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Klimaschutz durch CO₂-Zertifikate für Humus

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Humuszertifikate

von Nadine Kraft
wissenschaftliche Beratung: PD Dr. Axel Don, PD Dr. Anna Jacobs, Dr. Hans Marten Paulsen
Illustrationen: Mareike Zech
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Ackerböden sind Kohlenstoffspeicher: In ihrem Humus wird Kohlenstoff gebunden, der der Atmosphäre als Kohlendioxid (CO₂) entzogen wurde. Humus besteht zu 60 Prozent aus Kohlenstoff. Deshalb gewinnt er in der aktuellen Klimaschutzdebatte an Bedeutung.  

Die Humusvorräte im Boden werden durch die Bewirtschaftung beeinflusst: Sorgen Landwirt*innen für eine ausreichende Humusneubildung, wird zusätzlicher Kohlenstoff im Boden gebunden. Damit können sie aktiv zum Klimaschutz beitragen.  

Mit Geld aus freiwilligen CO₂-Zertifikaten können Landwirt*innen einen Ausgleich für ihre Klimaschutzleistungen erhalten. Das wäre ein Anreiz für sie, mehr Humus auf den Äckern aufzubauen.
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Der Handel mit CO2-Zertifikaten ist ein Ausgleichsgeschäft: die einen setzen Kohlendioxid frei (Unternehmen) und gleichen diesen Ausstoß aus, indem sie bei den Anderen (hier z.B. Landwirt*innen) Prozesse finanziell unterstützen, die CO2 binden.
Der Handel mit CO2-Zertifikaten ist ein Ausgleichsgeschäft: die einen setzen Kohlendioxid frei (Unternehmen) und gleichen diesen Ausstoß aus, indem sie bei den Anderen (hier z.B. Landwirt*innen) Prozesse finanziell unterstützen, die CO2 binden.
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Zertifikate für Umweltschutzleistungen gibt es schon lange. Sie ermöglichen es Unternehmen und Privatpersonen, mit einer freiwilligen CO₂-Abgabe den eigenen CO₂-Fußabdruck, der etwa durch Fernreisen mit dem Flugzeug entsteht, zu kompensieren. Das Geld fließt beispielsweise in Projekte zur Aufforstung von Wäldern, zur Wiedervernässung von Mooren oder auch zum Aufbau emissionsarmer Technologien. Diese Projekte werden von Zertifizierer*innen begutachtet.

Damit CO₂-Zertifikate klimawirksam sind, müssen sie
verschiedene, international anerkannte Kriterien erfüllen. So muss die Wirkung des Projektes nachweisbar, dauerhaft und zusätzlich sein. Und: Das Projekt darf keinen Verlagerungseffekt erzeugen, der nicht eingerechnet ist. Es darf also an anderer Stelle weder zusätzliche Emissionen erzeugen noch den Vorrat an Humus reduzieren.

Im Folgenden wird anhand dieser vier Kriterien überprüft, ob sich freiwillige CO₂-Zertifikate zum Aufbau von Humus als Klimaschutzmaßnahme eignen.  
Der Handel mit CO2-Zertifikaten ist ein Ausgleichsgeschäft: die einen setzen Kohlendioxid frei (Unternehmen) und gleichen diesen Ausstoß aus, indem sie bei den Anderen (hier z.B. Landwirt*innen) Prozesse finanziell unterstützen, die CO2 binden.
Der Handel mit CO2-Zertifikaten ist ein Ausgleichsgeschäft: die einen setzen Kohlendioxid frei (Unternehmen) und gleichen diesen Ausstoß aus, indem sie bei den Anderen (hier z.B. Landwirt*innen) Prozesse finanziell unterstützen, die CO2 binden.
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Vier kritische Aspekte

