Kann man den Gemüsegarten der Schweiz retten, indem man ihn aufschüttet?

Autoren: Ciriaco McMackin, Markus Egli
_{DOI: 10.5281/zenodo.21296482}

Durchquert man die Region zwischen dem Bielersee, dem Murtensee und dem Neuenburgersee, breiten sich einem Felder über viele Kilometer mit Kohl, Karotten, Zwiebeln und Lauch aus. Diese idyllischen Felder verbergen ein Problem, das Landwirte, Wissenschaftler*innen und politische Entscheidungsträger*innen nicht länger ignorieren können. Die zahlreichen Entwässerungen, die die Entwicklung der Region ermöglichten, und die intensive landwirtschaftliche Gemüseproduktion führten zu einem massiven Abbau organischer Böden und Torf. Das organische Material begann sich vor mehr als 11'000 Jahren anzusammeln. Diese jahrtausendealte organische Materie häufte sich unter wassergesättigten und sauerstoffarmen Bedingungen an. Bei der Entwässerung wurde Sauerstoff in die Böden gebracht. Durch Pflügen und Einbringen von Nährstoffen begann sich die organische Materie rasch abzubauen. Im Verlauf der letzten rund 100 Jahre sind stellenweise 2 bis sogar 4 Meter vom ursprünglichen Torf oder organischen Böden verschwunden.

Torfböden sind ein bedeutender Kohlenstoffspeicher: einmal verschwunden, lässt sich der Prozess in menschlicher Zeitskala nicht mehr umkehren. Die klimatischen Folgen dieser Transformation sind heute unbestreitbar. Wenn organische Böden entwässert und gepflügt werden, wird der alte und gespeicherte Kohlenstoff oxidiert, was grosse Mengen an CO₂ freisetzt. Landwirtschaftlich genutzte Torfmoore, die einst als Kohlenstoffsenken wirkten und über Tausende von Jahren mehr Kohlenstoff ansammelten als abgaben, sind zu Kohlenstoffquellen geworden. Darüber hinaus beeinträchtigt die Degradation organischer Böden auch ihre physikalische Struktur: In einigen Gebieten verringert sie die Wasserinfiltration und erhöht damit das Überschwemmungsrisiko nach Starkniederschlägen.

Im Kampf gegen diesen Kohlenstoffverlust gilt die Wiedervernässung als wissenschaftlich wirksamste Methode. Sie würde langfristig eine erneute Kohlenstoffansammlung ermöglichen, die Biodiversität fördern und den Weg für angepasste Kulturen wie den Reisanbau ebnen. Diese Methode ist jedoch nicht ohne grosse Kompromisse möglich, da sie die Böden tiefgreifend verändert und landwirtschaftliche Betriebe vor echte Herausforderungen stellt — Betriebe, die bereits durch ein angespanntes wirtschaftliches und politisches Umfeld geschwächt sind. Im Seeland wird eine Alternative vorgeschlagen, die darauf abzielt, den Grundwasserspiegel weiter zu senken. Dies würde die Fortsetzung der aktuellen Landwirtschaft besser ermöglichen, auf Kosten einer beschleunigten Degradation der verbleibenden Böden. An der Schnittstelle dieser beiden Optionen liegt die Aufschüttung. Diese besteht darin, eine mineralische Schicht auf die organischen Horizonte aufzubringen. Sie verspricht eine konventionelle Landwirtschaft aufrechtzuerhalten und die CO₂-Emissionen zu reduzieren.

Aufschüttungen werden im Seeland seit Jahrzehnten praktiziert mit dem Hauptziel, das Bodenniveau über dem Grundwasserspiegel anzuheben und so schweren Fahrzeugen den Zugang zu den Flächen zu ermöglichen. Erst in jüngerer Zeit hat sich die Aufmerksamkeit auf ihre Auswirkungen auf die Kohlenstoffdynamik gerichtet. Im Rahmen einer Dissertation und weiterer Arbeiten untersuchten wir die Böden an insgesamt 10 Standorten mit und ohne Aufschüttung auf ihre chemisch-physikalische Beschaffenheit. Zudem wurden die CO₂-Flüsse an 3 aufgeschütteten und 3 unbelassenen Standorten im Detail erfasst. Die Flux-Messungen erfolgten im Feld mit einem LICOR Gerät. Die aufgeschütteten Standorte im Seeland zeigen etwas geringere CO₂-Emission als benachbarte, nicht aufgeschüttete organische Böden. Die CO₂-Flüsse wurden über die beobachteten Zeitspannen (Sommer/Winter) um rund 25% reduziert.
 

Andere Studien im Rheintal haben keine deutliche Reduktion gezeigt, was die Schwierigkeit unterstreicht, universelle Schlussfolgerungen aus einem System zu ziehen, das so stark von der lokalen Geschichte, der Grundwasseraktivität und den Bewirtschaftungspraktiken geprägt ist. Was jedoch von Standort zu Standort konstant bleibt, ist,  dass selbst mit Aufschüttungen der darunterliegende organische Boden die Hauptquelle der CO₂-Emissionen bleibt. Mittels Isotopenanalyse (¹⁴C und δ¹³C) wurde festgestellt, dass mehr als die Hälfte des CO₂ aus dem darunterliegenden organischen Boden stammt und der Rest aus der eigentlichen Aufschüttung selbst. Eine Emissionsreduktion ist zwar messbar. Eine Aufschüttung ist aber keine definitive Lösung – sie verzögert den Abbau der aufgeschütteten organischen Böden erheblich, verhindert ihn aber nicht vollständig.

Über den Kohlenstoff hinaus verdient das aufgeschüttete Material selbst besondere Aufmerksamkeit — denn es wird die Zukunft dieser Böden bestimmen. Die heute eingebrachte Mineralschicht wird die Oberflächenschicht von morgen sein. Ein Schlüsselparameter für die Qualität der neuen Böden ist die Bildung von organomineralischen Verbindungen — ein Prozess, bei dem sich Mineralpartikel, insbesondere Tonmineralien, an organische Materie binden und diese vor dem Abbau schützen. Die verfügbaren Daten mahnen jedoch zur Geduld: Selbst an den ältesten Standorten der Region im Seeland — einige davon wurden in den 1970er Jahren angelegt — bleibt die Bildung von solchen organomineralischen Aggregaten begrenzt. Auch nach mehr als 50 Jahren, sind organomineralischen Verbindungen erst in ihren Ansätzen vorhanden. Sehr oft bleiben mineralische und organische Partikel als Einzelteile ohne Verknüpfung zueinander im Boden über lange Zeit bestehen. Die Prozesse benötigen Jahrzehnte, wenn nicht Jahrhunderte. Politische Zyklen warten selten so lange.

Diese Forschung zeigt, dass mineralische Aufschüttungen das Potenzial haben, die Bildung von organomineralischen Assoziationen in organischen Böden einzuleiten. Diese nehmen aber jedoch mehr Zeit in Anspruch als erwartet. Insgesamt sind die CO₂-Emissionen etwas niedriger. Die bedeckten organischen Böden bauen sich leider weiter ab, jedoch erheblich langsamer. Umfangreichere Messungen der CO₂- und anderer Treibhausgasemissionen, kombiniert mit einem besseren Verständnis der Grundwasserbewirtschaftung, würden das Bild zusätzlich schärfen. Die schwarzen Böden des Seelands haben eine jahrtausendalte Geschichte. Der weitere Verlauf dieser Geschichte steht in einem starken Zusammenhang mit der Nutzung der Böden und den getroffenen Massnahmen.

Ciriaco McMackin, Markus Egli
Universität Zürich
Geographisches Institut