Klimafolgen: Handlungsfeld Boden

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Die verschiedenen Auswirkungen des Klimawandels beeinflussen Eigenschaften und Funktionen des Bodens
Quelle: joeEsco/photocase.com

Böden erfüllen vielfältige Funktionen. Sie sind die Grundlage für die Erzeugung gesunder Nahrungsmittel, sie bieten Menschen und Tieren Siedlungs- und Lebensraum und sind entscheidend für den Wasserhaushalt und Schutz des Grundwassers. Böden sind weltweit der größte terrestrische Speicher für organischen Kohlenstoff und somit für den Klimaschutz von zentraler Bedeutung.

Inhaltsverzeichnis

Der Boden ist eine wichtige Lebensgrundlage und erfüllt vielfältige Funktionen. Böden sind die Grundlage für die Erzeugung gesunder Nahrungsmittel, sie bieten Menschen und Tieren Siedlungs- und Lebensraum und sie spielen eine entscheidende Rolle für den Wasserhaushalt und den Schutz des Grundwassers. Auch für den ⁠Klimaschutz⁠ ist der Boden von zentraler Bedeutung. Böden sind weltweit der größte terrestrische Speicher für organischen Kohlenstoff. Sie bevorraten rund viermal so viel Kohlenstoff wie die oberirdische Vegetation und mehr als doppelt so viel wie die ⁠Atmosphäre⁠.
Zugleich sind viele der im Boden ablaufenden Prozesse temperatur- und feuchtigkeitsabhängig. Ändern sich die klimatischen Verhältnisse, hat dies direkten Einfluss auf die Fähigkeit der Böden, ihre wichtigen Funktionen zu erfüllen.

 

Temperatur

Der ⁠Klimawandel⁠ wirkt sich schon heute auf den Boden aus. Mit steigenden Temperaturen in der ⁠Atmosphäre⁠ steigt auch die ⁠Bodentemperatur⁠. Dies hat Folgen für die Böden, und zwar unabhängig davon, ob es sich um land- oder forstwirtschaftlich genutzte Böden, um Böden in Städten oder um solche mit naturnaher Vegetation handelt.

Erhöhte Temperaturen beschleunigen die chemischen und biologischen Prozesse im Boden und beeinflussen die Wachstumsvorgänge der Vegetation. Bei ausreichender Feuchte und Wärme ist die biologische Aktivität im Boden hoch (Quelle: ⁠Vulnerabilität⁠ Deutschlands, ⁠UBA⁠ 2015). Wird die organische Bodensubstanz zügiger umgewandelt, stehen mehr Nährstoffe zur Verfügung, die das Pflanzenwachstum anregen. Dadurch steigt der Wasserbedarf der Pflanzen, der durch die Verlängerung der Vegetationsperioden ebenfalls erhöht ist. Bei ausreichendem Wassergehalt der Böden führt dieser Prozess zu höheren Ernteerträgen. Steht jedoch nicht ausreichend Wasser zur Verfügung, treten Trockenschäden an den Pflanzen auf und die Ernteerträge sinken.

Eine erhöhte biologische Aktivität verändert das Gleichgewicht von Humusab- und -aufbau. Der Humusgehalt des Bodens kann langfristig abnehmen. Unter Humus versteht man die Gesamtheit der organischen Substanz im Boden, die sich aus allen in und auf dem Boden befindlichen abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffen sowie deren organischen Umwandlungsprodukten zusammensetzt. Humus ist ein wichtiges Speichermedium für Nährstoffe und Wasser. Beim Abbau von Humus sinkt der Anteil des organisch gebundenen Kohlenstoffs im Boden, das Treibhausgas⁠ ⁠CO2⁠ wird freigesetzt. Damit gewinnen Böden als Quelle von Kohlendioxid zunehmend an Bedeutung.