Je nach Bodentyp wird unterschiedlich viel Humus gespeichert. Der Nachweis ist schwierig.
Je nach Bodentyp wird unterschiedlich viel Humus gespeichert. Der Nachweis ist schwierig.
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Ausgangszustand und die Menge des zusätzlich gebundenen Kohlenstoffs müssen nachgewiesen werden. Eine Möglichkeit sind Bodenuntersuchungen. Die sind aufwendig:
  • Der Humusgehalt kann schon auf kleinen Flächen deutlich variieren. Für ein korrektes Ergebnis müssen deshalb mehrere Bodenproben genommen werden.
  • Der Aufbau zusätzlicher Humusvorräte braucht Zeit. Änderungen sind meist erst nach fünf bis zehn Jahren das erste Mal nachweisbar, weil geringe Mengen im Labor nicht festgestellt werden können.  
  • Das Risiko, dass es zu keinem nachweisbaren Humusaufbau und damit zu keinem Erlös aus den Zertifikaten kommt, liegt im Wesentlichen bei den Landwirt*innen.
Je nach Bodentyp wird unterschiedlich viel Humus gespeichert. Der Nachweis ist schwierig.
Je nach Bodentyp wird unterschiedlich viel Humus gespeichert. Der Nachweis ist schwierig.
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Nur Humus, der dauerhaft und zusätzlich im Boden gespeichert wird, ist eine Klimaschutzmaßnahme. Wird eine humusbildende Maßnahme beendet, baut sich der Humus zügig wieder ab. Der gespeicherte Kohlenstoff wird freigesetzt, die Klimaschutzwirkung geht verloren.

Zudem wird es durch die Klimaerwärmung schwieriger, Humus dauerhaft im Boden zu halten. Je wärmer es ist, desto aktiver sind die Mikroorganismen, die den Humus abbauen.

Weil Dauerhaftigkeit und Ausmaß der Kohlenstoffspeicherung im Humus so unsicher sind, gibt es durchaus Zweifel an der generellen Eignung von Humusaufbau zur CO₂-Kompensation.

Bei der Zertifizierung müsste sichergestellt werden, dass die angerechnete Klimaschutzleistung auch über zehn Jahre hinaus erhalten bleibt. Offen ist zudem die Frage, ob jemand dafür haften muss, wenn der Humus nach einigen Jahrzehnten wieder verloren ginge oder das gesteckte Ziel durch eine veränderte Bewirtschaftung nicht erreicht würde.
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Eine klare Trennung zwischen üblichem und zusätzlichem Humusaufbau ist schwierig: Humuserhalt und -aufbau ist Teil der Ackerbodenpflege. Zertifizierbaren, für das Klima relevanten Humus aufzubauen, bedeutet hingegen häufig zusätzlichen Arbeitsaufwand zu treiben.

Viele Maßnahmen zum Humusaufbau werden finanziell bereits gefördert, etwa der Anbau von Zwischenfrüchten über Winter. Beim ebenfalls geförderten ökologischen Landbau gehört der Anbau von humusbildendem Kleegras zur üblichen Fruchtfolge. Weil alles, was zertifiziert werden soll, aber zusätzlich sein muss, können für diese etablierte Maßnahme keine CO₂-Zertifikate vergeben werden.
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Kompost sorgt für einen schnellen Humusaufbau – aber ohne Klimaschutzeffekt.
Kompost sorgt für einen schnellen Humusaufbau – aber ohne Klimaschutzeffekt.
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Am schnellsten baut sich zusätzlicher Humus auf, indem man große Mengen an Kompost auf den Ackerboden bringt. Auf den meisten Flächen, die bisher an Projekten zur CO₂-Zertifizierung teilnehmen, wird das so gemacht. Die Folge: Der ausgebrachte Kompost steht andernorts nicht mehr für den Humuserhalt zur Verfügung. Während also an einem Ort der Humusgehalt steigt, sinkt er am anderen – ein sogenannter Leakage-Effekt entsteht.

Weitere derartige Effekte werden begünstigt, wenn humusbildende Maßnahmen auf dem Acker nicht ausreichend bei der Düngung einkalkuliert werden und dadurch verstärkt Lachgas freigesetzt wird, das ebenfalls zu den Treibhausgasen zählt.

Ebenfalls problematisch: Stammen Mist und Gülle von Tieren, die mit Importfutter versorgt wurden, das einen unklaren CO₂-Fußabdruck mitbringt, kann sich das ungünstig auf die Kohlendioxid-Bilanz auswirken.

