Paulsen - Der biologische Kohlenstoffvorrat der Schweiz

Jens Paulsen
Der biologische Kohlenstoffvorrat der Schweiz

1995
136 Seiten
Verlag Rüegger AG, Chur, Zürich
Durch den hohen und stetig anwachsenden Verbrauch von fossilen Brenn- und Treibstoffen werden grosse Mengen CO₂ in die Umwelt abgegeben. Diesem Gas wird ein wesentlicher Anteil am Treibhauseffekt der Atmosphäre zugeschrieben. Da die Konzentration von CO₂ stetig zunimmt, wird eine allgemeine Klimaerwärmung mit zur Zeit noch unabsehbaren Folgen für Mensch und Umwelt erwartet. Deshalb haben sich die Industriestaaten durch die Unterzeichnung der UN-Klimakonvention von Rio de Janeiro 1992 verpflichtet, ihre CO₂-Emissionen einzuschränken. Nun ist CO₂ ein normales Stoffwechselprodukt aller Lebewesen. Es wird von Mensch und Tier ausgeatmet und bei allen Abbauvorgängen freigesetzt. Die grünen Pflanzen nehmen es aus der Luft auf, um ihre Biomasse aufzubauen. Das CO₂ in der Luft steht deshalb in fortwährendem Austausch mit den grossen biologischen Kohlenstoffvorräten in der pflanzlichen Biomasse und den Böden. Die Treibhauseffekt-Problematik kann deshalb nicht losgelöst von biologischen Aspekten diskutiert werden.
Aus biologischer Sicht hat das Thema «Treibhausproblematik» drei Aspekte:
Welche Kohlenstoffmengen befinden sich in der Vegetation, und wie ist die Verteilung dieser Vorräte?
Sind die verschiedenen Ökosysteme eine zusätzliche Quelle von CO₂, oder wird das durch technische Prozesse freigesetzte Kohlendioxid zum Teil festgelegt und so aus der Atmosphäre ferngehalten?
Kann in der Vegetation durch geeignete Bewirtschaftung CO₂ gebunden werden?
Ohne genaue Kenntnis der Kohlenstoffvorräte und flüsse ist es nicht möglich, Massnahmen des CO₂-Managements zu beurteilen und zu diskutieren. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein detailliertes und vollständiges Inventar der biologischen Kohlenstoffvorräte der Böden und der Vegetation der Schweiz vorgestellt, welches als Grundlage hierzu dienen kann. Die Umsätze der Vegetation werden mit den Kohlenstoffmengen verglichen, welche durch den Verbrauch fossiler Energieträger umgesetzt werden.
Da es keine Statistiken und Inventare gibt, welche sich direkt auf den Kohlenstoffgehalt beziehen, können die Vorräte nicht auf direktem Weg ermittelt werden. Über viele Bodennutzungstypen sind zudem gar keine oder nur unvollständige Informationen verfügbar. Der in der Vegetation gespeicherte Kohlenstoff wurde berechnet, indem jede der in der Schweizerischen Arealnutzungsstatistik ausgewiesenen 69 Flächeneinheiten auf der Basis von Literaturdaten einzeln nach dem Kohlenstoffvorrat pro Fläche bewertet wurde. Für die Bewertung der Wälder diente das Schweizerische Landesforstinventar als Datengrundlage. Die Vorräte in den Böden wurden auf der Basis der Schweizerischen Bodeneignungskarte erhoben, welche die Flächen an teile der verschiedenen Bodentypen am Gesamtareal der Schweiz ausweist. Die in der Legende genannten typischen mittleren prozentualen Humusgehalte des Oberbodens wurden mit Literaturdaten von vollständigen Bodenprofilen des gleichen Typs und weiteren Angaben aus der Legende zur Bodeneignungskarte in Kohlenstoffmasse pro Fläche umgerechnet. Für die Abschätzung der Streuvorräte des Waldes wurden die Ergebnisse einer eigenen Untersuchung herangezogen.
