Emissionen der Landnutzung, -änderung und Forstwirtschaft

Wälder, Böden und ihre Vegetation speichern Kohlenstoff. Bei intensiver Nutzung wird Kohlendioxid freigesetzt. Maßnahmen, die die Freisetzung verhindern sollen, richten sich vor allem auf eine nachhaltige Bewirtschaftung der Wälder, den Erhalt von Dauergrünland, bodenschonende Bearbeitungsmethoden im Ackerbau, eine Reduzierung der Entwässerung und Wiedervernässung von Moorböden.

Inhaltsverzeichnis

 

Bedeutung von Landnutzung und Forstwirtschaft

Der Kohlenstoffzyklus stellt im komplexen Klimasystem unserer Erde ein regulierendes Element dar. Durch die Vegetation wird Kohlendioxid (CO2) aus der Luft mittels ⁠Photosynthese⁠ gebunden und durch natürlichen mikrobiellen Abbau freigesetzt. Zu den größten globalen Kohlenstoffspeichern gehören Meere, Böden und Waldökosysteme. Wälder bedecken weltweit ca. 31 % der Landoberfläche (siehe FAO Report 2020). Bedingt durch einen höheren Biomassezuwachs wirken insbesondere ⁠boreale⁠ Wälder in der nördlichen Hemisphäre als Kohlendioxid-Senken. Nach § 1.8 des Klimarahmenabkommens der Vereinten Nationen werden Senken als Prozesse, Aktivitäten oder Mechanismen definiert, die Treibhausgase (THG), ⁠Aerosole⁠ oder Vorläufersubstanzen von Treibhausgasen aus der ⁠Atmosphäre⁠ entfernen. Im Boden wird Kohlenstoff langfristig durch sog. Humifizierungsprozesse eingebaut. Global ist etwa fünfmal mehr Kohlenstoff im Boden gespeichert als in der Vegetation (siehe IPCC Special Report on Land Use, Land Use Change and Forestry). Boden kann daher als wichtigster Kohlenstoffspeicher betrachtet werden. Natürliche Mineralisierungsprozesse führen im Boden zum Abbau der organischen Bodensubstanz und zur Freisetzung von den Treibhausgasen CO2, Methan und Lachgas. Der Aufbau und Abbau organischer Substanz steht in einem dynamischen Gleichgewicht.

Die voran genannten Prozesse werden unter der Kategorie/Sektor „Landnutzung, ⁠Landnutzungsänderung⁠ und Forstwirtschaft“ (kurz ⁠LULUCF⁠) bilanziert.

 

Verdorrter Wald
Abgeholztes Waldstück
Quelle: Jaana Prüss
 

Modellierung von Treibhausgas-Emissionen aus Landnutzungsänderung

Jährliche Veränderungen des nationalen Kohlenstoffhaushalts, die durch Änderungen der ⁠Landnutzung⁠ entstehen, werden über ein Gleichgewichtsmodell berechnet, welches für Deutschland auf einem Stichprobensystem mit rund 36 Millionen Stichprobenpunkten basiert. Für die Kartenerstellung der Landnutzung und -bedeckung werden zunehmend satellitengestützte Daten eingesetzt, um so die realen Gegebenheiten genauer abbilden zu können. Die nationalen Flächen werden in die Kategorien Wald, Acker- sowie Grünland, Feuchtgebiete, Siedlungen und Flächen anderer Nutzung unterteilt (siehe auch Struktur der Flächennutzung). Die Bilanzierung (Netto) erfolgt über die Summe der positiven (Quelle) und negativen (Senke) CO2-Emissionen der Kohlenstoffpools (ober- und unterirdische ⁠Biomasse⁠, ⁠Totholz⁠, Streu, organische und mineralische Böden und Holzprodukte). 

 

Allgemeine Emissionsentwicklung

Die aktuelle Emissionsentwicklung ist für den Sektor ⁠LULUCF⁠ zunehmend dramatisch. In den letzten Jahren ist der Sektor von einer abnehmenden Netto-Kohlenstoffspeicherung im Wald sowie von hohen THG-Emissionen der organischen Böden des Acker- und Grünlands geprägt (Netto THG-Emissionen in 1990: rund +40 Mio. t CO2 Äquivalente und in 2021: + 4 Mio. t CO2 Äquivalente in 2021).

Im Rahmen des novellierten Klimaschutzgesetzes (KSG) wird eine Schätzung für das Vorjahr 2022 vorgelegt. Diese liefert für LULUCF nur Gesamtemissionen, deren Werte als unsicher einzustufen sind. Die Werte liegen bei -1,8 Mio. t CO2 Äquivalenten. Aus diesem Grunde werden in den folgenden Abschnitten nur die Daten der Berichterstattung 2023 für das Jahr 2021 betrachtet.

