Höherer Grundwasserspiegel verwandelt Moor in CO₂-Senke

Moore gelten als stille Klimaschützer, doch viele dieser Flächen wurden über Jahrzehnte trockengelegt, um sie landwirtschaftlich nutzen zu können. Seitdem verlieren sie kontinuierlich CO₂. Dabei entscheidet vor allem der Wasserstand darüber, ob ein Moor zur Emissionsquelle wird – oder wieder als CO₂-Senke wirken kann.

Eine aktuelle Untersuchung aus Nordnorwegen zeigt nun, dass sich mit einem gezielten Anheben des Wasserstands im Moor die Klimabilanz deutlich verbessern lässt – teilweise so stark, dass aus einer Emissionsquelle wieder ein Kohlenstoffspeicher werden kann.

Hoher Grundwasserstand macht das Moor zur CO₂-Senke

In ihrem natürlichen Zustand sind Moore dauerhaft wassergesättigt. Im Boden herrscht Sauerstoffmangel. Abgestorbene Pflanzen zersetzen sich deshalb nur sehr langsam. Über Jahrtausende lagern sich so dicke Torfschichten an, die enorme Mengen Kohlenstoff binden.

Wird ein Moor entwässert, sinkt der Grundwasserspiegel. Sauerstoff dringt ein. Mikroorganismen beginnen, das organische Material schneller abzubauen. Der zuvor gespeicherte Kohlenstoff entweicht als CO₂ in die Atmosphäre.

Seit dem 17. Jahrhundert wurden große Moorflächen in Europa trockengelegt. Für nördliche, arktische Agrarmoore fehlten jedoch bisher verlässliche Daten.

Deutlich weniger Emissionen bei höherem Wasserstand

Im Pasvik-Tal in Nordnorwegen untersuchten die Forschenden 2022 und 2023 ein landwirtschaftlich genutztes Moor. Fünf Versuchsflächen spiegelten typische Bewirtschaftung wider: unterschiedliche Wasserstände, verschiedene Düngemengen und mehrere Ernten pro Saison.

Automatische Messkammern erfassten während der gesamten Vegetationsperiode mehrmals täglich CO₂, Methan und Lachgas. Insgesamt entstanden über 21.000 Einzelmessungen. Dadurch konnten auch kurzfristige Emissionsspitzen berücksichtigt werden.

Bei stark entwässerten Böden mit einem Grundwasserspiegel von 1,4 bis 1,6 Metern unter der Oberfläche verhielt sich das Moor wie eine deutliche Emissionsquelle. Wurde der Wasserstand jedoch auf 25 bis 50 Zentimeter unter der Oberfläche angehoben, änderte sich die Bilanz deutlich. „Bei diesen höheren Wasserständen blieben Methan- und Lachgasemissionen ebenfalls niedrig, was zu einer deutlich besseren Gesamtbilanz führte“, erklärt Studienleiter Junbin Zhao. „Unter solchen Bedingungen nahm das Feld sogar geringfügig mehr CO₂ auf, als es freisetzte.“

Arktisches Klima verlängert die Aufnahmephase

Ein entscheidender Faktor ist die Temperatur. Steigt die Bodentemperatur über etwa 12 Grad Celsius, nimmt der positive Effekt ab. Oberhalb von 15 Grad steigen CO₂- und Methanemissionen deutlich. „Der Effekt hoher Wasserstände ist in kühlen Klimazonen am größten“, sagt Zhao. In arktischen Regionen bleiben die Böden lange kühl. Gleichzeitig sorgen lange Sommernächte mit viel Licht für zusätzliche Stunden, in denen Pflanzen netto CO₂ aufnehmen.

Interessant ist ein weiterer Mechanismus: Bei höherem Wasserstand benötigt das System weniger Licht, um von einer Emissions- in eine Aufnahmephase zu wechseln. Dadurch beginnt die CO₂-Aufnahme früher am Tag. Dieser Effekt konnte die Gesamtaufnahme um bis zu 1,9 Tonnen CO₂ pro Hektar und Saison erhöhen.

Allerdings warnen die Forschenden auch vor den Folgen steigender Temperaturen. „Wenn sich die Böden weiter erwärmen, kann der Vorteil hoher Wasserstände schrumpfen“, so Zhao.

Drei Treibhausgase bestimmen die Klimabilanz

Ein höherer Wasserstand verlangsamt zwar den CO₂-Ausstoß. Doch andere Treibhausgase reagieren anders. Methan entsteht vor allem bei sehr nassen und warmen Bedingungen. Lachgas hängt stark von der Bodenfeuchte und der Düngung ab. „Ein Gas kann sinken, während ein anderes steigt. Deshalb ist die Gesamtbilanz entscheidend“, so Zhao. Deshalb wurden alle drei Gase gleichzeitig gemessen.

