Forschungs- und Innovationsprojekt
Entwicklung eines Online-Tools für Humuserhalt und -aufbau in Bayern

In landwirtschaftlich genutzten Böden ist grundsätzlich eine gute Humusversorgung anzustreben, da dadurch nahezu alle Bodenfunktionen positiv beeinflusst werden: Beispielsweise erhöht Humus das Wasserspeicher- und Infiltrationsvermögen, die Speicherung und Nachlieferung von Nährstoffen, die Biodiversität und biologische Aktivität im Boden, sowie generell die Systemresilienz. Diese Eigenschaften machen Humuserhalt und -aufbau zu einer essenziellen Maßnahme für langfristige Bodenfruchtbarkeit und die Anpassung der Landwirtschaft an den Klimawandel.

Zudem spielt Humus aufgrund seines hohen Gehalts an organischem Kohlenstoff (C{sub]org[/sub]) eine Schlüsselrolle im globalen Kohlenstoffkreislauf und hat damit das Potential, die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre direkt zu regulieren. Über Pflanzen wird C_org in den Boden eingetragen und unterliegt dort permanenten Um- und Abbauprozessen. Diese Dynamik hat zur Folge, dass Böden sowohl Quelle als auch Senke von klimaschädlichem CO₂ sein können – je nachdem, ob Humus ab- oder aufgebaut wird.
Das CO₂-Sequestrierungspotential von Böden durch Humusaufbau erfährt seit einigen Jahren immer mehr Beachtung in Politik und landwirtschaftlicher Praxis, und wird zunehmend auch von anderen Wirtschaftszweigen und der Zivilgesellschaft wahrgenommen. Beispielsweise werden von verschiedenen privatwirtschaftlichen Initiativen sog. Humuszertifikate auf dem freien CO₂-Markt verkauft.

Allerdings ist vor dem Hintergrund des Klimawandels schon die bloße Erhaltung der Kohlenstoffvorräte in vielen landwirtschaftlich genutzten Böden eine immer größere Herausforderung. Außerdem variiert die Wirkung verschiedener als humusfördernd geltenden Bewirtschaftungsmaßnahmen mit den Standorteigenschaften und hängt nicht zuletzt von der bisherigen Bewirtschaftung der Fläche ab.
Humuserhalt und -aufbau ist deswegen oftmals nur unter großen Anstrengungen und mit standortangepassten Lösungen zu erreichen. Um ihre Bewirtschaftung humusoptimiert planen zu können, benötigen Landwirte einfach zu bedienende, standortangepasste Werkzeuge. Ein solches möchten wir für den bayerischen Ackerbau in diesem Projekt entwickeln.

Ziel ist die Entwicklung eines praxistauglichen digitalen Planungs- und Beratungswerkzeuges für bayerische Landwirte, welches die schlagspezifische Planung der Bewirtschaftung im Hinblick auf Humuserhalt und -aufbau im Ackerbau ermöglicht.
Konkret soll das Online-Tool drei Funktionen erfüllen:

Auf Grundlage der bisherigen Bewirtschaftungsdaten, der Standorteigenschaften und des initialen C_org-Vorrates wird die zukünftige Humusentwicklung bei gleichbleibender Bewirtschaftung modelliert. Es erfolgt eine Einteilung in die Entwicklungsszenarien Humusaufbau, -erhalt oder -verlust (s. Abb. 1)

Einordnung und Bewertung der prognostizierten Humusentwicklung mit Hilfe von regionalen Benchmarks als Zielgröße für die zukünftige Humusentwicklung (s.u.); Darauf basierende Definition eines schlagspezifischen Entwicklungsziels (Humuserhalt oder -aufbau)

Schlagspezifische Prognose der Wirkung verschiedener landwirtschaftlicher Maßnahmen bzw. ihrer Kombination hinsichtlich Humuserhalt und -aufbau; Vergleich der Maßnahmenwirkung mit dem status quo (siehe 1., Abb. 2); Empfehlung von geeigneten Bewirtschaftungsmaßnahmen zum Erreichen des jeweiligen Entwicklungsziels (siehe 2.)

Das Online-Tool basiert auf mehreren wissenschaftlich etablierten, prozessbasierten Bodenkohlenstoff-Modellen (CCB, Century, CTOOL, ICBM, RothC, Yasso), sowie verschiedenen Berechnungsverfahren zur Schätzung des pflanzenbürtigen Kohlenstoff-Eintrags (Riggers et al. 2019) . Die Modelle werden mit bayerischen Daten aus Dauerversuchen und Langzeit-Monitoringprogrammen der LfL (Bodendauerbeobachtung , Humusdatenbank) kalibriert. Durch die Auswahl eines geeigneten Modellensembles soll eine größtmögliche Modellsicherheit erreicht werden.
Auf Basis der vorliegenden bayerischen Bodendaten werden außerdem regionale Benchmarks ermittelt. Diese markieren das theoretische Fließgleichgewicht der standorttypischen Bodenkohlenstoffvorräte und definieren somit Werte, bis zu denen das Entwicklungsziel Humusaufbau realistisch ist, bzw. oberhalb derer ein Erhalt der Humusvorräte anzustreben ist. Das Konzept der standorttypischen Humusgehalte wird damit auf Kohlenstoffvorräte überführt und für Bayern aktualisiert.

Das entwickelte Online-Tool soll benutzerfreundlich und einfach zu bedienen sein, sodass auf Grundlage von möglichst wenigen, bzw. einfach zu erhaltenden Informationen möglichst zuverlässige Bewirtschaftungsempfehlungen getroffen werden können. Lediglich die Bestimmung des aktuellen (initialen) Humusgehaltes als wichtige Eingangsgröße für die zugrundeliegende Modellie-rung ist für belastbare Vorhersagen notwendig. Alle weiteren Angaben beziehen sich auf in der Regel auf bekannte Werte bzw. Bewirtschaftungsmaßnahmen. Es wird geprüft, ob das fertige Online-Tool in bereits bestehende LfL-Werkzeuge eingebunden werden kann, um Mehraufwand bei der Dateneingabe für die Nutzer*innen zu vermeiden.

In einem ersten Arbeitsschritt werden momentan die bayerischen Humus- und Bewirtschaftungsdaten so aufbereitet und ergänzt, dass sie zur Modellkalibration sowie Definition der regionalen Benchmarks verwendet werden können.

Riggers, Catharina; Poeplau, Christopher; Don, Axel; Bamminger, Chris; Höper, Heinrich; Dechow, René (2019): Multi-model ensemble improved the prediction of trends in soil organic carbon stocks in German croplands. In: Geoderma 345, S. 17–30. DOI: 10.1016/j.geoderma.2019.03.014.