 

Veränderung des Waldbestands

Die Emissionen sowie die Speicherung von Kohlenstoff bzw. CO2 für die Kategorie Wald werden auf Grundlage von Bundeswaldinventuren berechnet. Bei der Einbindung von Kohlenstoff spielt insbesondere der Wald eine entscheidende Rolle als Netto-Kohlenstoffsenke. In der Waldkategorie sind die Pools ⁠Biomasse⁠ (63,9 %), mineralische Böden (27,3 %) und ⁠Totholz⁠ (8,8 %) ausschlaggebend. Zu den Emissionsquellen im Wald zählen Streu, Drainage organischer Böden, Mineralisierung und Waldbrände. Zusammen machen diese Emissionsquellen nur einen Anteil von 7,6 % an der Treibhausgasmenge des deutschen Waldes aus. In den Jahren 1990 und 2007 trafen auf Deutschland Orkane (2007 war es der Sturm Kyrill), die zu erheblichem Holzbruch mit einem daraus resultierenden hohen Sturmholzaufkommen in den Folgejahren führten (siehe dazu NIR). In 1990 wurden rund -18,7 Mio. t CO2-Äquivalente im Wald an CO2-Emissionen gespeichert. Im Jahr 2021 waren es -41,9 Mio. t CO2-Äquivalente (siehe Tab. „Emissionen und Senken im Bereich ⁠Landnutzung⁠, ⁠Landnutzungsänderung⁠ und Forstwirtschaft“). Inwieweit die Ereignisse der letzten Jahre wie Stürme, ⁠Dürre⁠ und Insekten Einfluss auf den Kohlenstoffspeicher Wald haben, werden erst die Analysen der Bundeswaldinventur 2022 aufzeigen, deren Ergebnisse kontinuierlich ab dem Jahr 2023 im ⁠LULUCF⁠-Inventar berücksichtigt werden können. Offensichtlich ist aber: Der Zustand des deutschen Waldes ist zunehmend besorgniserregend.

Die Tabelle zeigt für die Jahre 1990 bis 2021, welche THG-Emissionen in den Landnutzungskategorien aufgenommen und abgegeben wurden.
Tab: Emissionen und Senken im Bereich Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft
Quelle: Umweltbundesamt Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung
 

Treibhausgas-Emissionen aus Waldbränden

Im Sommer 2021 waren Meldungen über Waldbrände allgegenwärtig in den Medien. In Deutschland wurden hingegen gemäß Waldbrandstatistik für das Jahr 2021 nur 148 Hektar betroffener Waldbrandflächen aufgenommen (siehe mehr zu Waldbränden). Durch die Brände wurden nur knapp 0,014 Mio. t CO2-Äquivalente an Treibhausgasen freigesetzt. Werden nur die CO2-Emissionen aus Waldbrand (0,012 Mio. t CO2-Äquivalente) betrachtet, machen diese im Verhältnis zu den CO2-Emissionen des deutschen Gesamtinventars nur einen verschwindend kleinen Bruchteil aus.

 

Veränderungen bei Ackerland und Grünland

Mit den Kategorien Ackerland und Grünland werden die Emissionen sowie die Einbindung von CO2 aus mineralischen und organischen Böden, der ober- und unterirdischen ⁠Biomasse⁠ sowie direkte und indirekte Lachgasemissionen durch Humusverluste aus Mineralböden nach ⁠Landnutzungsänderung⁠ sowie Methanemissionen aus organischen Böden und Entwässerungsgräben berücksichtigt. Direkte Lachgas-Emissionen aus organischen Böden werden im Bereich Landwirtschaft unter landwirtschaftliche Böden berichtet.

Ackerland

Für die Landnutzungskategorie Ackerland betrugen im Jahr 2021 die THG-Gesamtemissionen 16,05 Mio. t CO2 Äquivalente und fielen um 1,01 Mio. t CO2 Äquivalente ≙ 6,7 % größer im Vergleich zum Basisjahr 1990 aus (siehe Tab. „Emissionen und Senken im Bereich ⁠Landnutzung⁠, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft“). Hauptquellen sind die ackerbaulich genutzten organische Böden (72,7 %) und die Mineralböden (20,3 %), letztere hauptsächlich infolge des Grünlandumbruchs. Die ⁠anthropogen⁠ bedingte Netto-Freisetzung von CO2 aus der Biomasse (7,0 %) ist im Ackerlandsektor gering. Dominierendes ⁠Treibhausgas⁠ in der Kategorie Ackerland ist CO2 (2021: 15,6 Mio. t CO2 Äquivalente, rund 97 %).

