Einst fruchtbar, bald dürr? Wie der Klimawandel den Boden verändert

Das vielfältige Leben im Boden stellt die Basis für das Pflanzenwachstum dar. Darin liegt in Zeiten des Klimawandels ein Hauptaugenmerk der Forschung. Unzählige größere und vor allem kleinere Tiere wandeln abgestorbene Pflanzenteile mithilfe von Bakterien und Pilzen in Nährstoffe um, die von der Pflanze aufgenommen werden können.

Diese Mikroflora kann die Pflanze sogar direkt bei der Aufnahme von Nährstoffen und Wasser unterstützen. Sie stellt somit sogar eine Hilfe beim Umgang mit Trockenheit dar. Letztlich bekommt der Boden auch nur unter Mithilfe dieser Lebewesen eine gesunde Struktur, die in der Lage ist, all diese Dinge aufzunehmen und zu speichern.

Allerdings sorgt der Klimawandel für zusätzlichen Stress für die Bodenlebewesen. So reduziert eine anhaltende Trockenheit ihre Anzahl. Als Beispiel dient der für seine guten Eigenschaften berühmte Regenwurm. Konnte man in normalen Jahren durchaus noch Dichten von bis zu hundert dieser Tiere auf den Quadratmeter entdecken, war die Suche nach zwei Jahren extremen Wassermangels im Jahr 2020 besonders auf den Ackerparzellen mitunter erfolglos.

Als noch bemerkenswerter empfinden Forscher vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) aber einen Effekt, der sich auch unter den mittleren für die Zukunft zu erwartenden Bedingungen einstellt. Die besonders für den Streuabbau wichtige Mesofauna – dazu gehören zum Beispiel Asseln, Springschwänze oder Fadenwürmer – verliert unter künftigen Klimabedingungen auf allen Bewirtschaftungsvarianten an Biomasse.

Das ist vorwiegend auf eine Reduktion der Körpergröße zurückzuführen. Das heißt zum Beispiel, wir finden vor allem kleinere Springschwänze im Vergleich zu den Exemplaren unter den heutigen klimatischen Bedingungen. Auch die intensivere Bewirtschaftung auf den Ackerparzellen im Vergleich zum Grünland führt zu einer Biomasseabnahme, allerdings begründet durch eine Abnahme der Individuenzahl.

All diese Ergebnisse relativieren die gängige Ansicht, dass der Boden ein träges und stabiles System ist, das die Auswirkungen von Umweltschwankungen gut abpuffert. Bereits in den ersten Jahren der Untersuchungen zeigte sich, dass die mittleren zu erwartenden klimatischen Änderungen das Bodenleben entscheidend negativ beeinflussen können und damit auch eine Grundlage für die Fruchtbarkeit der Böden.

Einige der Ergebnisse waren zu erwarten, etwa, dass die zunehmende Trockenheit im Sommer das Pflanzenwachstum und die Produktivität auf den Parzellen in dieser Zeit stark herabsetzt.

Eindrucksvoll untermauert haben dies die sehr trockenen Jahre zwischen 2018 und 2020. Hier konnte etwa auf den Grünlandflächen nur die Hälfte der üblichen Schnitte durchgeführt werden. Auch die Zahl der Beweidungsdurchgänge mit einer kleinen Schafherde musste reduziert werden.

Dabei hatte es das artenarme, intensiv bewirtschaftete Wirtschaftsgrünland besonders stark getroffen. Bereits nach zwei trockenen Jahren war es Ende 2019 faktisch tot und musste neu eingesät werden. Im Vergleich zu diesen intensiv bewirtschafteten Flächen hielten sich die artenreichen Extensivgrünlandflächen deutlich besser und erholten sich bei guten Bedingungen wieder problemlos.

Wie sehr die Dürre der letzten Jahre dem Boden und damit auch der Ernte im Ackerbau langfristig zusetzt, zeigt folgende Beobachtung: Am Beginn des Experiments im Jahr 2013 befand sich der Grundwasserspiegel in einer Tiefe von 3 m, Ende 2020 waren es bereits 6 m! Obwohl das Jahr 2021 sogar überdurchschnittlich regenreich war, erholte sich dieser Grundwasserstand nur um wenige Zentimeter.

Auch der Weizen brachte am Standort Bad Lauchstädt im selben Jahr nur die Hälfte des Ertrags früherer Jahre. Das ist ein Zeichen dafür, dass die erschöpften Wasserreserven auch die Produktivität der Äcker nach immer häufiger auftretenden Trockenphasen noch sehr lange negativ beeinträchtigen.