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Haufenweise Klimagase - Weidende Rinder verwandeln Boden in Methanquelle

10.10.2007
Die Kuh als Klimakiller: Diese unrühmliche Rolle der an sich friedfertigen Vierbeiner ist hinlänglich bekannt. Denn die Tiere produzieren bei der Verdauung Methan, das kontinuierlich ausgestoßen wird.

Ein Team deutscher Wissenschaftler von Institut für Bodenökologie des GSF - Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit (Helmholtz-Gemeinschaft) und tschechischer Kollegen von der Akademie der Wissenschaften in Budweis konnte nun aber zeigen, dass Rinder auch die Produktion des Klimagases durch Mikroben im Boden ankurbeln können.

Dieser Effekt lässt sich vor allem dann beobachten, wenn die Tiere die kalte Jahreszeit nicht ausschließlich im Stall verbringen, sondern auf Winterweiden gehalten werden. Die auf einem tschechischen Gehöft durchgeführte Studie wies nach, dass für diesen Vorgang zwei Faktoren entscheidend sind: die Menge und Qualität an organischem Material aus den Exkrementen und die starke Verdichtung des Bodens durch das Gewicht der Rinder. Diese Veränderungen führen dazu, daß sich methanproduzierende Mikroorganismen aus dem Magen-Darm Trakt der Tiere in den Böden etablieren können und gleichzeitig der Prozess der Methanoxidation gehemmt wird.

Grasflächen, die nicht intensiv landwirtschaftlich genutzt werden, gelten im Allgemeinen als Senken für die Treibhausgase Methan, Kohlendioxid und Lachgas. Das kann sich aber ändern, wenn eine intensive Bewirtschaftung der Weiden mit Rindern erfolgt. Allerdings ist bekannt, dass auch gut durchlüftete Böden das Potential zur Methanproduktion haben. Daher sollte im Rahmen der Studie untersucht werden, inwieweit die Überwinterung von Rindern auf Weiden dieses Potential stimuliert und Grünlandböden tatsächlich zu einer Methanquelle werden. Aus Gründen des Tierschutzes wird die Haltung von Rindern im Winter auf Weiden -mit der Möglichkeit in einem Stall zu schlafen beziehungsweise dort das Futter zu bekommen - zunehmend populärer. "Die Überwinterung der Rinder ist zumindest im Ökolandbau in ganz Mitteleuropa ziemlich verbreitet", berichtet Dr. Schloter, der Leiter der Studie. "Man sagt, dass die Tiere dank der Bewegung im Freien weniger anfällig gegenüber Infektionskrankheiten sind und deshalb weniger Antibiotika eingesetzt werden müssen. Bewiesen ist dieser Zusammenhang allerdings nicht."

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Die Untersuchung wurde auf einem landwirtschaftlichen Gut in Südböhmen durchgeführt. Das etwa vier Hektar große Areal wird seit 1995 für die Überwinterung von etwa 90 Kühen von Oktober bis Anfang Mai genutzt. "Am Ende dieser Saison konnten wir die Auswirkungen der Überwinterung auf den Boden deutlich sehen", so Schloter. Anders als auf typischen Sommerweiden, auf denen sich die Tiere gleichmäßig verteilen, hielten sich die Tiere auf den Winterweiden bevorzugt in der Nähe des Futterhauses auf. Dadurch war in diesem Bereich keine Vegetation mehr sichtbar und der Boden stark verdichtet. Zusätzlich war dieser Bereich durch einen sehr hohen Eintrag von organischer Substanz aus den Exkrementen der Tiere gekennzeichnet. In weiter entfernten Arealen waren die Auswirkungen weit weniger drastisch.

Durch die intensive Beweidung in den stallnahen Bereichen kam es zu einem deutlichen Anstieg der Methanemissionen über den gesamten Winterzeitraum. Diese lagen fast 1000-fach höher im Vergleich zu Kontrollflächen auf denen keine Rinder gehalten wurden. Die Methanoxidation ist der Stoffwechselweg, der zum Abbau des Methans führen kann. Interessanterweise war der Prozess der klassischen, der so genannten aeroben, Methanoxidation in den intensiv beweideten Böden gehemmt. Das ist laut Schloter auf die hohen Mengen an Harnstoff im Boden zurückzuführen. Die Wissenschaftler konnten ferner zeigen, dass sich Mikroorganismen aus dem Magen-Darm-Trakt der Rinder im Boden etablieren und Teile der vorhandenen Mikroflora verdrängen konnten. Wie die bereits im Boden vorhandenen Mikroben profitierten auch die Neuankömmlinge von den günstigen Umweltbedingungen im Boden, etwa das reichhaltige organische Material.

Obwohl die Tiere im Sommer und Herbst auf anderen Weiden gehalten wurden, änderte sich die Zusammensetzung der Mikroflora in den stark überweideten Gebieten kaum. Allerdings nahmen die Methanproduktionsraten in diesen Monaten deutlich ab, da der kontinuierliche Eintrag von organischem Material fehlte. "Wir werden das Projekt weiterführen, auch weil wir Auswirkungen auf den Stickstoffkreislauf vermuten", so Schloter. "Außerdem haben wir möglicherweise einen sehr seltenen Prozess in den stark belasteten Böden nachgewiesen, die anaerobe Methanoxidation. Insgesamt lässt sich sagen, dass eben jede landwirtschaftliche Maßnahme ihre positiven und negativen Auswirkungen hat. Was jeweils mehr wiegt, ist aber eine gesellschaftliche, keine wissenschaftliche Frage."

Veröffentlichung: Radl, V., Gattinger, A., Chronoakova, A., Nemcova, A., Cuhel, J., Simek, M., Schloter, M., Elhottova., D.: Effects of cattle husbandry on abundance, diversity and activity of methanogenic archaea in upland soils, Nature - ISME 1, 447 - 452 (2007).

Kontakt zur GSF-Pressestelle:

GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit
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Michael van den Heuvel | idw
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