Zeitliche Dynamik des organischen Kohlenstoffs im Boden nach Landnutzungsänderung in der gemäßigten Zone - Kohlenstoffreaktionsfunktionen als Modellansatz

Die Landnutzungsänderung (LUC) ist ein wesentlicher Treiber für das Gleichgewicht der Bestände an organischem Kohlenstoff im Boden (SOC) und den globalen Kohlenstoffkreislauf. Die zeitliche Dynamik des SOC nach LUC ist besonders wichtig in gemäßigten Systemen mit langer Reaktionszeit. Auf der Grundlage von 95 zusammengetragenen Studien, die 322 Standorte in der gemäßigten Zone abdecken, wurden Kohlenstoffreaktionsfunktionen (CRFs) abgeleitet, um die zeitliche Dynamik des SOC nach fünf verschiedenen LUC-Typen (durchschnittliche Bodentiefe von 30±6 cm) zu modellieren. Die Etablierung von Grasland führte zu einem langanhaltenden Kohlenstoffsenker mit einer relativen Bestandsänderung von 128±23% und Aufforstung ehemaliger Ackerflächen zu einem Senker von 116±54%, 100 Jahre nach LUC (Mittelwert±95% Konfidenzintervall). Innerhalb von 120 Jahren wurde kein neues Gleichgewicht erreicht. Im Gegensatz dazu gab es nach der Aufforstung von Graslanden keinen SOC-Senker, und 75% aller Beobachtungen zeigten SOC-Verluste, selbst nach 100 Jahren. Nur im Waldboden gab es eine Kohlenstoffakkumulation von 0,38±0,04 Mg ha−1 yr−1 in Aufforstungen, die sich nach 100 Jahren auf 38±4 Mg ha−1 labilen Kohlenstoff summierte. Der Kohlenstoffverlust nach Abholzung (−32±20%) und der Umwandlung von Grasland in Ackerland (−36±5%) waren schnell, wobei ein neues SOC-Gleichgewicht nach 23 bzw. 17 Jahren erreicht wurde. Die Änderungsrate des SOC nahm mit Temperatur und Niederschlag zu, während sie mit der Bodentiefe und dem Tonanteil abnahm. Änderungen des SOC im Unterboden folgten dem Trend der Änderungen des SOC im Oberboden, waren jedoch geringer (25±5% der gesamten SOC-Änderungen) und mit einer hohen Unsicherheit aufgrund einer begrenzten Anzahl von Datensätzen behaftet. Als einfacher und robuster Modellansatz bieten die entwickelten CRFs ein leicht anwendbares Werkzeug zur Schätzung von SOC-Bestandsänderungen nach LUC, um die Treibhausgasberichterstattung im Rahmen der UNFCCC zu verbessern.