Kommt es aufgrund des Klimawandels zum Abbau organischer Substanzen, werden die im Boden gespeicherten Schadstoffe mobilisiert. Die zuvor gebundenen Stoffe können durch erhöhten Niederschlag mit dem Sickerwasser ausgelagert werden und/oder durch höhere Temperaturen an der Oberfläche ausgasen.
Werden die Sommer wärmer und trockener und die Winter milder, erhöht sich die Verdunstungsrate. Dies kann dazu führen, dass weniger Regenwasser in die Böden sickert und die Grundwasserneubildung⁠ abnimmt. Besonders viele schädliche Klimagase können freigesetzt werden, wenn aufgrund des sinkenden Grundwasserspiegels organische Substanzen in Mooren zersetzt werden.

 

Niederschlag

Durch den ⁠Klimawandel⁠ verändern sich die Niederschlagsmuster. In den Frühjahrs- und Sommermonaten kommt es nun häufiger zu Perioden mit hohen Temperaturen und geringen Niederschlägen, während im Winterhalbjahr die Niederschläge zunehmen. 

Häufigere und längere Trockenperioden im Sommerhalbjahr führen dazu, dass die Böden verstärkt austrocknen und der Oberboden verkrusten kann. Dies schwächt die wichtige Filterfunktion der Böden. Der ⁠Trend⁠ zu niedrigeren Bodenwasservorräten bringt die Pflanzen in Trockenstress. Die Bodenwassergehalte, die vom ⁠DWD⁠ modelliert werden, zeigen während der letzten rund 40 Jahre im bundesdeutschen Mittel einen rückläufigen Trend in den Monaten Mai und Juli. (Quelle: Monitoringbericht 2019)

Der anhaltende Rückgang der ⁠Bodenfeuchte⁠ kann den Bewässerungsbedarf in der Landwirtschaft erhöhen, den Anbau anderer Sorten und Arten erforderlich machen oder zu geringeren Erträgen und – in Extremsituationen - sogar zu Wüstenbildung führen, was sich weltweit auf die Nahrungsmittelerzeugung auswirkt.

Auch im städtischen Bereich stellt ein verringerter Bodenwassergehalt ein Problem dar. Da die Zahl der Hitzetage im Zuge des Klimawandels zunimmt, ist die kühlende Wirkung der Verdunstungsleistung von Bäumen und anderer Vegetation von wachsender Bedeutung. Diese Kühlleistung ist jedoch nur bei ausreichender Wasserversorgung des Bodens gegeben.

Im Winterhalbjahr kommt es hingegen zu einer Zunahme von Niederschlägen. Damit steigt die Gefahr der Vernässung von Böden in Zukunft. Die Stabilität des Bodengefüges kann auf diese Weise abnehmen, die Gefahr von Verdichtung steigt. Für Ackerböden gilt das besonders bei Befahrung und Bearbeitung. Nimmt gleichzeitig die Zahl der Frosttage ab, führt eine Zunahme der Niederschläge im Winter dazu, dass die Bodenstruktur sich verändert und Bodenoberflächen verschlämmen. Es kommt zu Staunässe und verstärktem Oberflächenabfluss, da das Wasser nicht in ausreichender Menge versickern kann. Dies wiederum kann Hochwasser begünstigen.

Mit den geänderten Rahmenbedingungen wandelt sich die Beschaffenheit des Bodens und somit seine Eigenschaften als Filter, Lebensraum und Standort für die Lebensmittelproduktion. Negative Entwicklungen die daraus folgen können, sind eine verringerte Speicherkapazität der Böden für Nährstoffe und damit weniger Fruchtbarkeit oder schlechteres Herausfiltern von Schadstoffen (zum Beispiel aus Regenwasser). Außerdem kann sich die Bodenbiodiversität verringern und der Nährstoffhaushalt verschieben.