Grünland

Die Landnutzungskategorie Grünland wird in Grünland im engeren Sinne, in Gehölze und weiter in Hecken unterteilt. Die Unterkategorien unterscheiden sich bezüglich ihrer Emissionen sowohl qualitativ als auch quantitativ deutlich voneinander. Die Unterkategorie Grünland im engeren Sinne (dazu gehören z.B. Wiesen, Weiden, Mähweiden etc.) ist eine CO2-Quelle, welche durch die Emissionen aus organischen Böden dominiert wird. Für die Landnutzungskategorie Grünland wurden Netto-THG-Emissionen insgesamt in Höhe von 26,0 Mio. t CO2 Äquivalenten errechnet. Diese fallen um rund 4,02 Mio. t CO2 Äquivalente ≙ 13,4 % niedriger als im Basisjahr 1990 aus. Dieser abnehmende Trend wird durch die Pools Biomasse und Mineralböden beeinflusst. Mineralböden stellen eine anhaltende Kohlenstoffsenke dar. Die zunehmende Senkenleistung der Unterkategorie Grünland im engeren Sinne beträgt in 2021 -4,17 Mio t CO2.

 

Moore (organische Böden)

Drainierte Moorböden (d.h. entwässerte organische Böden) gehören zu den Hotspots für Treibhausgase und kommen in den meisten Landnutzungskategorien vor. Im Torf von Moorböden ist besonders viel Kohlenstoff gespeichert, welches als Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird, wenn diese Torfschichten austrocken. Bei höheren Wasserständen werden mehr Methan-Emissionen freigesetzt. Zusätzlich entstehen Lachgas-Emissionen. Im Jahr 2021 wurden aus Moorböden um die 53,7 Mio. t CO2 Äquivalente an THG-Emissionen (CO2-Emissionen: 48,2 Mio. t CO2 Äquivalente, Methan-Emissionen: 1,6 Mio. t CO2 Äquivalente, Lachgas-Emissionen: 3,8 Mio t CO2 Äquivalente) freigesetzt. Das entspricht etwas mehr als 7 % der gesamten Treibhausgasemissionen in Deutschland im Jahr 2021. (siehe Abb. “Treibhausgas-Emissionen aus Mooren“). Die Menge an freigesetzten CO2-Emissionen aus Mooren ist somit höher als die gesamten CO2-Emissionen des Industriesektors (44,7 Mio t CO2).

Unter Berücksichtigung der abnehmenden Grundwasserstände in den letzten Jahren kam es zu einer höheren CO2- und geringeren Methan-Freisetzung, sodass in der Gesamtbilanz nur scheinbar ein abnehmender Trend der Treibhausgase zu verzeichnen ist. Methan weist ein höheres Treibhausgaspotential (Global Warming Potential, GWP) im Vergleich zu CO2 auf.

Das Diagramm zeigt die Treibhausgasemissionen aus organischen Böden/Moorböden in den Landnutzungskategorien Wald, Ackerland, Grünland, Feuchtgebiete und Siedlungen. Seit 1990 steigt der Anteil der THG-Emissionen aus Mooren an den Gesamtemissionen Deutschlands stetig und lag 2021 bei 7,0 %.
Treibhausgas-Emissionen aus Mooren
Quelle: Umweltbundesamt Diagramm als PDF
 

Landwirtschaftlich genutzte Moorböden

Drainierte Moorböden werden überwiegend landwirtschaftlich genutzt. Die hier entstehenden Emissionen aus organischen Böden werden deshalb in den Landnutzungskategorien Ackerland und Grünland im engeren Sinne (d.h. Wiesen, Weiden, Mähweiden) erfasst. Hinzu kommen die Lachgasemissionen aus den organischen Böden (Histosole) des Sektors Landwirtschaft. Insgesamt wurde für diese Bereiche eine Emissionsmenge von rund 42,8 Mio. t CO2-Äquivalente in 2021 (folgende Angaben in Mio. t CO2-Äquivalente: CO2: 38,6, Methan: 1,0 und Lachgas: 3,3) freigesetzt, was insgesamt einem Anteil von 79,8 % an den THG-Emissionen aus Mooren entspricht.

