Humusmonitoring Nordrhein-Westfalen –
im Fokus: Ackerbau und Klimawandel

Humus ist ein wertvoller Bestandteil der Böden. Er ist wesentlich für ein gesundes Bodenleben und das Wachstum der Pflanzen. Wie aber ist es um die Humusgehalte der Ackerböden in Nordrhein-Westfalen bestellt? Um dies herauszufinden, sind seit 2009 Bodenkundler*innen des GD NRW in jedem Frühjahr auf Ackerflächen in ganz Nordrhein-Westfalen unterwegs. Sie nehmen Bodenproben zur Bestimmung des Humusgehalts. Die Arbeiten sind Teil des Humusmonitoringprogramm auf Ackerflächen in NRW, das unter Leitung des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV NRW) durchgeführt wird. Der GD NRW ist von Beginn an in die Konzeption und Durchführung eingebunden. Er plant und führt die Beprobung der Ackerböden durch und analysiert die Proben in seinen bodenkundlichen Laboren.

Humus – gut für Boden, Pflanzen und Umwelt

Humus, an seiner dunklen Farbe zu erkennen, ist wichtig für die verschiedenen Funktionen des Bodens. Für ein gesundes Wachstum versorgt er die Pflanzen im Zusammenspiel mit einem intakten Bodenleben mit Mikro- und Makronährstoffen wie Stickstoff oder Phosphor; ferner beeinflusst er den Wasser-, Luft- und Wärmehaushalt des Bodens. Humus besteht aus den abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Substanzen im und auf dem Mineralboden und ihren Umwandlungsprodukten sowie den durch Düngung eingebrachten organischen Stoffen. Der Anteil an organischem Kohlenstoff im Humus beträgt rund 58 Prozent.

Die oberste, in der Regel dunkelste Schicht eines Ackerbodens weist die höchsten Humusgehalte auf. Neben dem landwirtschaftlichen Management wirken sich Bodeneigenschaften wie die Korngrößenzusammensetzung und der Wasserhaushalt ebenfalls auf den Humusgehalt eines Bodens aus. Stark von Grund- oder Stauwasser beeinflusste Böden sowie Moore weisen in der Regel höhere Humusgehalte auf als trockene Böden.

Humus spielt eine zentrale Rolle für den Nährstoffhaushalt. Er erhöht zudem das Wasserspeichervermögen sowie die Filtereigenschaften des Bodens. So trägt er zum Schutz des Grundwassers bei. Die Kohlenstoffgehalte des Bodens gewinnen im Klimawandel zunehmend an Bedeutung. Denn der im Boden gespeicherte organische Kohlenstoff ist der größte terrestrische Kohlenstoffpool; er speichert mehr organischen Kohlenstoff als die gesamte Vegetation! Da Abbau- und Umsatzprozesse von organischer Substanz im Boden vor allem mikrobiell ablaufen, wirken sich die in verschiedenen Klimamodellen prognostizierten Temperaturveränderungen auf den Humusgehalt aus. Böden können sowohl Quellen als auch Senken für CO₂ sein – sie können es also emittieren oder binden.

Den Humusvorrat im Blick behalten

Grundsätze der guten fachlichen Praxis in der Landwirtschaft sind nach § 17 des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) die nachhaltige Sicherung der Bodenfruchtbarkeit und Leistungsfähigkeit des Bodens als natürliche Ressource. Dazu soll der standorttypische Humusgehalt des Bodens durch eine ausreichende Zufuhr an organischer Substanz oder durch reduzierte Bearbeitungsintensität erhalten werden. Das Humusmonitoringprogramm wurde in NRW initiiert, um genauere Aussagen zum Humusgehalt und dessen Veränderung in Ackerböden Nordrhein-Westfalens treffen und gegebenenfalls einem Abbau gegensteuern zu können.

Im Jahr 2009 wurden zunächst einmalig rund 200 Standorte für ein Extensivprogramm untersucht. Seitdem werden davon 45 ausgewählte Punkte für ein Intensivprogramm von unseren Bodenkundler*innen einmal pro Jahr beprobt (seit 2019 in längeren Abständen): jeweils 15 in der Westfälischen und der Niederrheinischen Bucht sowie im Niederrheinischen Tiefland. Die Probenahmepunkte sind mit Unterflurmarken markiert und somit genau lokalisierbar. Von jedem Standort werden zwei Tiefenstufen untersucht:
0 bis Unterkante des Pflughorizonts (A_p) sowie A_p-Untergrenze bis 60 cm
In unserem Labor werden die Konzentration des organischen Kohlenstoffs sowie alle 3 Jahre die Trockenrohdichte der Böden ermittelt. Aus den gewonnenen Daten werden die Humusvorräte der jeweiligen Standorte berechnet und den Landwirten mitgeteilt. Die Landwirte melden zudem jährlich die für die Interpretation der Ergebnisse notwendigen Bewirtschaftungsdaten zu Bodenbearbeitung, Fruchtfolgen und Düngung auf ihren Ackerschlägen über die Landwirtschaftskammer an das LANUV NRW.

Entnahme einer Bodenprobe und ein Röhrchen mit einer volumengerechten Probe (v.l.)

Wie ist es um den Humus in NRW bestellt?

Im Extensivprogramm 2009 zeigte sich: 75 Prozent der Flächen weisen organische Kohlenstoffgehalte zwischen 1 und 2 Prozent im Oberboden auf. Die sandigen Böden der Westfälischen Bucht zeigen deutlich höhere Gehalte als schluffreiche Lössböden im Niederrheinischen Tiefland oder in der Niederrheinischen Bucht.

Wie haben sich die Humusgehalte seitdem im Intensivprogramm entwickelt? Bei knapp einem Viertel der jährlich beprobten Flächen wurden signifikante Veränderungen festgestellt. Gestiegen sind die Humusgehalte insbesondere an Standorten mit niedrigen Gehalten und mit verstärkter organischer Düngung. Dabei bestätigen die Daten aus Nordrhein-Westfalen die Ergebnisse anderer Studien, wie zum Beispiel der bundesweiten Bodenzustandserhebung Landwirtschaft, die vom Thünen-Institut in Braunschweig durchgeführt wurde. Vereinzelt konnten auch Abnahmen der Gehalte nachgewiesen werden.

Humus und Klimawandel

Veränderungen im Gehalt an organischem Kohlenstoff in Böden laufen durch natürliche Einflüsse wie Klimaveränderungen sehr langsam ab. Aus diesem Grund ist eine Weiterführung des Humusmonitoringprogramms NRW über die vorerst bis 2024 geplante Projektlaufzeit hinaus wünschenswert. Nur so sind zuverlässige Aussagen mit hoher zeitlicher Auflösung über die Humusgehalte ackerbaulich genutzter Böden in Nordrhein-Westfalen zu erhalten und möglichen negativen Entwicklungen entgegenzusteuern.

Ein Gemeinschaftsprojekt

Das Humusmonitoringprogramm NRW ist ein Gemeinschaftsprojekt von LANUV NRW, GD NRW, der Landwirtschaftskammer NRW sowie dem Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn mit Beteiligung des Ministeriums für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz (MULNV) des Landes Nordrhein-Westfalen.