Methanemissionen aus Reisfeldern werden entlang eines mittleren Jahrestemperatur‑Gradienten durch Kohlenstoffverfügbarkeit und Boden‑pH reguliert

Warum Reisfelder für das Klima wichtig sind

Reis ist ein Grundnahrungsmittel für Milliarden von Menschen, und ein großer Teil davon wird in überfluteten Feldern angebaut. Diese wassergesättigten Reisterrassen sind zudem bedeutende Quellen für Methan, ein starkes Treibhausgas, das das Klima kurzfristig deutlich stärker erwärmt als Kohlendioxid. Während sich das Klima erwärmt und die Nachfrage nach Reis steigt, möchten Wissenschaftler wissen, warum einige Felder weit mehr Methan freisetzen als andere und wie Veränderungen von Temperatur und Bodenbedingungen diese Emissionen in Zukunft verändern könnten.

Reisböden von kühlen Norden bis heißen Süden verfolgen

Die Forscher sammelten Böden aus 30 Reisfeldern in China, die sich von kühlgemäßigten Regionen im Norden bis zu tropischen Gebieten im Süden erstrecken. Anstatt die Gase direkt im Feld zu messen, brachten sie die Böden ins Labor, befeuchteten sie wieder und inkubierten sie unter gleichen warmen Bedingungen. So konnten sie tageswetterbedingte Unterschiede ausblenden und sich darauf konzentrieren, wie die Böden selbst reagieren. Über sechs Wochen maßen sie wiederholt, wie viel Methan jeder Boden produzierte, und analysierten gleichzeitig grundlegende Eigenschaften wie Säuregehalt, Gesamt‑Kohlenstoff und Stickstoff sowie die Aufteilung dieses Kohlenstoffs in stabilere oder leichter nutzbare Formen.

Schnelles Futter für Mikroben versus gebundener Kohlenstoff

Nicht jeder Bodenkohlenstoff ist für die methanbildenden Mikroben gleich verfügbar. Das Team unterschied einen „labilen“ Pool — Kohlenstoff, der sich im Wasser löst, in kleinen Partikeln vorliegt oder in lebenden Mikroben enthalten ist — und einen stabileren Pool, der fest an Minerale gebunden ist. Sie fanden heraus, dass die schnell verfügbaren Kohlenstofffraktionen tendenziell von Norden nach Süden zunahmen, während der stabile, mineralgebundene Kohlenstoff das umgekehrte Muster zeigte. Anders gesagt speichern südliche, wärmere Felder mehr Kohlenstoff in Formen, auf die Mikroben leicht zugreifen können, während nördliche, kühlere Felder einen größeren Anteil in gebundenen, langlebigeren Formen halten.

Wie viel Methan und wann es freigesetzt wird

Die Methanergebnisse spiegelten diese Kohlenstoffmuster wider. Böden aus tropischen und subtropischen Feldern erzeugten deutlich mehr Methan als Böden aus gemäßigten Regionen — im Mittel mehr als das Zehnfache während der Inkubationszeit und in Extremfällen über das Hundertfache. Spitzenemissionsraten und der Zeitpunkt dieser Spitzen variierten ebenfalls stark zwischen den Standorten. Die Böden mit den höchsten Emissionen erreichten starke Methanausbrüche einige Tage bis zwei Wochen nach der Überflutung, während schwach emittierende Böden nur kleine, langsame Anstiege zeigten. Die Studie zeigte, dass die Größe des gelösten Kohlenstoffpools der Hauptfaktor dafür war, wie viel Methan sich anhäufte, während ein langsamer abbauender partikulärer Pool mithalf, den Zeitpunkt des Spitzenwerts zu bestimmen, indem er die Mikroben über die Zeit kontinuierlich versorgte.

Die verborgenen Rollen von Boden­säure und Temperatur

Klima und Bodenchemie beeinflussten Methan hauptsächlich, indem sie diese Kohlenstoffpools und die Mikroben, die sie nutzen, formten. Mit statistischen Modellen stellten die Autorinnen und Autoren fest, dass höhere langfristige Temperaturen dazu neigen, mehr gelösten Kohlenstoff und verfügbaren Stickstoff in Böden aufzubauen, was wiederum methanproduzierende Mikroben antreibt. Der Boden‑pH wirkte in die andere Richtung: sauerere Böden förderten höheren gelösten Kohlenstoff und mikrobielle Biomasse, während alkalischere Böden diese Komponenten tendenziell dämpften. Zusammengenommen erklärten diese indirekten Effekte von Temperatur und Boden‑pH nahezu zwei Drittel der Unterschiede in den Methanemissionen zwischen den Standorten, obwohl alle Böden bei der gleichen Labortemperatur inkubiert wurden.

Was das für Reis und das Klima bedeutet

Für Nicht‑Fachleute ist die Kernbotschaft: Entscheidend für das Klima ist nicht nur, wie viel Kohlenstoff ein Reisfeld enthält, sondern wie „zugänglich“ dieser Kohlenstoff für Mikroben ist und wie Bodenbedingungen das mikrobielle Leben lenken. Wärmere Klimazonen und bestimmte Bodenchemien verlagern mehr Kohlenstoff in leicht verfügbares „Schnellfutter“ für Mikroben und erhöhen so die Methanfreisetzung aus überschwemmten Reisfeldern. Dieses tiefere Verständnis kann helfen, Modelle zur Abschätzung künftiger Methanemissionen zu verbessern und Bewirtschaftungspraktiken — etwa Wasserführung, Ernterückstände und Düngemitteleinsatz — zu steuern, die darauf abzielen, Reis anzubauen und gleichzeitig seinen Klimaeinfluss zu begrenzen.

Zitation: Yusong, D., Jiawei, C., Huabin, L. et al. Methane emissions from rice paddies are regulated by carbon availability and soil pH along a mean annual temperature gradient. Sci Rep 16, 14129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43940-8

Schlüsselwörter: Reisfelder, Methan, Bodenkohlenstoff, Klimawandel, Treibhausgase