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Wirkung extremer Wetterbedingungen auf Waldböden

Dürreperioden und Starkregen verändern die Wirkung als Treibhausgassenke

Foto: Sven Kleinschmidt auf Pixabay

 

(8.9.2022) Waldböden wirken dem Klimawandel entgegen, indem sie netto gesehen mehr Treibhausgase aufnehmen als sie abgeben. Extreme Wetterereignisse wie lange Dürreperioden und darauffolgender Starkregen verändern jedoch ihre Eigenschaften. „Wir spüren, dass es trockener und heißer wird, und so spüren es Mikroorganismen in den Böden auch“, erklärt Eugenio Diaz-Pines vom Institut für Bodenforschung der BOKU Wien.

 

Zwischen Waldböden und Atmosphäre besteht ein reger Austausch von Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O). Durch den Klimawandel, der bereits spürbar zu häufigeren und intensiveren Extremwetterereignissen führt, verändert sich der Boden – etwa die Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften, die Nährstoff- oder Wasserverfügbarkeit. Das beeinflusst in weiterer Folge seine Fähigkeit, Treibhausgase aufzunehmen und abzugeben. Über den genauen Zusammenhang ist allerdings noch wenig bekannt, weshalb das Projekt EXAFOR (EXtreme weather events and soil greenhouse gas fluxes in Austrian FORests) ins Leben gerufen wurde – eine Kooperation der Universität für Bodenkultur Wien, des Austrian Institute of Technology (AIT), des österreichischen Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) und des österreichischen Umweltbundesamts.

 

Derzeit laufen im Rahmen des ACRP Projekts EXAFOR neue, technisch aufwändige Feldmessungen, die untersuchen, wie sich diese Bodenveränderungen auf den Austausch von Treibhausgasen zwischen Atmosphäre und Waldböden auswirken. Foto: Ika Djukic

 

„Böden stellen derzeit die einzig bekannte biologische Methansenke dar“, so Diaz-Pines. Erste Ergebnisse von EXAFOR zeigen, dass Mikroorganismen bei Trockenheit mehr Methan aufnehmen können. Darüber hinaus hält dieser Effekt länger an als jener nach der Wiederbefeuchtung. Zudem sei die Dimension des CO2-Kreislaufs zwischen Böden und Atmosphäre zehn Mal größer als der Ausstoß durch fossile Brennstoffe, argumentiert Diaz-Pines. „Kommt es nach einer langen Dürreperiode zu einem Starkregenereignis, kann es aber zu einer stark erhöhten Produktion von Treibhausgasen kommen, die oft die Jahresbilanz an gasförmigen Kohlenstoff und Stickstoffverlusten massiv nach oben treibt“, erklärt Barbara Kitzler vom BFW. Diese zentrale Rolle von Waldböden im Wettrennen des Klimawandels unterstreicht die Bedeutung des Projekts EXAFOR.

Dank Feuerwehr kann mit rund 10.000 Liter Wasser aus einem Swimmingpool für die Feldmessung Starkregen manipuliert werden. Foto: Ika Djukic

 

An drei verschiedenen Standorten simulieren Forschende extreme Wetterereignisse. Im Rosalia-Lehrforst der BOKU initiierte Sophie Zechmeister-Boltenstern, Leiterin des Instituts für Bodenforschung, bereits vor zehn Jahren Klimamanipulationen. Nach dem LTER (Long Term Ecosystem Research)-Standort Klausen-Leopoldsdorf kam heuer als jüngster Forschungsspross der LTER Zöbelboden im Reichraminger Hintergebirge in Oberösterreich hinzu, einem der größten und bestausgestatteten Monitoring- und Forschungsstandorte Österreichs, der vom Umweltbundesamt betrieben wird. Derzeit ist am Zöbelboden das mobile Labor im Einsatz.

 

Auf acht Wochen manipulierter Dürre folgen wenige Stunden mit Starkregen. Dabei entspricht die Regenmenge in dieser Zeit der Niederschlagsmenge mehrerer Wochen. Um dies zu ermöglichen, befüllt die Feuerwehr zunächst einen Swimmingpool mit rund 10.000 Liter Wasser im Wald. Zusätzlich werden die wiederholten Bodenaustrocknungs-Beregnungs-Zyklen mit erhöhten Mengen von Stickstoff (via Düngung) gekoppelt. Ein automatisiertes System misst in hoher zeitlicher Auflösung die Produktion und Aufnahme von Treibhausgasen des Bodens, während Forschende im Labor mit isotopischen Methoden N2O-Produktionspfade, sowie mikrobielle Gemeinschaften des Bodens analysieren.

„Insgesamt erwarten wir, dass unsere Ergebnisse als Voraussetzung für bessere und fundiertere Vorhersagen über die Auswirkungen von Klimawandel und Extremwetterereignissen auf Waldökosysteme und Ökosystemdienstleistungen herangezogen werden können“, so Diaz-Pines.
(BOKU, Wien)