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https://hdl.handle.net/10419/333953 Autor:innen:
Erscheinungsjahr:
2025
Schriftenreihe/Nr.:
Thünen Working Paper No. 277
Verlag:
Johann Heinrich von Thünen-Institut, Braunschweig
Zusammenfassung:
Die Dynamik von organischem Bodenkohlenstoff (Corg) spielt eine wichtige Rolle für die atmosphärische CO2- Konzentration und ist somit Bestandteil nationaler Treibhausgasinventare. Auch für die Bodenfruchtbarkeit ist Corg essentiell. Im Auftrag des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat hat das Thünen-Institut für Agrarklimaschutz deshalb in den Jahren 2010-2018 die erste bundesweit repräsentative Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW) durchgeführt. In einem 8x8 km Raster wurden insgesamt 3104 Acker-, Grünland und Dauerkulturstandorte beprobt und bis in 1 m Tiefe auf Corg-Gehalt und Vorrat, sowie weitere Kenngrößen analysiert. Das Projekt Wiederholungsinventur der BZE-LW hat 2022 begonnen und seit Anfang 2023 ist die Wiederbeprobung der damals festgelegten Standorte in vollem Gang. Zusätzlich zur Bodenprobenahme werden jährliche Bewirtschaftungsdaten erfasst. Zentrales Ziel dieses Projekts ist es, Änderungen der Corg-Gehalte, und Vorräte im vergangenen Jahrzehnt zu quantifizieren und zu erklären. Im vorliegenden Zwischenbericht werden erste Ergebnisse der laufenden Wiederholungsinventur vorgestellt. Verglichen mit der initialen BZE-LW ergaben sich einige Abweichungen in der Durchführung der Wiederholungsinventur. Es werden die obersten 50 cm beprobt, da Bodenveränderungen im tiefen Unterbodenin der Regel sehr viel langsamer verlaufen und organische Böden werden nicht erneut beprobt, da parallel ein extra Moorbodenmonitoring etabliert wurde. Statt einer zentralen Profilgrube und acht zusätzlichen Kernbohrungen, werden nun vier kleine Schurfgruben für die Probenahme ausgehoben. Einige Kenngrößen werden nicht erneut aufgenommen (z.B. Bodentyp, Korngrößenverteilung, Steingehalte), andere kamen hinzu (z.B. Aggregatstabilität, Luftkapazität, Kationenaustauschkapazität). Bis Oktober 2025 wurden circa 1350 Standorte in acht Bundesländern wiederbeprobt und knapp 1000 auf Trockenrohdichte und Corg-Gehalte analysiert, um massekorrigierte Corg-Vorratsänderungen zu berechnen. Bei erster Auswertung fiel auf, dass die initialen Corg-Gehalte des Oberbodens aus der Profilgrube systematisch etwas zu hoch waren und somit zu einer Überschätzung von Corg-Verlusten führten. Aus diesem Grund wurde auf die Corg-Gehalte der zusätzlichen Bohrkerne der initialen BZE-LW zurückgegriffen. Diese liegen bislang jedoch nicht vollständig vor, weshalb zum jetzigen Zeitpunkt nur 587 Standorte in die Auswertung eingeflossen sind. In Ackerböden wurden für das vergangene Jahrzehnt sehr geringe Corg-Veränderungen festgestellt. Während in 0-10 und 10-30 cm eine im Mittel leicht positive Tendenz der Corg-Gehalte festgestellt wurde, war die