HUMAX

Im Forschungsprojekt »HUMAX« werden verschiedene Maßnahmen zum Humusaufbau und zur Verbesserung des Bodenkohlenstoffgehalts in Kombinationen untersucht, um Synergien zu identifizieren und Anwendungsoptionen aufzuzeigen. Ein besonderes Merkmal ist die Anwendung in Agri-Photovoltaik-Anlagen (Agri-PV) und Agroforst-Systemen (AFS). Das Projekt kombiniert innovative Humusaufbaumethoden wie Zwischenfrüchte und Pflanzenkohle, um den Humusaufbau und die Kohlenstoffbindung zu maximieren. Die Effekte dieser Kombinationen auf den Bodenkohlenstoff und die Landwirtschaft werden analysiert, um ein modulares System zu entwickeln, das Landwirten hilft, optimale Maßnahmen für ihr Kohlenstoff- und Humusmanagement auszuwählen. Die Forschung am Fraunhofer ISE konzentriert sich dabei auf die systemische und mikroklimatische Analyse der Agri-PV-Systeme.

Bisher wurden mögliche Effekte der doppelten Flächennutzung durch Agri-PV-Anlagen auf den Bodenkohlenstoff-Gehalte kaum untersucht. Es konnten jedoch mikroklimatische Veränderungen nachgewiesen werden, was zu einer Reduktion des Wasserverbrauchs und zur Erhöhung der Bodenfeuchte führt, wodurch die Ernteerträge in heißen Jahren gesteigert werden konnten (vgl. Ergebnisse APV-RESOLA, FKZ 033L098AN). Daher ist zu erwarten, dass die teilweise Beschattung durch Agri-PV-Systemen sich auf das Mikroklima und damit auf den Boden und ggf. die mikrobielle Aktivität auswirkt. Die Verbindung mit AFS eröffnet neben dem Humusaufbau weitere Potenziale als Kohlenstoffsenke, da die Bäume und Sträucher Kohlenstoff in der ober- und unterirdischen Biomasse speichern und darüber hinaus noch ein großes Substitutionspotenzial durch die Holzprodukte und das beim Management der Gehölze anfallende Material mit sich bringen. Neben den Kohlenstoffspeichern in der Biomasse der Gehölzstrukturen konnte gezeigt werden, dass sich durch vielfältige Ökosystemfunktionen auch der Humusaufbau in den Gehölzstreifen deutlich steigern lässt (Seitz et al. 2017).

Die abgestorbene, organische Substanz im Oberboden, der Humus, besteht zu fast 60% aus Kohlenstoff und hat somit eine große Bedeutung für Lösungsstrategien zur Eindämmung des Klimawandels. Die landwirtschaftlichen Böden in Deutschland stellen mit 2,4 Mrd. Tonnen Kohlenstoff eine enorme Kohlenstoff-Senke dar (Jacobs et al. 2018). 

Abgesehen vom Klimaschutz kann ein erhöhter stabilisierter Humusgehalt auch die Bodeneigenschaften wie beispielsweise das Wasserinfiltrations- und -speichervermögen oder die Befahrbarkeit und Bearbeitbarkeit verbessern. Damit leisten der optimierte Kohlenstoffkreislauf und Humusaufbau einen wichtigen Beitrag zur Anpassung an den Klimawandel, vor allem im Sinne einer erhöhten Resilienz der Landwirtschaft gegenüber Extremwetterereignissen wie Starkniederschlägen und ausgedehnten Trockenperioden.Zwar sind schon viele Maßnahmen zum Humusaufbau bekannt und gut erforscht (Flessa et al. 2019), diese werden jedoch bisher überwiegend individuell betrachtet.

Da es bis dato in ganz Deutschland nur wenige Flächen mit Agri-PV-Anlagen oder AFS in einer Kombination mit unterschiedlichen humusaufbauenden Maßnahmen gibt, wurde für das Projekt »HUMAX« ein alternativer Ansatz für die Versuchsflächenanlage und -bewirtschaftung gewählt. Dieser baut auf den folgenden drei Säulen auf: