Unser Autor: Dr. Hans Marten Paulsen, Thünen-Institut

Das Ziel von Carbon Farming ist es, der Atmosphäre durch den Anbau von Pflanzen CO2 zu entziehen und den Kohlenstoff (C) im Boden langfristig in Form von Humus zu binden. Um tatsächlich einen wirksamen Effekt für das Klima zu erzielen, muss dieser Humusaufbau durch Zufuhr von mehr und zusätzlich erzeugter Biomasse erfolgen. Dazu muss mehr C eingetragen als veratmet werden.

Beeinflusst durch ackerbauliche Maßnahmen, Aufnahmefähigkeit der Böden und klimatische Bedingungen soll Carbon Farming ein neues Gleichgewicht mit höheren Humusgehalten erzeugen, das es zu halten gilt. Carbon Farming bedeutet also eine langfristige Betriebsumstellung, die helfen soll, der Atmosphäre CO2 zu entziehen.

Kurzfristige Erfolge schwer messbar

Der Handel mit CO2-Zertifikaten und eine damit verbundene neue Einnahmequelle für Landwirte ist in aller Munde.

Jedoch sollten Sie dabei bedenken, dass der Klimawandel mit den steigenden Temperaturen den tatsächlichen Erfolg und die Durchschlagskraft von Carbon Farming-Maßnahmen unsicher macht. Auch ist der kurzfristige Nachweis geringer C-Gehaltsänderungen auf den Flächen schwierig. Die Messung der C-Speicherung den Böden als Erfolgsindikator birgt daher zumindest in kürzeren Zeiträumen Risiken für Landwirte, die Verpflichtungen übernommen haben.

In Geschäfts- und Fördermodellen für Humusaufbau und Carbon Farming sollte daher allein das Bemühen um eine andere Art der Landwirtschaft schon Zahlungsströme auslösen. Nicht umsonst schütten bereits bestehende Initiativen z.B. 70% des Geldes für die Maßnahmen und 30% für den später messbaren Erfolg aus. Im Interreg-Projekt Carbon Farming untersucht das Thünen-Institut mit Partnern im Nordseeraum, wie Carbon Farming durchgeführt und von interessierten Parteien bezahlt und gefördert werden könnte.

Um das Klima wirksam zu entlasten, dürfen die Maßnahmen nicht anderenorts, z.B. durch verstärkten Einsatz von Diesel oder durch Humusabbau zu zusätzlichen, womöglich noch höheren, klimawirksamen Emissionen führen (Trade-off-Effekte).

Landwirtschaft neu denken

Weil mit der zusätzlichen Biomasse mehr Nährstoffe zirkulieren, ist bei Carbon Farming auch die bisherige Düngung anzupassen, um klimaschädliche Lachgasemissionen zu vermeiden. Auf der anderen Seite lassen sich durch den verbesserten Pflanzenbau auch Nährstoffe gewinnen (N-Fixierung) und vor Auswaschung und Erosion schützen. Das spart Mineraldünger und die Energie für deren Herstellung. Weiterhin eröffnet sich die Möglichkeit, durch die zusätzlich angebaute Biomasse Bioenergie zu gewinnen und damit fossile Brennstoffe zu ersetzen. Beides wirkt sich günstig auf die gesamte Treibhausgasbilanz aus (Win-Win-Effekte).

Ziel von Carbon Farming muss es also sein, bei guten Erträgen mit wenig zusätzlichem Primärenergieeinsatz und mit geringem N-Überschuss langfristig Humus aufzubauen und zu schützen.

Humusschutz sichert Bodenfruchtbarkeit

Mit zunehmendem Klimawandel sind Humusschutz und -aufbau auch für den Erhalt der Bodenfruchtbarkeit unbedingt notwendig. Unabhängig davon, ob, in welchem Umfang und von wem CO2-Zertifikate für Humusaufbau oder Zuschüsse für Maßnahmen des Carbon Farmings in Zukunft bezahlt werden, sollten Landwirte beginnen, die Produktion umzustellen. Denn mehr Grün, mehr Biomasse und auch die gezielte Bewirtschaftung von Rändern und Säumen fördert neben der Chance für mehr Klimaschutz auch die Bodenfruchtbarkeit und die Biodiversität und sorgt für mehr Grundwasser- und Gewässerschutz.

