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PROJEKT
Kurzumtriebsplantagen (KUP) auf organischen Böden – Kohlenstoffhaushalt und Klimarelevanz – Begleituntersuchungen zu Varianten der Anlage von KUP in der staatlichen Versuchsgutverwaltung Grub
KUP
Jul 2013 - Mär 2017
Auf den Flächen der Versuchsstation Karolinenfeld der Landesanstalt für Landswirtschaft (LfL) wurden für die Energieversorgung des LfL-Standortes Grub Kurzumtriebsplantagen (KUP) auf einem Niedermoorstandort im Rahmen des Projektes „KUP auf Grünland“ etabliert. Dieses Begleitforschungsprojekt vergleicht die Klimawirksamkeit beim Anbau von Erlen und Pappelhybriden auf trockenen und feuchten Flächen differenziert nach unterschiedlichen Flächenvorbereitungsmaßnahmen während sowie in den ersten Jahren nach der Umwandlung eines Grünlandstandortes zu KUP.

In Phase I dieses Projekts wurden  Kurzumtriebsplantagen (KUP) in Bayern erstmals auf organischen Böden mit hohen Kohlenstoffpools etabliert. Mit der Erzeugung regenerativer Energie (positiv für das Klima), kann aber bei der Bewirtschaftung durch beschleunigten Abbau der organischen Substanz und hohe Exporte von den Flächen eine hohe standortbezogene Klimawirksamkeit (negativ für das Klima) einhergehen. Ziel des Begleitforschungsprojektes ist es, die Klimawirkung von KUP auf organischen Böden exemplarisch anhand typischer Standort-, Etablierungs- und Baumartenvarianten zu prüfen und die aus Ertrags- und Klimawirkungssicht günstigsten Varianten zu identifizieren

Fragestellungen
  1. Kohlenstoffbilanz und Klimarelevanz der KUP: Wie wirken sich (1) unterschiedliche Etablierungsverfahren (2) unterschiedliche Baumarten (Erle vs. Pappel) und (3) unterschiedlicher Wasserstand/Bodenfeuchte aus? 
  2. Biodiversität: Welche Auswirkungen haben die Varianten auf die Biodiversität der Vegetation? 
  3. Übertragbarkeit: Wie lässt sich mit einfachen standörtlichen Indikatoren (wie Wasserstand, Torfqualität, hydraulische Leitfähigkeit, etc.) die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Standorte organischer Böden absichern und die Ermittlung von Eignungsflächen mit geringer Klimawirksamkeit für die Beratung von Landwirten unterstützen?
Vorgehen

Die Treibhausgas-Flüsse im Unterwuchs wurden mittels manueller Haubenmessungen bestimmt. Dabei wurden ca. 14-tägig Gasproben in Glasfläschchen entnommen, welche dann im Labor mit einem Gaschromatographen auf ihren Kohlenstoffdioxid (CO₂)/Methan (CH4)/Stickstoffoxid (N2O)-Gehalt untersucht werden. Daraus lassen sich dann Flussraten und Austauschbilanzen der Gase ermitteln. Der Tagesverlauf der CO₂-Flüsse wurde zusätzlich alle drei bis vier Wochen zur Parametrisierung von Austauschmodellen direkt im Feld bestimmt. Zur Ermittlung der Kohlenstoffbindung in den Bäumen wurden einmal jährlich Baumhöhen sowie Wurzelhals- und Brusthöhendurchmesser aufgenommen. Im Jahr 2017 wurden einige Bäume exemplarisch entnommen und auf ihre Biomasse sowie ihre Kohlenstoff/Stickstoff(C/N)-Gehalte in den unterschiedlichen Kompartimenten untersucht. Um Veränderungen in der floristischen Biodiversität feststellen zu können, wurde auf den Messflächen einmal pro Jahr eine Probeflächenkartierung durchgeführt. Im Frühjahr 2014 und im Herbst 2016 wurden Bodenproben genommen, um bodenkundliche Kennwerte (Lagerungsdichte, Porenvolumen, C/N-Gehalte, pH-Werte) zu erhalten. Zusätzlich wurden weitere Umweltparameter wie Luft- und Bodentemperaturen, photosynthetisch aktive Strahlung und Bodenfeuchte an variantenspezifischen Klimastationen aufgenommen. Wasserstände wurden bei allen Plots parallel zu den Treibhausgasmessungen manuell erfasst. Mit automatischen Wasserstands-Loggern (ein Stück pro Variante) wurde zudem alle 30 Minuten ein Wert aufgezeichnet, um auch die zeitliche Variabilität abzudecken.

Nach Abschluss aller Projektphasen wird es möglich sein, Landwirte mithilfe ausgewählter Indikatoren wie z. B. Wasserstand oder C/N-Verhältnis hinsichtlich Eignungsflächen für KUP zu beraten.

Erkenntnisse
Am schlechtesten schneiden bei der Gesamtbilanzierung die trockenen Erlenflächen ab. Diese wiesen in den ersten 43 Monaten nach Etablierung einen Ausstoß von 241 ± 44 (ungepflügt) bis 303 ± 37 (gepflügt) t CO2-Äquivalenten pro Hektar auf. Die beiden Flächen mit der geringsten Klimawirksamkeit waren die nassen Erlen- und Pappelvarianten (73 ± 13 bzw. 114 ± 18 t CO2-Äquivalente pro Hektar pro Periode (43 Monate)). Aufgrund der höheren Kohlenstoff-Festlegung der Erlen in der Biomasse (2,6 ± 0,30 t C pro Hektar und Jahr) weist der nasse Erlenstandort dabei etwas niedrigere Emissionswerte auf als der Pappelstandort (C-Allokation Pappeln: 0,69 ± 0,11 t C pro Hektar und Jahr). Generell zeigten aber auch die nassen Standorte während sowie in den ersten Jahren nach KUP-Etablierung eine vergleichsweise hohe Klimawirksamkeit. Eine klimafreundliche Bewirtschaftung einer KUP auf organischen Böden liegt trotzdem im Bereich des Möglichen. Es muss beim Anbau von KUP auf organischen Böden also sehr auf optimierte Umweltrahmenbedingungen (vor allem hinsichtlich des Wasserstandes) geachtet werden, da es sonst zu sehr hohen Treibhausgas-Ausstößen kommen kann. Vor allem für eine Reduzierung des Lachgas-Ausstoßes scheint zudem ein konstant hoher, wenig variabler Wasserstand von Bedeutung zu sein. Zusammenfassend kann aus Phase 1 des KUP-Projekts gesagt werden, dass eine Eignungsfläche für KUP auf Niedermoor einen hohen (0 – 20 cm unter Geländeoberkante), wenig oszillierenden Grundwasserstand aufweisen sollte. Nur dann kann davon ausgegangen werden, dass sich die Treibhausgas-Emissionen, die auf der Fläche entstehen, in Grenzen halten oder sogar gegen Null gehen. Da bei hohen Wasserständen Erlen im Biomassezuwachs Pappeln deutlich überlegen sind, lautet die Empfehlung nach Phase 1 daher Erlen auf Flächen mit oberflächennahem Grundwasserstand anzubauen.
Ort
Großkarolinenfeld/ Koldermoor (Bayern)
Kontakt

Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, Peatland Science Centre
Martina Schlaipfer

E-Mail: Martina.schlaipfer@hswt.de

Projektart
Bundesland