 

Feuchtgebiete

Unter der Landnutzungskategorie „Feuchtgebiete“ werden in Deutschland verschiedene Flächen zusammengefasst: Zum einen werden Moorgebiete erfasst, die vom Menschen kaum genutzt werden. Dazu gehören die wenigen, naturnahen Moorstandorte in Deutschland, aber auch mehr oder weniger stark entwässerte Moorböden (sogenannte terrestrische Feuchtgebiete). Zum anderen werden unter Feuchtgebiete auch Emissionen aus Torfabbau (on-site: ⁠Emission⁠ aus Torfabbauflächen; off-site: Emissionen aus produziertem und zu Gartenbauzwecken ausgebrachtem Torf) erfasst. Allein die CO2-Emissionen liegen hier bei 2,3 Mio. t CO2-Äquivalente. Neu hinzugekommen sind die Emissionen aus natürlichen und künstlichen Gewässern. Zu letzteren gehören Fischzuchtteiche und Stauseen ebenso wie Kanäle der Wasserwirtschaft. Durch diese Neuerung fließen nun Methanemissionen in das Treibhausgasinventar ein, die bislang nicht berücksichtigt wurden. Dadurch liegen nun die Netto-Gesamtemissionen der Feuchtgebiete bei 10,3 Mio. t CO2-Äquivalente im Jahr 2021 und haben im Trend gegenüber dem Basisjahr 1990 um 14 % zugenommen. Diese Zunahme im Trend lässt sich auf eine zwischenzeitlich verstärkte Umwidmung von Grünland-, Wald- und Siedlungsflächen zurückführen.

 

Nachhaltige Landnutzung und Forstwirtschaft sowie weitere Maßnahmen

Im novellierten Bundes-Klimaschutzgesetz sind in § 3a Klimaziele für den ⁠LULUCF⁠-Sektor 2021 festgeschrieben worden. Im Jahr 2030 soll der Sektor eine Emissionsbilanz von minus 25 Mio. t ⁠CO2⁠-Äquivlaenten erreichen. Dieses Ziel könnte unter Berücksichtigung der aktuellen Zahlen deutlich verfehlt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind ambitionierte Maßnahmen zur Emissionsminderung, dem Erhalt bestehender Kohlenstoffpools und der Ausbau von Kohlenstoffsenken notwendig. Im Koalitionsvertrag adressieren die Regierungsparteien diese Herausforderungen. Das BMUV hat bereits den Entwurf eines „Aktionsprogramm natürlicher Klimaschutz“ vorgelegt, das nach einer Öffentlichkeitsbeteiligung im letzten Jahr innerhalb der Regierung abgestimmt wird. Auf die Notwendigkeit für ambitionierte Klimaschutzmaßnahmen und die Bedeutung von naturbasierten Lösungen für den Klimaschutz hat das Umweltbundesamt in verschiedenen Studien (siehe hierzu Treibhausgasminderung um 70 Prozent bis 2030: So kann es gehen!) hingewiesen

Seit dem Jahr 2015 wird die Grünlanderhaltung im Rahmen der EU-Agrarpolitik über das sogenannte Greening geregelt (Verordnung 1307/2013/EU). Das bedeutet, dass zum ein über Pflug- und Umwandlungsverbot Grünland erhalten und zum anderen aber auch durch staatliche Förderung die Grünlandextensivierung vorangetrieben werden soll. Die Förderung findet auf Bundesländerebene statt. In der Forstwirtschaft sollen Waldflächen erhalten oder sogar mit Pflanzungen heimischer Baumarten ausgeweitet und die verstärkte Holznutzung aus nachhaltiger Holzwirtschaft (siehe Charta für Holz 2.0) gefördert werden. Weitere Erstaufforstungen sind bereits bewährte Maßnahmen, um die Senkenwirkung des Waldes zu erhöhen. Des Weiteren werden durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (⁠BMEL⁠) internationale Projekte zur nachhaltigen Waldwirtschaft, die auch dem deutschen Wald zu Gute kommen, zunehmend gefördert. Eine detailliertere Betrachtung dazu findet sich unter Klimaschutz in der Landwirtschaft.

Die ⁠Treibhausgas⁠-Emissionen aus drainierten Moorflächen lassen sich verringern, indem man den Wasserstand gezielt geregelt erhöht, was zu geringeren CO2-Emissionen führt. Weitere Möglichkeiten liegen vor allem bei Grünland und Ackerland in der landwirtschaftlichen Nutzung nasser Moorböden, der sogenannten Paludikultur (Landwirtschaft auf nassen Böden, die den Torfkörper erhält oder zu dessen Aufbau beiträgt). Eine weitere Klimagasrelevante Maßnahme ist die Reduzierung des Torfabbaus und der Torfanwendung (siehe Moorklimaschutz).