Welche Maßnahmen sind geeignet?

Wie lässt sich im praktischen Betrieb zusätzlich Biomasse erzeugen, um Humus aufzubauen? Dies zeigen die folgenden Handlungsfelder. Die vorsichtigen Abschätzungen der C-Bindung basieren auf einer Literaturauswertung. Sie ermöglichen Rückschlüsse, welche Maßnahme zu welchen Kosten wie viel CO2 bindet. Die Übersicht 1, die Sie hier im pdf-Artikel finden, gibt einen Überblick über die Deckungsbeiträge und C-Bindung aller vorgestellten Maßnahmen.

1. Zwischenfrüchte und Untersaaten: Zwischenfrüchte und Untersaaten erzeugen vor allem durch ihre Wurzeln zusätzliche Biomasse. Eingearbeitete oberirdische Pflanzenteile werden dagegen schneller wieder umgesetzt. Daher ist es eine Überlegung, sie abzufahren statt einzuarbeiten und z.B. für die Bioenergieerzeugung zu nutzen. Ziel muss es sein, möglichst ganzjährig eine gute Durchwurzelung (und Begrünung) von Flächen zu erreichen. Insbesondere Artenmischungen gelten als effektiv, um Kohlenstoff im Boden zu mehren.

Da der Humusaufbau auch stets eine N-Zufuhr benötigt, sind auf Betrieben ohne Wirtschaftsdünger leguminosenhaltige Mischungen zu bevorzugen. Ist der Wirtschaftsdüngereinsatz hoch und die N-Bilanz ausgereizt, ist es dagegen eher sinnvoll, auf Leguminosen zu verzichten.

Das Potenzial, durch konsequente Integration von Zwischenfrüchten zusätzlich Kohlenstoff anzureichern, liegt bei einigen 100 kg/ha und Jahr über einen Zeitraum von 10 Jahren. Rechnerisch entsprechen 100 kg C ca. 367 kg CO2. Bei Anreicherung von 200 kg C/ha und Jahr ließen sich in den ersten 10 Jahren bis zu 7,3 t CO2/ha aus der Atmosphäre entziehen und als Kohlenstoff im Boden festlegen.

Allerdings würde dies, je nach Lagerungsdichte der Böden, im Pflughorizont eines Lehmbodens nur einen Unterschied von 0,05 Prozentpunkten in den C-Gehalten bzw. von 0,08 Prozentpunkten in den Humusgehalten bedeuten. Ein solch geringer C-Gewinn im Boden ist kaum sicher analytisch nachweisbar.

Die Kosten für Zwischenfrüchte und Untersaat unterscheiden sich bei konventionellen und ökologischen Betrieben hinsichtlich Saatgut und Nährstoffwerten. Sie liegen in etwa zwischen 40 bis 125 €/ha (Übersicht 1). Die variablen Kosten und der Düngewert der Zwischenfrüchte sind hier zusätzlich und lassen sich dem Anbau und der C-Bindung direkt zuordnen.

Für die angenommene C-Bindung in Humus von 200 kg/ha und Jahr (ca. 0,7 t CO2) ergeben sich negative Deckungsbeiträge. Jedoch sind weitere ackerbauliche Vorzüge von Zwischenfrüchten hier nicht mit berücksichtigt.

