Un(der)explored links between plant diversity and particulate and mineral-associated organic matter in soil

Warum die Vielfalt der Pflanzen auf einem Feld wichtig ist

Wenn wir an Maßnahmen gegen den Klimawandel denken, kommen einem oft Wälder und Felder in den Sinn, die wie riesige Staubsauger Kohlendioxid aufnehmen. Doch ein großer Teil dieses Kohlenstoffs bleibt nicht in Blättern oder Holz; er verschwindet im Boden. Dieser Artikel untersucht, wie die Anzahl und Mischung von Pflanzenarten an der Oberfläche beeinflussen können, wie viel Kohlenstoff der Boden binden kann und wie lange dieser Kohlenstoff dort verbleibt. Solche Erkenntnisse können Landwirtinnen und Landwirte, Forstleute und Flächenmanagerinnen und -manager dabei helfen, Böden zu stabileren und verlässlicheren Kohlenstoffspeichern zu machen.

Zwei versteckte Kohlenstoffspeicher unter unseren Füßen

Die Autorinnen und Autoren konzentrieren sich auf zwei Hauptformen organischer Bodensubstanz. Die eine ist die partikuläre organische Substanz (POM), bestehend aus erkennbaren Stücken abgestorbener Wurzeln und Blätter, die nur teilweise abgebaut sind. POM ist relativ „schneller“ Kohlenstoff: Er kann sich rasch anreichern, aber auch schnell verloren gehen, wenn Bedingungen den schnellen Abbau begünstigen. Die andere Form ist die an Minerale gebundene organische Substanz (MAOM), bei der winzige organische Fragmente an Bodenkörner oder in sehr kleinen Bodenaggregate eingeschlossen sind. MAOM hält Kohlenstoff tendenziell über Jahrzehnte bis Jahrhunderte. Der Artikel argumentiert, dass man, um zu verstehen, wie Pflanzenvielfalt den gesamten Bodenkohlenstoff beeinflusst, separat betrachten muss, was sie für diese beiden sehr unterschiedlichen Speicher bewirkt und wie nahe ein Boden an seiner Kapazität zur Speicherung von MAOM ist.

Wie unterschiedliche Pflanzenarten das Bodenleben und Kohlenstoffflüsse verändern

Artenreichere Pflanzengemeinschaften produzieren in der Regel mehr Biomasse ober- und unterirdisch und liefern damit mehr Streu und Wurzeln in den Boden. Unterschiedliche Mischungen können den Abbau von abgefallenen Blättern verlangsamen, wenn chemische Verbindungen verschiedener Arten die Zersetzer stören, oder ihn beschleunigen, wenn sie günstigere Feuchte- und Nährstoffbedingungen schaffen. Gleichzeitig ernährt eine größere Vielfalt an Wurzeln und Wurzelexsudaten (die zucker‑ und andere Verbindungen, die lebende Wurzeln abgeben) eine zahlreichere und oft vielfältigere Gemeinschaft von Mikroben und Bodenorganismen. Regenwürmer und andere „Bioturbatoren“ ziehen Oberflächenstreu tiefer in den Boden, während Mikroben Pflanzenmaterial in ihre eigene Biomasse umwandeln und beim Absterben Rückstände hinterlassen, die zu MAOM werden können. Auf diese Weise beeinflusst Pflanzenvielfalt nicht nur, wie viel Kohlenstoff in den Boden gelangt, sondern auch, wie er umgewandelt wird und wo er endet.

Die Bedeutung des Bodentyps und ungenutzter Speicherkapazität

Die gleiche Änderung in der Pflanzenvielfalt hat nicht überall die gleiche Wirkung. Die Autorinnen und Autoren schlagen vor, dass Pflanzenvielfalt den Bodenkohlenstoff am stärksten erhöht, wo Böden nach organischen Einträgen „hungrig“ sind und noch viele freie Mineraloberflächen für die Bildung von MAOM besitzen, etwa in neu gebildeten Böden, degradierten Agrarflächen oder in tieferen Schichten. In diesen Situationen kann artenreichere Vegetation sowohl POM als auch MAOM steigern. In älteren, kohlenstoffreichen Böden, die bereits nahe an ihrer MAOM-Speicherkapazität sind, fügt zusätzliche Pflanzenvielfalt möglicherweise weiterhin Kohlenstoff hinzu, aber hauptsächlich durch den Aufbau von POM. Dort sind Gewinne kleiner und leichter zu verlieren, weil POM gegenüber schnellen Verlusten bei veränderten Bedingungen anfälliger ist.

Wenn mehr Vielfalt nicht mehr Kohlenstoff bedeutet

Pflanzenvielfalt kann auch Prozesse anstoßen, die einige der Zugewinne wieder aufheben. Indem sie das Mikroklima stabilisiert — Böden feuchter hält und die Temperaturen ausgleicht — kann sie Bedingungen schaffen, die Mikroben ein stärkeres Ausatmen von Kohlendioxid ermöglichen. Mehr gelöste organische Substanz aus Wurzeln und zersetzender Streu kann an Minerale binden und MAOM aufbauen, sie kann aber auch ältere organische Substanz abtransportieren und so deren Abbau erleichtern. In kalten, POM-reichen Böden, etwa in hoch-latitudinalen Regionen oder Permafrostgebieten, kann Erwärmung und die Verbesserung mikrobieller Lebensbedingungen den Verlust von POM schneller beschleunigen, als MAOM aufgebaut wird. Folglich können dort Zunahmen der Pflanzenvielfalt zu geringeren als erwarteten Zuwächsen oder sogar zu Verlusten des gespeicherten Bodenkohlenstoffs führen.

Was das für Landmanagement und Klima bedeutet

Der Artikel schließt, dass Pflanzenvielfalt ein wirkungsvolles Steuerinstrument dafür ist, wie viel Kohlenstoff Böden speichern können, ihre Effekte aber stark von Bodeneigenschaften, Klima und verbleibender ungenutzter Speicherkapazität abhängen. Um wirksame Klima- und Bodenmanagementstrategien zu entwickeln, brauchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehr Langzeitexperimente, die POM und MAOM getrennt über Gradienten von Pflanzenvielfalt, Bodentypen und Umweltbedingungen verfolgen. Für Laien ist die Hauptbotschaft klar: Der Schutz und die Wiederherstellung artenreicher Pflanzengemeinschaften kann helfen, gesündere, kohlenstoffreichere Böden aufzubauen — aber nur, wenn dies bedacht auf die richtigen Landschaftstypen abgestimmt wird.

Zitation: Angst, Š., Angst, G., Mueller, K.E. et al. Un(der)explored links between plant diversity and particulate and mineral-associated organic matter in soil. Nat Commun 16, 5548 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-60712-6

Schlüsselwörter: Boden-Kohlenstoff, Pflanzenvielfalt, Biologische Vielfalt, Klimawandel, Ökosystem-Restaurierung