Ökosystem Acker – Quelle oder Senke für Kohlenstoff?

Was Messungen über den CO2-Austausch verraten

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  • Forschung

An der Forschungsstation Oensingen misst die Professur Graslandwissenschaften seit Dezember 2003 durchgehend der CO2-Austausch zwischen dem Acker und der Atmosphäre. Wann, wieviel und unter welchen Bedingungen der Acker CO2 an die Atmosphäre abgibt, ist wichtig zu verstehen, da CO2 der Hauptverursacher des Klimawandels ist.

Wenn der Weizen auf dem Acker wächst, wird tagsüber Photosynthese betrieben und CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen, welches zum grössten Teil in den Blättern und Wurzeln gebunden wird. In der Nacht dreht sich der Prozess um und aufgrund der Atmung wird CO2 an die Atmosphäre abgegeben. Nachdem der Weizen geerntet worden ist, gibt es keine CO2-Aufnahme mehr und es findet nur noch CO2-Abgabe an die Atmosphäre statt, bis die nächste Feldfrucht aufwächst.

1'728'000 Messungen pro Tag

Die Messung des CO2-Austauschs erfolgt mithilfe der Eddy-Kovarianz-Methode. Dafür werden zwei Messgeräte benötigt: Das Ultraschall-Anemometer für die horizontale und vertikale Windgeschwindigkeit und der Gasanalysator für die Bestimmung der CO2-Konzentration. Die Messungen erfolgen 20 Mal pro Sekunde, das entspricht 1'728'000 Messungen pro Tag!

An der Forschungsstation Oensingen werden nicht nur kontinuierlich Treibhausgase gemessen, sondern es werden auch zahlreiche andere Messgrössen wie Lufttemperatur, Strahlung oder Niederschlag erhoben. Kombiniert man die gemessenen Daten mit den Ernteproben, dann kann bestimmt werden, ob es sich bei dem Acker um eine Kohlenstoffsenke oder -quelle handelt.

Luftaufnahme der Forschungsstation Oensingen mit der Eddy-Kovarianz-Messstation.
(Bild: Markus Staudinger)

Kohlenstoffbilanz seit 2003

Die seit 2003 aufsummierten Messungen zeigen, dass keine Feldfrucht genug CO2 aufnehmen konnte, damit der Acker langfristig eine Kohlenstoffsenke ist. Der Hauptgrund dafür ist, dass der grösste Teil des gebundenen CO2 über die Ernte wieder vom Acker entnommen wird. Selbst das Ausbringen von Kohlenstoff in Form von Stallmist oder Gülle, konnte dies nicht hinreichend kompensieren.

Die über alle Messjahre aufsummierte CO2-Aufnahme und CO2-Abgabe zeigt, dass der Acker mehr CO2 verliert, als er aufnimmt. Er ist also eine langfristige CO2-Quelle.