2. Anbau mehrjähriger Kulturen: Baut man mehrjährige Kulturen wie beispielsweise Kleegras oder Durchwachsende Silphie an, kommt es zu einer starken, durchgängigen Wurzelbildung, das bringt Kohlenstoff in den Boden. Zudem wird in den Jahren nach der Aussaat die Bodenbearbeitung ausgesetzt und somit C-Abbauverluste vermieden. Auch gelangt Pflanzenmaterial, u.a. durch Mulchschnitte oder das Eintrampeln von Pflanzenmaterial durch weidende Tiere, in den Boden. Zudem erzeugen neu eingeführte mehrjährige Futterpflanzen, die Sie im eigenen Betrieb verwerten, zusätzlichen Wirtschaftsdünger, dessen Kohlenstoff auf Betriebsebene zurückfließt. Auch dies bedeutet einen zusätzlichen C-Gewinn für den Boden.

Die errechneten Deckungsbeiträge in Übersicht 1 muss man in den Gesamtkontext der Biogasproduktion einordnen. Dazu sind potenzielle CH4-Erträge aufgeführt. Die erhöhte C-Bindung im Boden ist bei den beiden Kulturen Bestandteil des Produktionssystems. Angesetzt wurden 800 kg/ha C-Gewinn im Jahr durch die Pflanzen und eine zusätzliche C-Bindung durch die Rückfuhr der Gärreste. Kleegras und Durchwachsende Silphie konkurrieren in Fruchtfolgen für die Biogaserzeugung z.B. mit Mais oder Getreide-GPS. Anbaurisiken, Ertragsunterschiede und Nutzbarkeiten sind zu vergleichen, um abzuschätzen, welche kalkulatorischen Kosten Sie dem verbesserten Humusaufbau und dem Klimaschutz zuordnen müssen.

Steht das Management der neuen Fruchtfolgesysteme, sind sie im konventionellen und ökologischen Landbau ertragreich und die C-Bindung im Boden muss nicht teuer sein. Das Potenzial für den Klimaschutz ist durch den Schwenk zu den mehrjährigen Kulturen in jedem Fall sehr hoch. Auch lassen sich Mineraldünger in großem Umfang einsparen, Bioenergie erzeugen und so weitere Klimaschutzeffekte erzielen.

3. Blühstreifen und Randstreifen: Eine Alternative zum flächigen Anbau humusbildender Kulturen ist die mehrjährige Nutzung von Randstreifen und schlecht zugänglichen Feldbereichen, z.B. als extensive Blühstreifen oder begrünte Randstreifen. Sie dienen gleichzeitig dem Gewässerschutz und helfen, die Abstandsvorgaben bei Düngung und Pflanzenschutz einzuhalten.

Je nach Art der Begrünung und Nutzung der Streifen ist die C-Anreicherung darin variabel und liegt vermutlich zwischen der des Zwischenfrucht- und des mehrjährigen Kleegrasanbaus bei 200 bis 800 kg C/ha und Jahr. Der geringe Flächenumfang von Rand- und Blühstreifen setzt der Klimaentlastung allerdings einzelbetrieblich Grenzen. Bei konsequenter Anwendung durch viele Landwirte in einer Region entsteht aber ein interessanter Summeneffekt auch hinsichtlich einer Biotopvernetzung.

Ein 6 m breiter Randstreifen um einen 10 ha-Schlag (500x200 m) umfasst 0,84 ha (8,4%) der Fläche. Bei einer angenommenen jährlich zusätzlichen C-Bindung von 400 kg/ha Randstreifen sind dies 33,6 kg C-Bindung pro Hektar Gesamtackerfläche, also 123 kg/ha und Jahr zusätzliche CO2-Bindung.

Die Kosten lassen sich durch eine Nutzung senken. Blühstreifen können zusätzlich noch einen Markt für Biodiversitäts- oder Bienenpatenschaften finden. Randstreifen aus Kleegras könnten Sie ernten und verfüttern oder zur Bioenergieproduktion nutzen. So entstehen weitere Erlöse, bei gleichzeitiger Förderung von C-Bindung, Biodiversität und Gewässerschutz. Allerdings sind Vorgaben von Förderprogrammen und Greening-Auflagen zu beachten. Auch den Erhalt des Ackerstatus gilt es im Auge zu behalten. Müssen Sie die Streifen nach einigen Jahren umbrechen, bedeutet dies einen Humusverlust, dem aber eine schnelle Wiederbegrünung entgegen wirken kann.