Für Projekte zur CO₂-Kompensation müssen derartige Verlagerungen eingerechnet werden. Humus für den Klimaschutz ist nur dann sinnvoll, wenn er aus zusätzlich erzeugten Pflanzenresten möglichst desselben Standortes entsteht.
Kompost sorgt für einen schnellen Humusaufbau – aber ohne Klimaschutzeffekt.
Kompost sorgt für einen schnellen Humusaufbau – aber ohne Klimaschutzeffekt.
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Humus ist ein großer Speicher für Bodenkohlenstoff. Sein zusätzlicher Aufbau ist jedoch schwierig und braucht Geduld. Der positive Effekt für das Klima ist deshalb kurzfristig nicht so groß wie vielfach angenommen.

CO₂-Zertifikate für die Anreicherung von Bodenkohlenstoff sollen Anreize schaffen, damit die Landwirtschaft das Potenzial des Humusaufbaus nutzt. Um glaubwürdig zu sein, müssen die Zertifikate strenge Kriterien erfüllen. Das können aktuell nur die wenigsten. Wenn sie die Kriterien erfüllen, sind die Zertifikate jedoch geeignet, klimawirksame Maßnahmen in der Landwirtschaft zu unterstützen. Sie können motivieren, in den Humusaufbau zu investieren. Sie können diesen jedoch – zumindest bisher – nicht vollständig finanzieren.

In der Goldgräberstimmung, die die Diskussion um CO₂-Zertifikate für Humus ausgelöst hat, ist es deshalb wichtig für die Landwirt*innen, die Erwartungen auf ein realistisches Maß zu bringen.  

Sie sollten aus eigenem Interesse den Aufbau und Schutz der fruchtbaren Bodenschicht betreiben. Humus macht den Boden fruchtbarer und widerstandsfähiger gegenüber künftigen klimatischen Bedingungen. Nebenbei können die Landwirt*innen dann auch einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.
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Quellen und Abbildungen

  • Don A, Flessa H, Marx K, Poeplau C,Tiemeyer B, Osterburg B (2018) Die 4-Promille-Initiative "Böden für Ernährungssicherung und Klima" -Wissenschaftliche Bewertung und Diskussion möglicher Beiträge in Deutschland. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, Thünen Working Paper 112,
    DOI:10.3220/WP1543840339000
  • Don A, Flessa H (2021) Humusaufbau. Vier Voraussetzungen für Zertifikate. DLG-Mitteilungen 2021/04
  • Jacobs A, Poeplau C, Weiser C, Fahrion-Nitschke A, Don A (2020) Exports and inputs of organic carbon on agricultural soils in Germany. Nutr Cycl Agroecosyst 118:249-271,
    DOI:10.1007/s10705-020-10087-5
  • Poeplau C, Jacobs A, Don A, Vos C, Schneider F, Wittnebel M, Tiemeyer B, Heidkamp A, Prietz R, Flessa H (2020) Stocks of organic carbon in German agricultural soils - Key results of the first comprehensive inventory. J Plant Nutr Soil Sci 183(6):665-681,
    DOI:10.1002/jpln.202000113
  • Riggers C, Poeplau C, Don A, Frühauf C, Dechow R (2020) How much carbon input is required to preserve or increase projected soil organic carbon stocks in German croplands under climate change? Plant Soil
    DOI:10.1007/s11104-020-04806-8
  • Wiesmeier M, Mayer S, Paul C, Helming K, Don A, Franko U, Steffens M, Kögel-Knabner I (2020) CO2-Zertifikate für die Festlegung atmosphärischen Kohlenstoffs in Böden: Methoden, Maßnahmen und Grenzen. BonaRes Series 2020
    DOI: 10.20387/BonaRes-F8T8-XZ4H
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  1. Titel: ©Fritz_the_Cat/Pixabay
  2. Idee: ©Thünen-Institut/Bernd Schemschat
  3. Humus: ©Thünen-Institut/Thomas Kurt
  4. Kohlenstoff im Acker: ©Antonio Gravante/stock.adobe.com
  5. Aufbau Humus: ©Thünen-Institut/Michael Welling
  6. Humusgehalt bestimmen: ©Thünen-Institut/Sofia Heukrodt
  7. Pflanzenkohle: ©Thünen-Institut/Marco Gronwald
  8. Alternative Speicher: ©Thünen-Institut/Manfred Bathke
  9. Zertifikate: Grafik ©Thünen-Institut/Mareike Zech
  10. Nachweis: ©Thünen-Institut/Axel Don; Fotos+Montage Bodenarten: ©Thünen-Institut/Wolfgang Hölzer, Thomas Rauschen, Mathias Dinter, Hans Kolata, Sven Evertsbusch, Bernd Schemschat
  11. Speicherung: ©Thorsten Schier/stock.adobe.com;
    ©Alessandro/stock.adobe.com 
    Illustration Mikroorganismen: ©Thünen-Institut/Mareike Zech
  12.  Zusatzeffekt: Foto Kleegras ©maestrovideo/stock.adobe.com
    Grafik Humusaufbau: ©Thünen-Institut/Axel Don
  13. Leakage-Effekt: Grafik ©Thünen-Institut/Mareike Zech
    Kompost: ©jbphotographylt/ stock.adobe.com
  14. Fazit: ©agri-benchmark/Tanja Möllmann
  15. Quellen: ©Alessandro/stock.adobe.com 
  16. Abbildungen: ©Thünen-Institut/Tania Runge