Der Vorrat auf dem gesamten geographischen Hoheitsgebiet der Schweiz erreicht insgesamt 600 Millionen Tonnen Kohlenstoff; davon sind drei Viertel (74%) in den Böden enthalten. Dies entspricht einem durchschnittlichen Vorrat von rund 14.5 kg Kohlenstoff pro Quadratmeter Fläche. Vom Kohlenstoff in der Vegetation selbst (150 Mio. t) befinden sich 90% im Wald, der in der Phytomasse mehr als das zwanzigfache an Kohlenstoff speichert als eine gleich grosse Grünlandfläche. Der Anteil der landwirtschaftlichen Nutzfläche beträgt 8%, der Rest befindet sich in Grünflächen des Siedlungsgebietes und in «unproduktiven», d.h. landwirtschaftlich nicht nutzbaren vegetationsbedeckten Flächen des Hochgebirges. Der mittlere Kohlenstoffvorrat pro Fläche liegt auf 400 m Meereshöhe bei 10 kg/m², erreicht im Bereich von 800 m bis 1600 m, also in der montanen und unteren subalpinen Stufe, mit durchschnittlich 20 kg/m² maximale Werte und nimmt weiter oben rasch ab. Oberhalb von 2600 m Höhe sind praktisch keine organischen Kohlenstoffvorräte mehr vorhanden. In dieser Höhenverteilung kommt hauptsächlich die je nach Höhenstufe unterschiedliche Bewaldung zum Ausdruck; die Vorräte innerhalb gleicher Landnutzungstypen pro Fläche zeigen jedoch sowohl unter- wie oberirdisch ebenfalls eine gleichartige Abhängigkeit von der Höhenlage des Standortes.
Als Massnahme zur Verminderung von CO₂-Emissionen werden oft Bioenergiesubstitution sowie Fixierung in der Vegetation durch Aufforstungen usw. genannt. Kennt man die Kohlenstoffvorräte der verschiedenen Vegetationstypen und die jährlichen CO₂-Emissionen, so ist es möglich anzugeben, wieviel Kohlenstoff pro Jahr in der Vegetation gebunden oder durch Bioenergie substituiert werden muss, um ein vorgegebenes Reduktionsziel zu erreichen.
Im Jahr 1992 gelangten in der Schweiz durch den Verbrauch an fossilen Brenn- und Treibstoffen 12.5 Mio. t Kohlenstoff als CO₂ in die Luft. Wie gross diese Menge ist, wird bewusst, wenn man bedenkt, dass in der gesamten Ernte der Schweizerischen Land- und Forstwirtschaft in diesem Jahr nur ungefähr halb so viel Kohlenstoff enthalten war. Die gleiche Energiemenge wie im Jahresverbrauch fossiler Brennstoffe ist in 16% des nutzbaren Holzvorrates der Schweizer Waldes enthalten, d.h. bei einer vollständigen Energieversorgung durch den Wald nach Einrechnung aller Ernte- und Umwandlungsverluste usw. wäre in 5 Jahren der ganze Wald verheizt!
Diese Zahlen machen deutlich, dass eine wirksame Verbesserung der Kohlenstoffbilanz allein durch die Land- und Forstwirtschaft nicht zu erreichen ist, weil die Vegetation selbst bei optimaler Bewirtschaftung nicht in der Lage wäre, solche Energiemengen bereitzustellen oder derartig grosse Kohlenstoffmengen zu binden. In der Schweiz kann durch die Land- und Forstwirtschaft bei Ausnutzung aller Möglichkeiten insgesamt höchstens 10% des gegenwärtigen Verbrauches an fossiler Energie ersetzt werden. Um eine neutrale CO₂-Bilanz für die Schweiz zu erzielen, müsste die Biomasse der Vegetation beispielsweise pro Jahr um soviel zunehmen, wie in 1200 km² durchschnittlichem Schweizer Wald enthalten sind. Dies ist mehr als die Gesamtfläche des Kantons Uri! Wesentliche Bezugsgrössen für die Beurteilung der CO₂-Emissionen eines Landes sind der Verbrauch pro Kopf und die Bevölkerungsdichte bezogen auf die vegetationsbedeckte Landesfläche. Die Schweiz liegt dies bezüglich im europäischen Durchschnitt, und die Situation des Landes ist für viele Länder Mitteleuropas charakteristisch: Eine echte Verbesserung der CO₂-Bilanz lässt sich nicht ohne Verringerung des Energieverbrauches erzielen.