Sphagnum-Paludikulturen stehen vor einer Reihe von Herausforderungen: Aufgrund von klimawandelbedingt höheren Temperaturen und verringerten Sommerniederschlägen kommt es zu einer erhöhten Verdunstung und entsprechend zu niedrigen Grundwasserständen. Dies verringert zum einen das Mooswachstum und begünstigt zum anderen das Einwandern von Gefäßpflanzen wie Molinia caerulea und Betula pubescens. Die Auswirkungen erhöhter Temperaturen auf den Austausch von Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) sind unklar.

Insbesondere Gefäßpflanzen mit Aerenchymgewebe verursachen ihrerseits erhöhte Emissionen von CH4. Zwar können sie sich aufgrund der Beschattung positiv auf das Torfmooswachstum auswirken, aber gleichzeitig zu einer höheren Verdunstung führen. Auch vermindern sie die Substratqualität der angebauten Torfmoose und erhöhen somit den Pflegaufwand und damit die Kosten. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die hohe Stickstoffdeposition insbesondere in norddeutschen Hochmooren. Neben Auswirkungen auf das Mooswachstum und die Einwanderung von Gefäßpflanzen ist auch eine Rückkopplung der N-Deposition zum Gasaustausch möglich.

Die geschilderten Probleme sind besonders eklatant im Falle von stark zersetzten Torfen. Diese bleiben nach Torfabbau oder auch aufgrund der Entwässerung landwirtschaftlich genutzter Standorte zurück und besitzen ungünstige hydrologische Eigenschaften, die Probleme wie Wassermangel noch verstärken. Die Interaktion der verschiedenen Einflussfaktoren wurde jedoch noch nicht systematisch untersucht, so dass erheblicher Forschungsbedarf besteht.

Forschungsfragen

• Wie verhält sich die THG-Bilanz eines gesamten Produktionszyklus einer Sphagnum-Paludikultur und während der Regenerationsphase nach der Ernte?
• Wie beeinflussen Gefäßpflanzen, Nährstoffversorgung, Torfart, Wasserstand und Temperatur den CO2- und CH4-Austauschs von Sphagnum-Paludikulturen?
• Wie wirken sich Wasserstand, Nährstoffverfügbarkeit und Temperatur auf die Keimungs- und Keimlingsüberlebensrate sowie Biomassezuwachs und Substratqualität von Sphagnum und konkurrierenden Gefäßpflanzen aus?

Vorgehensweise 

Im Landkreis Emsland läuft seit 2015 ein Versuch zum großflächigen Anbau von Torfmoosen auf Schwarztorf. Die in diesem Rahmen durchgeführten Messungen des THG-Austausches wurden hier teilweise fortgeführt, um einen gesamten Wachstumszyklus inklusive Ernte abzudecken und die Regeneration der Flächen nach der Ernte bewerten zu können. Der Austausch von CO2, CH4 und Lachgas (N2O) wurde im Gelände manuell mit Hauben gemessen. Außerdem wurden meteorologische und hydrologische Parameter aufgenommen und die Vegetationszusammensetzung bestimmt.

Daneben wurde ein voll-faktorielles Gewächshausexperiment mit Bodensäulen aus gering zersetzten und stark zersetzten Torfen durchgeführt. Nach der Etablierung von Bulttorfmoosen wurden Samen von Gefäßpflanzen appliziert und Temperatur, Wasserstand und Stickstoffzufuhr variiert. Während des Versuchs wurden CO2- und CH4-Austausch gemessen, Wasserproben entnommen und Keimlinge von Gefäßpflanzen gezählt. Ein prozess-basiertes Modell wurde an die Messdaten angepasst, um pflanzenphysiologische Parameter der Abhängigkeit des Keimungs- und Wachstumserfolges von den herrschenden Umweltfaktoren herzuleiten.