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Humus gehört zum Ackerboden wie Regenwürmer, Mikroorganismen und Wasser. Er wird durch die Verdauungsaktivität von Bodenorganismen aus organischer Substanz, also aus tierischem und pflanzlichem Material, im Boden gebildet und stabilisiert. Gleichzeitig wird er durch Mikroorganismen stetig weiter abgebaut. Das betrifft ungefähr ein Prozent pro Jahr. Wenn dieser Auf- und Abbau aus dem Gleichgewicht gerät, wird Humus vermehrt angereichert oder geht verloren.  

Humus besteht etwa zur Hälfte aus Kohlenstoff. In den oberen 30 Zentimetern der deutschen Ackerböden befinden sich durchschnittlich 62 Tonnen organischer Kohlenstoff pro Hektar.  

Jahr für Jahr gelangen durchschnittlich 1,3 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar in Stroh und Stoppeln sowie 1,6 Tonnen in Wurzeln in die Ackerböden. Hinzu kommt durchschnittlich eine halbe Tonne in Form von Stallmist, Gülle und Kompost.  

Würden diese Mengen durch verschiedene Maßnahmen erhöht, könnten unter optimalen Bedingungen jährlich durchschnittlich etwa 0,3 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar zusätzlich gebunden werden. Deutschlandweit entspricht das 3,8 Millionen Tonnen in CO2 gebundenem Kohlenstoff oder vier Prozent der durch die Landwirtschaft verursachten Treibhausgasemissionen.
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Humus muss sorgfältig behandelt werden, um ihn zu erhalten. Die regelmäßige Versorgung des Ackers mit organischer Substanz schützt vor Humusverlust.

Eine der effektivsten Maßnahmen, um Humus in Ackerböden anzureichern, ist der Anbau von Zwischenfrüchten wie Gelbsenf oder Weidelgras. Die Pflanzen begrünen im Winter den Boden und werden im Frühjahr untergepflügt. Sie binden neben Kohlenstoff auch potenziell grundwasserschädigenden Stickstoff und verbessern die Bodenfruchtbarkeit, etwa durch die Bildung von Wurzelgängen.  

In zehn Jahren könnten durch den Anbau von Zwischenfrüchten bis zu 3,2 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar mehr im Boden gespeichert werden.

Zehn Hektar zusätzlich angebaute Zwischenfrüchte könnten dementsprechend die jährlichen Treibhausgasemissionen eines Bundesbürgers kompensieren. Bisher werden diese humusfördernden Pflanzen aber nur auf ungefähr zehn Prozent der deutschen Ackerflächen angebaut. Laut Thünen-Institut könnte der Anbau von Phacelia, Gelbsenf und Co. jedoch auf 30 Prozent der hiesigen Ackerflächen ausgeweitet werden. Im besten Fall könnten dann pro Jahr 790.000 Tonnen Kohlenstoff zusätzlich im Boden gebunden werden. Das entspricht dem jährlichen Kohlendioxid-Ausstoß der 100.000 Einwohner*innen einer deutschen Großstadt wie Kaiserslautern oder Gütersloh.  
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(Berechnungen: Thünen-Institut für Agrarklimaschutz)   
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Die Entwicklung des Humusgehaltes vorherzusagen, ist schwierig. Jeder Standort hat andere Voraussetzungen. Modelle dafür werden aber immer besser. Im Projekt 
CarboCheck entwickelt ein Team von Fachleuten ein Software-Tool, mit dem Landwirt*innen selbst die Veränderung des Humusvorrates auf ihrem Boden und durch ihr Bodenmanagement berechnen können. Kalibriert wurde dieses Tool auf der Datengrundlage von mehr als 100 Dauerfeldversuchen in Deutschland.  