Im untersuchten Wasserstandsbereich von 25 bis 50 Zentimetern unter der Oberfläche blieben Methan und Lachgas vergleichsweise niedrig. Die Gesamtbilanz wurde klar vom CO₂ bestimmt.

Landwirtschaft entscheidet mit

Neben dem Wasserstand spielte auch die Bewirtschaftung eine Rolle. Mehr Dünger steigerte zwar das Pflanzenwachstum, veränderte die CO₂-Emissionen jedoch kaum. Deutlich stärker wirkte sich die Ernte aus. Wird das Gras geschnitten und abgefahren, verlässt gebundener Kohlenstoff das System. Selbst bei hohem Wasserstand verloren alle untersuchten Flächen netto Kohlenstoff.

„Wenn sehr häufig geerntet wird, kann mehr Kohlenstoff entnommen werden, als neu aufgebaut wird“, erklärt Zhao. „Die Torfschicht kann selbst bei hohem Wasserstand allmählich Kohlenstoff verlieren.“

Die Forschenden empfehlen deshalb, Wasserstand, Düngung und Ernte gemeinsam zu betrachten. Als möglicher Ansatz gilt die sogenannte Paludikultur. Dabei werden Pflanzen angebaut, die nasse Bedingungen tolerieren. So bleibt der Boden feucht, während dennoch Biomasse erzeugt wird.

So funktioniert Landwirtschaft auf nassem Moor

Konkrete Beispiele für Paludikultur gibt es bereits. Auf wiedervernässten Moorflächen wachsen etwa Schilf oder Rohrkolben. Beide Pflanzen vertragen dauerhaft hohe Wasserstände und liefern zugleich verwertbare Rohstoffe. Rohrkolben dient zum Beispiel als Dämmmaterial im Hausbau. Schilf wird für Reetdächer oder als Baustoff genutzt.

In Deutschland laufen dazu einige Pilotprojekte, wie im Gnarrenburger Moor in Niedersachsen. Dort wird Torfmoos gezielt angebaut, um fossilen Torf im Gartenbau zu ersetzen. Auch in anderen Bundesländern entstehen zudem größere Modellflächen, auf denen Rohrkolben und Schilf als Baustoffe und Energierohstoffe genutzt werden. Ziel dieser Projekte ist es, das Moor dauerhaft nass zu halten und gleichzeitig eine wirtschaftliche Nutzung zu ermöglichen.

Einheitliche Emissionswerte greifen zu kurz

Doch selbst bei ähnlicher Bewirtschaftung reagieren Moorflächen nicht überall gleich. Die Messungen in Nordnorwegen zeigen, wie stark sich einzelne Bereiche unterscheiden können – selbst innerhalb eines Feldes. Einige Parzellen nahmen CO₂ auf, andere setzten erhebliche Mengen frei.„Solche lokalen Unterschiede können die nationale Klimabilanz stark beeinflussen“, sagt Zhao. Einheitliche Emissionsfaktoren reichen deshalb oft nicht aus.

Für Länder mit großen Moorflächen, darunter auch Deutschland, heißt das konkret: Ein gezieltes Wassermanagement kann landwirtschaftlich genutzte Moore deutlich klimafreundlicher machen. Entscheidend bleiben jedoch Temperatur, Standortbedingungen und die Art der Nutzung.

Kurz zusammengefasst:

Ein entwässertes Moor setzt große Mengen CO₂ frei, doch bei einem Grundwasserstand von 25 bis 50 Zentimetern kann es wieder zur CO₂-Senke werden.
Temperatur und Nutzung entscheiden mit: Unter 12 Grad Bodentemperatur wirkt die Wiedervernässung besonders stark, während Hitze, intensive Düngung und häufige Ernte die Klimabilanz verschlechtern.
Langfristiger Klimanutzen entsteht nur durch kluges Management, bei dem Wasserstand, Bewirtschaftung und angepasste Pflanzenarten sorgfältig aufeinander abgestimmt sind.

Übrigens: Während Moore wieder zur CO₂-Senke werden können, verlor 2023 ausgerechnet der Amazonas zeitweise seine Speicherfunktion und setzte Millionen Tonnen Kohlenstoff frei. Wie Hitze und Dürre den größten Regenwald der Erde zur Quelle machten, mehr dazu in unserem Artikel.