Corg-Vorratsänderung in 0-30 cm (-1.6 %) und 0-50 cm (-2.7 %) durch leicht abnehmende Trockenrohdichten trotz Massekorrektur signifikant negativ. In 0-10 cm Tiefe war jedoch auch die Corg- Vorratsänderung leicht positiv (0.9 %), was sich möglicherweise durch eine bundesweit abnehmende Bodenbearbeitungsintensität und dadurch einsetzende Umverteilung von Corg im Bodenprofil erklären lässt. Die Auswertung der Bewirtschaftungsdaten aus dem Fragebogen wurde jedoch bislang auf einen Parameter konzentriert: der Häufigkeit von Zwischenfruchtanbau. Hierbei stimmen die BZE-LW Daten gut mit nationalen Daten überein, welche in etwa eine Verdopplung der jährlichen Zwischenfruchtanbaufläche im betrachteten Zeitraum anzeigen. Die damit verbundene sukzessive Steigerung des Corg-Eintrags in deutschen Ackerböden war jedoch offenbar nicht ausreichend, um potenzielle negative Einflüsse auf Corg zu kompensieren. Für Grünländer zeigte sich eine deutlichere Abnahme des Corg-Vorrats, die in 0-10 cm Tiefe am stärksten ausgeprägt war (-8.1 %). In 0-30 cm und 0-50 cm Tiefe betrugen die signifikanten relativen Abnahmen -5.9 % und -5.1 %. Auch für die bislang 14 Dauerkulturstandorte wurden im Mittel in allen Tiefenstufen negative Tendenzen beobachtet. Die Ergründung von Ursachen dieser Corg-Verluste steht zur Zeit dieses Zwischenberichts noch am Anfang. Laut den hier herausgearbeiteten Hypothesen sind es sowohl Landnutzungsgeschichte und Bodengenese, der rapide voranschreitende Klimawandel, als auch rezente Bewirtschaftungsänderungen, die auf II momentan zu beobachtende Corg-Dynamik wirken: Die historisch nassen und häufig Corg-reichen sandigen Böden Nordwest-Deutschlands tendieren unter heutiger Nutzung zu besonders starken Corg-Verlusten, was sich mit Resultaten der niedersächsischer Bodendauerbeobachtung und aus den benachbarten Niederlanden deckt. In den letzten 50 Jahren kam es im Mittel auf den BZE-LW Standorten zu einer Temperaturerhöhung von insgesamt 2.1êC, davon etwa die Hälfte in den letzten 1-2 Jahrzehnten. Modellierungen und experimentellen Arbeiten zu Folge reicht allein die Erwärmung aus, um die Größenordnung der mittleren Corg-Verluste zu erklären. Letztlich weisen nationale Statistiken eindeutig auf eine Reduktion der Tierhaltung und Stickstoff-Düngung hin, zwei Faktoren, die ebenfalls den Vorrat an Corg beeinflussen können. Eine Auftrennung der verschiedenen Einflussfaktoren auf Corg-Vorräte bedarf komplexer Methodik und wird neben der Komplettierung der Wiederbeprobung, sowie der Nachmessung der initialen Bohrkernproben zentraler Inhalt der nächsten Projektphase sein. Eine weitere Herausforderung wird die Vorbereitung und Umsetzung neuer Berichtspflichten, insbesondere der EU-Bodenüberwachungs-Richtlinie darstellen. Die bislang beobachteten Trends gelten nur für einen Teil der Bundesrepublik. Die hier dargestellten mittleren Änderungsraten sollten deshalb nicht extrapoliert werden.