Wer das Tool nutzt, gibt für jeden Ackerboden und Standort Informationen zu Bodenbewirtschaftung und Ernteerträgen ein. Daraus errechnet CarboCheck die zeitliche Entwicklung des Bodenhumus- bzw. Bodenkohlenstoffgehaltes.

Verschiedene Bewirtschaftungsoptionen können getestet werden. Das Ergebnis wird anschaulich in Form einer Ampel (grün = Humusaufbau, gelb = keine Änderung, rot = Humusabbau) dargestellt. Unsicherheiten und Berechnungsmethoden können stets abgefragt werden. Zudem werden Hinweise gegeben, wie zusätzlicher Humusaufbau gelingt.    

Eine wichtige Eingangsgröße für das Tool ist der aktuelle Humusgehalt. Zu dessen Abschätzung reicht ein Foto: Die App analysiert das Bodenfoto, wertet es zusammen mit den Standortkoordinaten aus und schätzt den aktuellen Humusgehalt.

Das CarboCheck-Tool soll Anfang 2022 für die Landwirtschaft verfügbar sein.
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Alternative Speicherung

Pflanzenkohle ist eine uralte Form der Verkohlung von organischem Material. Dafür werden Holz, feste Gartenabfälle oder Stroh bei hohen Temperaturen und unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff karbonisiert. Das Verfahren wird Pyrolyse genannt und ist sehr energieaufwändig. Die bekannteste Pflanzenkohle ist Holzkohle.  

Im Boden kann Pflanzenkohle die Wasser- und Nährstoffspeicherfähigkeit erhöhen. In unseren Breiten wirkt sich das jedoch nur wenig aus. Bei ausgelaugten tropischen Böden hingegen steigert es die Fruchtbarkeit. 

Rund die Hälfte des Kohlenstoffes im Ausgangsmaterial wird in der Pflanzenkohle langfristig gebunden. Selbst im Boden wird der Kohlenstoff nur sehr langsam wieder abgegeben. Deshalb wird Pflanzenkohle als effektiver Speicher für Kohlenstoff gesehen. Für eine vollständige CO2-Bilanz muss allerdings die Emission, die bei der Pyrolyse aufgewendet wird, einbezogen werden.  

Ob Pflanzenkohle weitere positive und negative Wirkungen entfalten kann, beispielsweise auf die Tiergesundheit, zur Reduzierung von Stickstoffverlusten im Boden, zur Anpassung der Böden an Trockensommer oder durch Toxizität, ist bisher wissenschaftlich nicht sicher belegt.
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Eine weitere Möglichkeit, Kohlenstoff dauerhaft zusätzlich zu speichern, sind sogenannte Agroforstsysteme. Das sind Hecken oder Bäume auf Weiden und entlang von Wasserläufen. Hier wird Kohlenstoff nicht nur als Humus, sondern auch in der oberirdischen Biomasse zusätzlich gebunden.

Als Speicher sind diese Agroforstsysteme sicherer als ein Acker, weil Hecken und Uferzonen rechtlich geschützt sind. Zudem begünstigen sie beispielsweise die Biodiversität und wirken Bodenerosion entgegen.

Zertifikate, die allein darauf fokussieren, derartige Entwicklungen in der Landwirtschaft zu fördern, wären eine sinnvolle Alternative zu CO2-Zertifikaten für die Humusbildung. Der Klimaschutzaspekt stellt sich dann wie nebenbei ein. Möglichkeiten werden unter anderem im 
Carbon- farming-Projekt untersucht.
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