4. Agroforstsysteme und Hecken: Der Anbau von Gehölzen bietet verschiedene Vorteile: Die sehr langen Standzeiten sorgen für Bodenruhe. Die Wurzeln gelangen auch in tiefe Bodenschichten. Das abfallende Laub verbleibt in der Regel auf der Fläche und trägt zur oberflächennahen C-Anreicherung bei. Die zusätzliche jährliche C-Bindung ist hier mit 500 kg/ha angenommen worden. Heckenförmig auf oder an Flächen organisiert, profitieren auch Randbereiche der Äcker vom herabfallenden Laub.

Im Falle von Kurzumtriebsplantagen führt die intensive Bodenbearbeitung (Stubbenfräsen) bei Wiederinkulturnahme als Ackerfläche zu C-Verlusten. Jedoch wird dabei auch Stamm- und Wurzelmasse dem Boden zugeführt, so dass zusätzlicher Kohlenstoff in den Boden gelangt und dem Effekt entgegenwirkt.

Extensive Hecken haben geringe Kosten für die C-Bindung. Die Integration von Obst, Nüssen und Wertholz oder Haltung von Geflügel böten hier Möglichkeiten, neben extensiver Holznutzung auch weitere Erlöse von den Flächen zu erzielen. Auch Kurzumtriebsplantagen lassen sich in Heckenform organisieren. Die Nutzungsoptionen des Holzes und ggf. anderer Produkte bestimmen die Wirtschaftlichkeit dieser Carbon Farming-Maßnahme. Dies macht die Zuordnung von Kosten für die C-Bindung im Boden schwieriger.

Die lange Flächenbindung bei Kurzumtriebsplantagen sowie die Herausnahme von Flächen aus der normalen Produktion bei der Anlage von Hecken mit langer Standzeit bedürfen einer genauen Abwägung von Nutzungs- und Fördermöglichkeiten. Dabei spielt auch die persönliche Präferenz bei der Gestaltung des eigenen Agrarumfeldes eine Rolle.

5. Anreicherung, Vernässung und Neuanlage von Grünland: Auch in Grünland können Sie eine zusätzliche verstärkte C-Bindung im Boden anstreben. Hierzu gilt es, die Durchwurzelung zu verbessern. Dabei müssen aber Umbruch oder eine totale Zerstörung der Narbe möglichst vermieden werden. Ein guter Leguminosenanteil und eine hohe Diversität einer dichten Narbe fördern den Humusaufbau und senken den N-Düngungsbedarf. Sehr effektiv ist es, wenn Sie die Grünlandnarben mit weiteren Pflanzenarten wie dem tiefwurzelnden Rotklee anreichern. Wird die Fläche beweidet, wirken sich die direkte Rückfuhr von Exkrementen und das Eintrampeln von oberirdischer Biomasse positiv auf die Humusbildung aus. Als Potenzial wurden im Beispiel 500 kg C/ha und Jahr zu Grunde gelegt. Die C-Zufuhr mit Exkrementen der Weidetiere ist in der Übersicht 1 zusätzlich angesetzt. Sie ist aber streng genommen, wie auch die Wirtschaftsdünger aus dem Stall, schon Bestandteil des Systems, wenn Vieh bereits vorhanden ist.

Extensivierungsszenarien für Grünland, wie die Vernässung, ermöglichen es, viel Kohlenstoff zusätzlich zu binden bzw. den C-Verlust aus Moorböden in großem Umfang entgegenzuwirken. Hier lässt sich mit 1000 kg C/ha und Jahr zuzüglich C-Zufuhr durch Weideexkremente kalkulieren. Aus genutzten Systemen mit ganzjährig hohem Wasserstand, den Paludikulturen, lassen sich Rohstoffe für Baumaterialien oder Pflanzen für Torfersatz gewinnen.

