EJP SOIL Call 1: True SOC sequestration: understanding trade-offs and dynamic interactions between SOC stocks and GHG emissions for climate- smart agrisoil management (TRUESOIL)

Abstract

Landwirtschaftliche Böden sind arm an organischem Kohlenstoff (OC) und haben das Potenzial, beträchtliche Mengen an C zu binden und so zur Eindämmung des Klimawandels beizutragen. Die Wiederherstellung und Erhaltung des organischen Kohlenstoffs im Boden kann durch die Anwendung von Bewirtschaftungsmethoden erreicht werden, die die Kohlenstoffbindung erhöhen und den Kohlenstoff in der Bodenmatrix stabilisieren. Umgekehrt haben diese Bewirtschaftungsmethoden jedoch das Potenzial, die Treibhausgas - (THG)-Emissionen zu erhöhen, indem sie die Zersetzung von zuvor gebundenem C und N anregen und so die CO2- und N2O-Emissionen erhöhen. Die Mechanismen und Triebkräfte hinter den erhöhten Treibhausgasemissionen und ihre Wechselwirkungen mit der OC-Sequestrierung unter verschiedenen Boden- und Klimabedingungen sind unzureichend erforscht. Die Quantifizierung der negativen Nebeneffekte einer erhöhten C-Sequestrierung im Boden auf die THG-Emissionen ist notwendig, um geeignete Bewirtschaftungsoptionen zu entwickeln, die die THG-Emissionen reduzieren und gleichzeitig die C-Vorräte im Boden erhöhen. Das Hauptziel von TRUESOIL bestand darin zu bewerten, wie THG-Emissionen aus landwirtschaftlichen Systemen durch unterschiedliche OC-Einträge für unterschiedliche Bodentypen und Klimazonen beeinflusst werden. Wir haben die Rolle verschiedener abiotischer und biotischer Faktoren bei der OC-Speicherung und das Ausmaß, in dem sich diese Faktoren auf die THG-Emissionen auswirken, untersucht. Besonders N2O lag im Fokus, da viele C-erhöhende Bewirtschaftungsmaßnahmen das Potenzial haben, den Stickstoffkreislauf im Boden zu verändern, was zu erhöhten N2O-Emissionen führt. Um mögliche Kompromisse zwischen OC- Speicherung und THG-Emissionen zu verstehen, kombinierten wir intensive Messungen der THG-Flüsse mit Studien zum Kohlenstoff-Stickstoff-Kreislauf und mit mikrobiologischen Analysen. Mithilfe von Experimenten zum Ausschluss von Niederschlägen untersuchten wir zusätzlich die zukünftigen Auswirkungen einer Verringerung der Niederschläge auf die Wechselwirkungen zwischen organischem Kohlenstoff im Boden (SOC)-Akkumulation und TGH-Emissionen. Dieses Projekt hat zu einem besseren Verständnis darüber geführt, wie Umweltfaktoren und Bewirtschaftung die OC-Sequestrierung, die SOC-Persistenz und -Stabilisierung steuern und mit den THG-Emissionen im Zusammenhang stehen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für bodenspezifische und klimaschonende Strategien. Das Teilprojekt der Universität Göttingen (UGOE) hat das TRUESOIL-Konsortium koordiniert und war in allen TRUESOIL-Arbeitspaketen eingebunden. Die UGOE hat sich auf die Untersuchung von Zielkonflikten zwischen Strategien zur Erhöhung von SOC und N2O-Emissionen fokussiert. Auf einem Langzeitversuch in Mitteldeutschland, an dem die Auswirkungen von reduzierter Bodenbearbeitung auf SOC seit über 30 Jahren untersucht werden (Garte-Süd), wurden die u.a. nachfolgenden Untersuchungen realisiert. Die UGOE hat die THG-Emissionen in Garte-SüdTRUESOIL gemessen (WP1) und ein Experiment zum Ausschluss von Niederschlägen durchgeführt, um zu bewerten, wie reduzierte Niederschläge die SOC-Bindung und THG-Emissionen bei reduzierter Bodenbearbeitung beeinflussen können (WP2). Böden aus Garte-Süd wurden in gemeinsamen TRUESOIL-Inkubationen in WP3 verwendet und werden derzeit für Modellierung bei externen Partnern genutzt (WP4). Die UGOE ist an der Fertigstellung einer Publikation beteiligt, an der Synthese von klimafreundlichen Bewirtschaftungspraktiken (WP5) und hat an den Verbreitungs- und Kommunikationsaktivitäten teilgenommen (WP6).