Methan liegt in der Luft – Waldboden als Klimaretter

Das untersucht die Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA) im Projekt SaMS: Soils as Methane Sinks. Es nimmt diese wichtige ökologische Funktion des Waldbodens zum Methanabbau genau unter die Lupe.

Methan ist das bedeutendste Treibhausgas nach CO₂ und etwa 25-mal wirksamer. Deshalb tragen bereits geringe Mengen bedeutend zur globalen Erderwärmung bei. Waldböden bieten Bakterien einen idealen Lebensraum, in dem sie dieses atmosphärische Methan aktiv aufnehmen und verstoffwechseln können. Man spricht von „Methanotrophie“, da sich die Bakterien buchstäblich von Methan ernähren. Auf unserer Erde sind Waldböden daher das wichtigste Ökosystem, das die großen Mengen an Methan, die durch uns Menschen an die Atmosphäre abgegeben werden, reduzieren kann.

Mit der Umwandlung von Böden in landwirtschaftliche Flächen verlieren metanotrophe Bakterien durch Bodenbearbeitung und Stickstoffdünger mehr und mehr die Fähigkeit, Methan abzubauen. Daher ist der Methanabbau in landwirtschaftlichen Böden deutlich geringer als im Wald. Die Methansenke Waldboden gilt bisher als intakt. Diese Annahme beruht allerdings vor allem auf einem Mangel an Daten, insbesondere über einen langen Messzeitraum.

Dieses Messverfahren über einen langen Zeitraum zu betreiben, ist aufwendig: Aufgrund des hohen Energie-, Personal- und Zeitbedarfs beschränken sich die meisten Messprojekte zum Methanabbau in Böden auf wenige Jahre, wenn überhaupt. Ein weiteres Problem: Langfristige Kammermessungen beeinflussen den Boden stark. Dann stellt sich am Ende die Frage, ob der untersuchte Waldboden noch derselbe ist wie zu Beginn der Messung und ob alle beobachteten Veränderungen wirklich nur von äußeren Umwelteinflüssen herrühren – oder durch die Kammermessung selbst. 

Im Projekt SaMS werden diese Langzeitreihen jetzt erstmalig in ihrer Gesamtheit ausgewertet. Zusätzliche Kammermessungen der letzten anderthalb Jahre auf allen Messflächen zu verschiedenen klimatischen Bedingungen validieren die Langzeitmessreihen. Die FVA hat zudem das Glück, dass Alexander Schengel, der bereits Anfang der 90er Jahre die ersten Gasproben im Labor untersucht und die Messmethodik mitentwickelt und optimiert hat, auch heute noch in diesem Bereich arbeitet, was ein entscheidender Faktor für die Kontinuität und Qualität der Langzeitmessungen darstellt.

Kurzfristige Einflussfaktoren auf methanotrophe Bakterien und ihre Aktivität sind bereits bekannt. Im Sommer läuft der Methanabbau etwa deutlich schneller ab als im Winter. Entscheidend aber ist die Frage: Hat im Waldboden im Sommer vor 20 Jahren bereits ein ähnlicher Methanabbau wie heute stattgefunden? Und falls nicht: Woran liegt das?

Ob und wie viel Methan im Boden abgebaut werden kann, hängt insbesondere von der Bodenfeuchte und der Temperatur des Oberbodens ab, dem Bereich in dem die meisten Bakterien und Mikroorganismen zu finden sind. Temperatur und Feuchte des Bodens sind aber auch die Parameter, die sich mit fortschreitendem Klimawandel stark verändern werden. Der Methanabbau im Waldboden zeigt klar, wie die methanotrophen Bakterien Einfluss auf das Klima nehmen, indem sie den Treibhauseffekt durch den Abbau von Methan verringern. Es bleibt aber die Frage, ob oder ab wann das Klima auch einen entscheidenden Einfluss auf die Bakterien hat.

Unabhängig von klimatischen Einflussfaktoren können im Methanabbau auch Unterschiede zwischen den Messflächen beobachtet werden. Denn die Bewirtschaftungsintensität, die Bodenart, der Nährstoffeintrag mit dem Niederschlag oder die vorherrschende Baumart und vor allem auch (noch) unbekannte Faktoren beeinflussen die Bakterienzusammensetzung im Boden und damit auch die Menge an Methan, die veratmet wird. So wird vermutet, dass in Laub- und Mischwäldern deutlich mehr Methan abgebaut werden kann als in Nadelwäldern, da sich die in der Nadelstreu enthaltenen ätherischen Öle negativ auf den Abbau auswirken. Daher ist auch im Hinblick auf den Erhalt der Methansenke ein Waldumbau hin zu Mischwäldern erstrebenswert.

Im Projekt SaMS sollen zwar bereits stattgefundene Veränderungen identifiziert werden, aber auch wie sich der zunehmende Klimawandel – vor allem die Zunahme von Starkniederschlägen oder Dürreereignissen – auf die Methansenkenfunktion des Waldbodens auswirken wird.

Studien aus den USA zeigten eine deutliche Abnahme dieser Senkenleistung, jedoch mit deutlich geringerer Datengrundlage. Ob dieser Trend auch in unseren Waldböden auftritt, werden erst die Projektergebnisse Anfang 2024 eindeutig zeigen können – eine generelle Abnahme ist derzeit aber noch nicht erkennbar. Trotzdem besteht die Sorge, dass dies mit zunehmendem Klimawandel nicht so bleiben könnte. Vor allem in den letzten Jahren hatten die Wälder mit großer Trockenheit und Hitze zu kämpfen, wodurch viel Wald abgestorben ist. Das Ziel ist deshalb: die Wälder so zu erhalten, dass sie im Boden und im Holz langfristig viel CO₂ binden und Mikroorganismen weiterhin einen gesunden Lebensraum bieten können.