Der Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre und der damit einhergehende Klimawandel hat schon im vergangenen Jahrhundert in Gras-dominierten Grünlandbeständen zu Mindererträgen geführt. Dies zeigen Forschende der Technischen Universität München (TUM), die gemeinsam mit Kollegen aus Rothamsted (U.K.) Untersuchungen mit Pflanzenmaterial aus dem 19. Jahrhundert durchführten.
Klimawandel führt zu Ertragsminderung
Seit 1856 werden in Rothamsted die Wirkungen unterschiedlicher Düngergaben auf die Ertragsleistung und die botanische Zusammensetzung von Heuwiesen geprüft. Geerntetes Material wurde seit Versuchsbeginn archiviert. Es stand nun den Forschern für Untersuchungen des Nährstoffstatus von Stickstoff und Phosphor, und der Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotopenzusammensetzung der Biomasse zur Verfügung.
„Der Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration wirkt sich auch auf die Kohlenstoff-, Wasser- und Stickstoff-Kreisläufe in Grasland wie auch in anderen Biomen aus“, beschreibt Hans Schnyder, Professor für Grünlandlehre an der TUM, die Untersuchungsergebnisse.
Zusammen mit den neuen Untersuchungen und den vorliegenden Ertrags- und Klimadaten hat das Forschungsteam um Prof. Schnyder die Auswirkungen der emissionsbedingten Erhöhung der CO2-Konzentration (von rund 30 %) und des damit einhergehenden Klimawandels in der Vergangenheit analysiert.
Insbesondere bei den stark mit Stickstoff gedüngten Gras-reichen Beständen kam es zu einer Verschlechterung des Stickstoffernährungsstatus der Vegetation. Der Klimawandel führte außerdem zu einer erkennbaren stark reduzierten stomatären Leitfähigkeit und sogar zu einer Minderung der Erträge.
Die Forschenden sehen in einer überempfindlichen CO2-Reaktion der Spaltöffnungen der Gräser und der damit verbundenen Reduzierung der transpirationsgetriebenen Stickstoffaufnahme die Kernelemente der beobachteten Reaktionen.
Keine positiven Stickstoffdüngungseffekte
„Wir beobachteten, dass stark mit Stickstoff gedüngte und deshalb Gras-reiche Pflanzenbestände im Laufe des letzten Jahrhunderts ihre Ertragsüberlegenheit gegenüber weniger oder nicht mit Stickstoff gedüngten – aber im Übrigen mit Nährstoffen gleich versorgten – Kraut- und Leguminosen-reichen Pflanzenbeständen weitgehend verloren haben“, sagt Erstautor Juan Baca Cabrera, der am Lehrstuhl für Grünlandlehre der TUM promoviert.
Die Ergebnisse sprechen aus Sicht der Forschenden für eine künftig zurückhaltende Stickstoffversorgung von Graslandbeständen. „Unsere Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis der Bedeutung der Gräser in Erdsystemen und sie geben Hinweise für eine nachhaltige künftige Grünlandnutzung“, so Prof. Schnyder.
