertung von Bodenkohlenstoff in Ackerböden zu berücksichtigen, neben der Höhe der erreichten Bodenkohlenstoffvorräte.
Abstract (Translated): 
Organic farming offers several environmental benefits compared to conventional farming. This includes the promotion of higher biodiversity or animal welfare. Additionally, greenhouse gas emissions per unit area are less than those produced by conventional farming, and numerous studies report increases in soil organic carbon (SOC) stocks under organic farming. Changes in SOC stocks have impacts on climate mitigation, soil fertility and various soil functions. Management practices employed in organic farming differ from those used in conventional farming. These key differences in management have an effect on both quality and quantity of organic carbon inputs into soils, and therefore also on SOC stocks. However, current knowledge on the impact of organic farming on SOC levels is mainly derived from controlled field experiments. It remains unclear whether organic farming has the same effect on SOC under real farming conditions. In this thesis, two soil inventory datasets from Germany were evaluated to represent farming practices of German agriculture and to assess the impact of organic farming on SOC content and stocks under these conditions. Mineral topsoils (0-30 cm) of croplands were analysed, including data from the first German agricultural soil inventory (BZE-LW, 2159 cropland sites) and the HumusKlimaNetz project (578 cropland sites). To account for site-specific differences in SOC, a Random Forest model was employed. On average, the BZE-LW data showed no significant differences in SOC content or stocks between organic and conventional farming. SOC levels were observed to be slightly lower under organic farming (0.7 g kg⁻¹ and 0.2 Mg ha⁻¹) than under conventional farming. These differences increased with increasing duration of organic farming on the sites. The duration of organic farming ranged from 1 to 62 years. Validation with an independent dataset from the HumusKlimaNetz project confirmed this result, thereby supporting the conclusion that organic farming in its current form does not enhance SOC in agricultural practice in Germany. Factors influencing carbon inputs to the soil were analysed to explain this effect. On average, rates of organic fertilization were similar under organic (0.47 Mg C ha-1 y-1) and conventional farming (0.45 Mg C ha-1 y-1). One-third of the sites in both farming systems received no organic fertilization at all. The cultivation of cover crops showed minimal difference between the farming systems with 14% and 11% of the years of cultivation in organic and conventional farming, respectively. Crop rotations in organic farming were more favourable for enhancing SOC, with humus-building crops (e.g., grass-clover) comprising 39% of crop rotations in organic farming compared to 11% in conventional farming. However, yields in organic farming were on average 31% lower than in conventional farming, resulting in fewer crop residues available to contribute to SOC. The results of this study demonstrate that the anticipated increase in SOC through organic farming does not occur under current farming conditions in Germany. With organic farming, however, soil carbon is built up with less negative environmental effects but through soil carbon-promoting crop rotations. In contrast, soil carbon in conventional farming is achieved through the extensive use of fertilisers, which are associated with negative environmental effects. This must be taken into account when assessing soil carbon in croplands, in addition to the level of soil carbon stocks.
Subjects: 
Bodenkohlenstoff
organische Bodensubstanz
Ackerbau
ökologische Landwirtschaft
soil carbon
soil organic matter
cropland management
organic farming
Persistent Identifier of the first edition: 
ISBN: 
978-3-86576-286-3
Document Type: 
Research Report
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