Ein sehr hoher Humusaufbau entsteht, wenn Sie Ackerflächen dauerhaft zu Grünland umwandeln (im Beispiel angesetzt: 1000 kg C/ha und Jahr sowie zusätzliche C-Einträge durch die Rückfuhr von Biogasgärresten). Für die dort erzeugte Biomasse müssen Sie dann Nutzungsszenarien für Tierhaltung, Bioenergie oder nachwachsende Rohstoffe schaffen und – wie immer – die Opportunitätskosten der Flächenumstellung abwägen.

Die Narbenanreicherung ist noch vergleichsweise kostengünstig durch Nachsaat und gutes Management zu erreichen. Bei der Vernässung kommt es aber zu Produktivitätseinbußen und bei der Anlage von Grünland auf Ackerflächen müssen neue Geschäftsmodelle für die Produkte entwickelt werden. In der Übersicht 1 finden Sie die variablen Kosten und Deckungsbeiträge für die drei Bewirtschaftungsoptionen. Die hohe C-Bindung in den Böden macht diese Maßnahmen für den Klimaschutz im ökologischen und im konventionellen Landbau sehr interessant.

Bewertung der Maßnahmen

In der Gesamtschau zeigt sich, dass es möglich ist, Kohlenstoff mit mehr Humus durch veränderte Bodenbewirtschaftung und zu verschiedenen Kosten zu binden. Die Integration von Carbon Farming-Maßnahmen wie Zwischenfrüchte, Rand- und Blühstreifen, Hecken oder die Anreicherung von Grünland sind relativ unkompliziert. Die hierfür einzuplanenden Kosten liegen zwischen 50 und 170 €/t CO2 bei jedoch nur einem verhältnismäßig geringem Potenzial von 0,7 bis 1,8 t/ha CO2-Bindung.

Die Einführung neuer Anbausysteme wie mehrjährige Kulturen für Biogas, die Veränderung der Grünlandnutzung oder Agroforstsysteme bedeuten ganz neue Kostenstrukturen. Aber hier ist auch eine deutlich höhere C-Bindung zu erwarten und es entstehen neue Erlössituationen durch neue Produktionsrichtungen. Die direkte Zuordnung der Kosten zum Humusaufbau und zur vermehrten C-Bindung in Böden für mehr Klimaschutz ist daher schwierig. Vor allem die Vernässung von Grünland bedeutet Extensivierung und es entstehen hohe Opportunitätskosten, die es wirtschaftlich abzuwägen gilt.

Beim Vergleich der ökologischen mit der konventionellen Produktion beeinflussen die für den Nährstoffentzug angesetzten Kosten in Grünland und bei der Durchwachsenden Silphie die dargestellten Ergebnisse deutlich.

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K O M M E N T A R

Langfristig neu gedacht

Bei Carbon Farming müssen Landwirte die Flächennutzung konsequent und lang anhaltend verändern, um eine zusätzliche klimawirksame C-Bindung zu erreichen.

Blickt man auf den Rahmen den die EU hinsichtlich der Farm-to-Fork-Strategie für Carbon Farming angekündigt hat, wäre es sinnvoll, Anreize für langfristige Umstellungen der Flächen und Produktionssysteme ganzer Betriebe zu schaffen. Dabei gehören konsequenter Zwischenfruchtanbau und die Einführung von mehrjährigen Kulturen. Auch langfristige Flächennutzungsänderungen in Agroforstsysteme, von Acker zu Grünland oder die Grünlandvernässung sollten integriert werden. Sinnvoll sind darüber hinaus begleitende Bilanzen, die den veränderten In- und Output von Betrieben und die damit verbundenen Effekte für das Klima abbilden.

Das Potenzial der vorgestellten Maßnahmen für die C-Anreicherung in Böden ist hoch. Mit ihnen können Landwirte wichtige Schritte zu einer besseren Treibhausgasbilanz ihrer Betriebe gehen.