Zusammenfassung (übersetzt):
The dynamics of organic soil carbon (SOC) play an important role in atmospheric CO2 concentrations and are therefore included in national greenhouse gas inventories. SOC is also essential for soil fertility. On behalf of the Federal Ministry of Food and Agriculture, the Thünen Institute of Climate-Smart Agriculture therefore conducted the first nationwide representative inventory of agricultural soils (BZE-LW) between 2010 and 2018. A total of 3,104 arable, grassland and permanent crop sites were sampled in an 8x8 km grid and analysed for SOC contents and stocks, as well as other parameters, down to a depth of 1 m. The BZE- LW repeat inventory project began in 2022, and since the beginning of 2023, resampling of the sites identified at that time has been in full swing. In addition to soil sampling, annual management data is also being collected. The main objective of this project is to quantify and explain potential changes in SOC contents and stocks over the past decade. This interim report presents the initial results of the ongoing repeat inventory. Compared to the initial BZE-LW, there were some deviations in the implementation of the repeat inventory. Only the top 50 cm are sampled and organic soils are not resampled. Instead of a central profile pit and eight additional core drillings, four small pits are now excavated for sampling. Some parameters are not recorded again (e.g. soil type, grain size distribution, stone content), while others have been added (e.g. aggregate stability, air capacity, cation exchange capacity). By October 2025, approximately 1,350 sites in eight federal states had been resampled and almost 1,000 had been analysed for bulk density and SOC content in order to calculate mass-corrected SOC stock changes. During the initial evaluation, it was noticed that the initial SOC content of the topsoil from the profile pit was systematically slightly too high, leading to an overestimation of SOC losses. For this reason, the SOC contents from additional core samples of the initial BZE-LW were used instead. However, analysis of those has not been completed yet, which is why only 587 sites have been included in the evaluation at this stage. Slight changes in SOC content have been observed in arable soils over the past decade. While a slightly positive trend in SOC content was observed on average in 0-10 and 10-30 cm, the change in SOC stocks in 0-30 cm (-1.6%) and 0-50 cm (-2.7%) was significantly negative due to a slight decrease in bulk density despite mass correction. At a depth of 0-10 cm, however, the change in SOC stocks was also slightly positive (0.9%), which can possibly be explained by a nationwide decline in tillage intensity and the resulting redistribution of SOC in the soil profile. However, the evaluation of the management data from the questionnaire was so far focused on one parameter: the frequency of cover cropping. In this respect, the BZE-LW data correspond well with national data, which show approximately a doubling of the annual cover crop area in the period under review. However, this gradual increase in SOC input into German arable soils was apparently not sufficient to compensate for potential negative influences on SOC. For grassland, there was a more pronounced decrease in SOC stocks, which was most pronounced at a depth of 0-10 cm (-8.1%). At depths of 0-30 cm and 0-50 cm, the significant relative decreases were -5.9% and -5.1%. Negative trends were also observed on average at all depth levels for the 14 permanent crop sites to date. The investigation of the causes of these SOC losses is still ongoing. According to the hypotheses developed here, it is land use history and soil genesis, rapidly advancing climate change, and recent changes in cultivation practices that are affecting the SOC dynamics currently being observed: The historically wet and often SOC-rich sandy soils of north-western Germany tend to suffer particularly severe SOC losses under current land use, which is consistent with the results of long-term soil observations in Lower Saxony and the neighboring Netherlands. Over the last 50 years, there has been an average air temperature increase of 2.1êC at the BZE-LW sites, about half of which has occurred in the last 1-2 decades. According to modelling and experimental work, warming alone is sufficient to explain the II magnitude of average SOC losses. Finally, national statistics clearly indicate a reduction in livestock farming and nitrogen fertilisation, which is also likely to have a negative impact on SOC stocks. Separating the various factors influencing SOC stocks requires complex methodology and will be a central part of the next project phase, alongside the completion of resampling and the remeasurement of the initial core samples. Another challenge will be the preparation and implementation of new reporting requirements, in particular the EU Soil Monitoring Law. The trends observed to date only apply to part of the Federal Republic of Germany. The average rates of change presented here should therefore not be extrapolated.
Schlagwörter:
Landwirtschaftliche Böden
Bodenmonitoring
organische Bodensubstanz
Bodenkohlenstoff
Treibhausgasberichterstattung
Agricultural soils
soil monitoring
soil organic matter
soil carbon
greenhouse gas reporting
Bodenmonitoring
organische Bodensubstanz
Bodenkohlenstoff
Treibhausgasberichterstattung
Agricultural soils
soil monitoring
soil organic matter
soil carbon
greenhouse gas reporting
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