 

Biodiversität im Boden

Die Leistungen des Bodens und seiner Organismen sind für die Land- und Forstwirtschaft und damit für unsere Ernährung, unser Wohlbefinden sowie aus wirtschaftlichen Gründen existenziell. Untersuchungen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung deuten darauf hin, dass die zunehmende Trockenheit im Sommer auch negative Auswirkungen auf die ⁠Biomasse⁠ der kleinen Bodentiere hat, die im Erdreich organische Substanz zersetzen und damit die Fruchtbarkeit des Bodens erhalten. Erhöhte Temperaturen und verringerte Niederschläge können demnach die Biomasse verringern und damit den Nährstoffkreislauf im Boden beeinträchtigen. Bei intensiver ⁠Landnutzung⁠ verstärkt sich dieser Effekt. 

 

Bodenerosion

Außerdem kann es durch Veränderungen der Niederschlagsmuster zu einer Verstärkung der zwei Arten von Bodenerosion kommen: Auf ausgetrockneten Oberböden ist häufig Deflation (Winderosion) zu beobachten, wenn starker Wind Sand und trockene Erde abträgt. Vor allem in den nördlichen küstennahen Bundesländern spielt auf den eher sandigen Böden Wind als Erosionsursache eine Rolle. Wassererosion hingegen findet statt, wenn das Niederschlagswasser nicht schnell genug versickert, sondern an der Oberfläche abfließt und Bodenmaterial mit sich fortführt. Dies ist vor allem auf Gelände mit Relief und einem leichten Boden ein Problem. Bodenerosion bedeutet in erster Linie eine Verringerung der Bodenmächtigkeit und einen Verlust des besonders nährstoff- und humusreichen Oberbodens. Abgetragenes Bodenmaterial wird in der Fläche verlagert und kann in benachbarte Gewässer eingetragen werden. Dort führen die diffusen Stoffeinträge, vor allem von Phosphor, zu einer nicht erwünschten Gewässereutrophierung, also einer Zunahme der Konzentration an Pflanzennährstoffen, die das Algen- und Cyanobakterienwachstum begünstigen.

Mit dem ⁠Klimawandel⁠ und der damit verbundenen Temperaturerhöhung werden sich außerdem die Entwicklungsphasen der Pflanzen, auch der landwirtschaftlichen Kulturpflanzen, verschieben. Die daraus resultierenden Veränderungen der Bodenbedeckung werden voraussichtlich das Erosionsrisiko erhöhen. Trockenheitsbedingte Lücken in der Vegetation und ausgetrocknete Bodenoberflächen haben erosionsfördernde Effekte.

 

Extreme Wetterereignisse

Extreme Wetterereignisse tragen zu vielen der bereits beschriebenen Klimafolgen für Böden bei. Wind, Stürme und ⁠Starkregen⁠ verstärken die Gefahr von Erosion, sie beeinflussen die Bodenstrukturen und verändern damit die Bodenfunktionen.

Starkniederschläge in Kombination mit häufigeren Frost- und Tauwechseln können vor allem im Süden und Südwesten Deutschlands die Wassererosion fördern und Murenabgänge, Hangrutschungen und Steinschläge begünstigen. Im Norden und Nordosten hingegen erhöhen zunehmende Windgeschwindigkeiten und häufigere Trockenperioden die Gefahr von Winderosionen.

Aus beiden Varianten können lokale und regionale Hochwasserereignisse, Staunässe oder Überflutung resultieren.

 

Versalzung

Das Abschmelzen großer Mengen Inlandeises und die Ausdehnung des sich erwärmenden Meerwassers führen zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Damit erhöht sich das Ausgangsniveau für Sturmfluten. Salzwasser kann so ins Landesinnere vordringen und in das Süßwasser von Grundwasser und Oberflächengewässern gelangen. Das verändert die Böden und damit die Bedingungen für Forst- und Landwirtschaft, da das Salzwasser aufgenommen wird und die Böden so versalzen. Dies kann auch zum Verlust von Wattenmeer und Salzwiesen führen, gegebenenfalls sogar von Stränden. (siehe auch Handlungsfeld Wasser, Hochwasser, Küstenschutz).

 

Quellen: