Peatland Science Centre

Der Wasserstand regelt den Austausch klimarelevanter Spurengase. Bei naturnahem Wasserstand ist die Stoffbilanz positiv, es wird also mehr CO₂ durch Photosynthese aufgenommen als durch Pflanzen- und Bodenatmung abgegeben. Bei Entwässerung dreht sich das Verhältnis um und die Moore werden in Abhängigkeit von den Nutzungen zu den größten CO₂-Quellen. Je nach Zustand werden zudem CH₄ und N₂O emittiert. Daher ist im PSC die Erfassung, Modellierung und Skalierung der Effekte der Klimaentlastung von verschiedenen Landnutzungsoptionen auf Moorboden ein Forschungsschwerpunkt. Dafür werden spezifische Monitoringsysteme erstellt, die eine transparente Erfolgskontrolle der Maßnahmen ermöglichen. Dazu zählen auch Erfolgskontrollen von Wiedervernässungen, also der Nachweis der Klimaschutzleistung in der Fläche, der nur durch das PSC auf wissenschaftlichem Niveau erbracht werden kann.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, KliMoBay, MOORclimb, MOORclimb-II, MoorBewi, MooRe, MoorKulap.

Der Wasserstand ist der Schlüssel für die Einschätzung der Funktionserfüllung der Moore. Natürlicherweise liegt der mittlere Jahreswasserstand im Moor bei ca. 10 cm unter Flur. Dieser Wert hat sich auf Basis der langjährigen Forschung des PSC als optimal sowohl für die Etablierung einer typischen Moorvegetation als auch für die Bilanz der Spurengase und damit die Klimawirksamkeit der Moore herausgestellt.

• Wasserstandskarte: In Kooperation mit der TUM entstand im KliMoBay-Projekt eine aktuelle bayernweite Moor-Wasserstandskarte. Hier flossen alle verfügbaren Wasserstandsmessungen ein und wurden mit einem statistischen Modelelansatz auf Bayern hochskaliert.
• Wasserstandsindikation mit Vegetationstypen: Grundsätzlich sollten für die Erfolgskontrolle von Renaturierungsmaßnahmen immer Wasserstandsmessungen vor und nach Maßnahmen durchgeführt werden. Dies ist jedoch nicht immer möglich und nicht immer durchgeführt worden. Zur Abgrenzung des hydrologischen Wirkraumes nach Maßnahmen wird daher zusätzlich die Indikation von Flächen-Wasserständen mit Vegetationstypen eingesetzt. Das PSC berechnet auf dieser Basis dann die prognostizierte Klimaentlastungsleistung im Rahmen der Erfolgskontrolle der Renaturierungsmaßnahmen. Die Weiterentwicklung einer Fernerkundungs-unterstützen Wirkraumberechnung von Wasserstandsänderungen wird bis 2025 getestet.
• Regelungstechniken: Der Schlüssel für die Wiederherstellung der Ökosystemfunktionen ist die Wiedervernässung. Diese ist über verschiedene Regelungstechniken erreichbar: Rückhaltung und Grabenverschluss, regelbare Wehre (Freisinger Moos – FSM), Unterflurbewässerung (FSM, Königsmoos), Drainagenrückhalt (Versuchsstation Karolinenfeld), Überrieselung (Langenmosen), Einleitung (Günzburg).

Zugeordnete Projekte: KliMoBay, MOORclimb, MOORclimb-II, MoorBewi, MooRe, MoorKulap, MOORuse.

Moore bieten Lebensraum für viele Spezialisten und damit seltene und bedrohte Tier- und Pflanzenarten. Sie sind daher ein Schwerpunkt für den Schutz und den Erhalt der Biodiversität. Bei einer Nutzungsänderung (z.B. Wiedervernässung und anschließende Umnutzung zu Paludikulturen) müssen die Auswirkungen auf die Biodiversität erfasst und bewertet werden. Ergebnisse aus dem MOORuse-Projekt zeigen beispielsweise, dass verschiedene Artengruppen insbesondere der Fauna sehr von den Paludikulturen profitieren.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, MOORclimb-II, KliMoBay, Alpenmoore

Die landwirtschaftliche Nutzung zielt auf Ertrag und Produktivität ab. Diese wird in Mooren mit klassischer Bewirtschaftung nur durch die Entwässerung ermöglicht. Dadurch wird aber die Funktionserfüllung der weiteren Ökosystemfunktionen gefährdet und die Moore werden zu erheblichen Quellen für klimarelevante Spurengase. Zudem führt die Entwässerung zur Moor-Sackung und damit zur Endlichkeit der Bewirtschaftung. Daher ist es das Ziel, mit einer nassen Bewirtschaftung die Produktionsfunktion zu erhalten und für die Bewirtschaftung eine dauerhafte Perspektive zu entwickeln. Hier sind nasse Grünlandbewirtschaftung und insbesondere Paludikulturen wie Rohrglanzgras, Großseggen, Schilf oder Rohrkolben mit hohen dauerhaften Produktivitäten (bis 10 t TM / ha*a) eine Alternative, die zur Bodenwerterhaltung beitragen können. Inwieweit die Paludikulturen diese Produktivität, die im MOORuse-Projekt ermittelt wurde, auch dauerhaft halten können, wird derzeit im NAPALU-Projekt erforscht.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, MoorBewi, MoLaKlim, NAPALU.

Grünland kann in der nassen Bewirtschaftungsform klassisch verwertet werden, sofern die Energiegehalte durch entsprechende Arten und Sortenwahl gegeben sind. Für Paludikulturen ergibt sich ein weites Spektrum an Verwertungsmöglichkeiten, das sowohl die energetische Verwertung (thermisch und Biogas) als auch die stoffliche Verwertung (Baustoffe, Papierersatz, Torfersatz, Pflanzenkohle etc.) umfasst. Derzeit entwickeln sich die Verwertungsmöglichkeiten sehr dynamisch, denn verschiedenste Firmen suchen nach Ersatz von Holzfaser-basierten Produkten. Einige Produkte sind bereits marktreif, andere werden derzeit weiterentwickelt. Der Schlüssel für eine erfolgreiche Markteinführung liegt einerseits in einer dauerhaft verlässlichen Abnahme von Paludikultur-Biomasse und andererseits einem schnellen Aufbau von Produktionsstätten. Die Nachfrage nach Paludikultur-basierten Bauplatten, insbesondere in der Baubranche steigt und kann ein wesentlicher Treiber für die Etablierung von Produzenten-Verwerter-Netzwerken werden. Hier wurden im MOORuse-Projekt und werden im MoorBewi-Projekt in Kooperation mit der LfL die Optionen für die Etablierung von Wertschöpfungsketten erforscht.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, MoorBewi, MoLaKlim.

Nur wenn sich die nasse Bewirtschaftung für die Landnutzer lohnt, werden relevante Flächen in diese Bewirtschaftungsformen überführt. Ein Schlüssel wird das für 2024 erwartete Moorbauernprogramm werden, das die Umstellung zur Nassbewirtschaftung finanziell abfedert. Für die Ermittlung der angemessenen Förderhöhen werden die im MOORuse-Projekt durch das PSC errechneten Deckungsbeiträge einfließen. Die Laufzeit der Förderung sollte dabei möglichst lang sein. So lassen sich einerseits eine bessere Planbarkeit für die Landnutzer erreichen und andererseits die positiven Wirkungen auf die Ökosystemfunktionen so lange wie möglich – im Optimalfall auch dauerhaft – zur Verfügung stellen. Derzeitige Ergebnisse aus dem MOORuse Projekt lassen für bestimmte Produktschienen aus den Paludikulturen eine ökonomisch tragfähige Wertschöpfung erwarten. 

Zugeordnete Projekte: MOORuse

CO₂-Zertifikate können ein Mittel sein, zusätzliche Gelder aus dem privaten Sektor für den Moorschutz zu generieren und dort einzusetzen, wo bisher kein Klimaschutz durch Moorschutz stattfinden kann, weil die Finanzierung fehlt. So können solide konzipierte Zertifikate ein weiteres Werkzeug im Moorschutz sein. Dafür müssen allerdings hohe fachliche Ansprüche mit Kriterien wie Zusätzlichkeit, Permanenz, Monitoring etc. erfüllt werden. In den Projekten am PSC, die sich mit CO₂-Zertifikaten aus Moorschutz beschäftigen, werden Konzepte für CO₂-Zertifikate erarbeitet, die fachlich die höchsten Ansprüche nach internationalen Standards erfüllen, aber regional Anwendung finden sollen. So können sie die Umsetzung von Moorschutz-Projekten beschleunigen. Dabei werden sowohl Zertifikate für den freiwilligen Markt, als auch für die bayerische Staatsregierung entwickelt, die mithilfe von CO₂-Zertifikaten ihre unvermeidbaren Emissionen ausgleichen möchte.

Zugeordnete Projekte: CO₂-regio, moorbenefits 2.0 (LENK)

Klimaschutz durch Moorschutz kann sehr unterschiedlich aussehen. Wichtigster Teil ist die Anhebung des Wasserstandes auf ein naturnahes Niveau, denn nur so können die Emissionen von klimaschädlichen Treibhausgasen minimiert werden. Wie allerdings auf der Fläche gewirtschaftet wird, kann von Fall zu Fall eine individuelle Lösung erfordern. So kann eine Wasserstandanhebung auf Grünland mit einer Grünlandextensivierung einhergehen und so einen Klimaschutzeffekt haben. Die Wiedervernässung eines Ackerstandortes kann mit einer Umwandlung zu Grünland oder mit der Etablierung von Paludikulturen kombiniert werden. Denkbar ist außerdem eine Freiflächen-PV-Anlage auf wiedervernässtem Boden, aber nur unter strengen Auflagen: Die Wiedervernässung muss hierbei Bedingung für die Genehmigung einer solchen Anlage sein. Darüber hinaus müssen eine Reihe von naturschutzfachlichen Kriterien berücksichtigt werden (Wiesenbrüterschutz etc.). Ebenso möglich wäre für gewisse Flächen eine Nutzungsaufgabe und anschließende Renaturierung mit hohen positiven Nebeneffekten für die moortypische Biodiversität. So werden detaillierte Szenarien für einen räumlich und inhaltlich differenzierten Klimaschutzpfad für die organischen Böden Bayerns weiterentwickelt.

Moorflächen, die sich im Liegenschaftsbesitz des Freistaates Bayern befinden, sollen als Vorreiter und Best-Practice Beispiele zu Klimaschutzflächen entsprechend den Vorgaben des Klimaschutzgesetzes entwickelt werden.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, MoorBewi

Das PSC ermöglicht einen kontinuierlichen Transfer des aktuellsten Standes der Technik und des Wissens zu Klimaschutz und Moorschutz für die Praxis und die Entscheidungsträger. So wird es einen anwendungsorientierten Wissenstransfer über zeitgemäße Kanäle und Plattformen geben wie beispielsweise:

• Homepage
• Factsheets
• Positionspapiere
• Social Media
• YouTube
• Vorträge
• Webinare: Peat Talks – Weihenstephaner Moorgespräche
• Tagungen
• Demonstrationsflächen
• Moorsprechstunde

Darüber hinaus wird Politikberatung durch die wissenschaftlich-fachliche Institution gewährleistet. So wird eine schnellere Umsetzung der Forschungsergebnisse in die Praxis auf mehreren Wegen unterstützt.

Ein Schlüssel für die Beschleunigung des Moorschutzes in der Fläche ist das entsprechende gut ausgebildete Fachpersonal. Hier wird das PSC einen Schwerpunkt in der Lehre legen. Bereits jetzt wird die Forschung des PSC in die Lehre der HSWT intensiv mit eingebunden, etwa im Masterstudiengang Climate Change Management. Hier werden die zukünftigen Expert:innen ausgebildet, die diese staatliche Mammutaufgabe in der Fläche umsetzen können.

Neben der klassischen Lehre mit Vorlesungen, Exkursionen etc. finden auch regelmäßig moorbezogene Abschlussarbeiten im Rahmen von PSC-Forschungsprojekten statt. Darüber hinaus werden hier auch Module (wie z.B. Webinare) vorbereitet, die als Weiterbildung für Fachleute im Moorbereich genutzt werden können. Über diesen Weg kann das PSC den aktuellen Stand der Technik und des Wissens auch in die Umsetzung einspeisen, wie beispielsweise über die Moormanager:innen in Bayern.

Der Schlüssel für die Bewertung der „Regelungsfunktion Klimarelevanz von Mooren“ ist die Erfassung des Austausches der klimarelevanten Spurengase CO₂, CH₄ und N₂O. Denn Klimaschutz durch Moorschutz darf nur auf belastbare Emissionswerte in Abhängigkeit von Wasserstand und Nutzung gegründet werden.

Diese Kernkompetenz des Peatland Science Centres in der Erfassung des Treibhausgas-Austauschs in Mooren geht auf die Entwicklung des manuellen Hauben-Systems bereits im Jahr 1998 zurück (publiziert in Drösler 2005). Dieses Hauben-System wurde zum Standard für die Erfassung der Klimarelevanz von Mooren im deutschsprachigen Raum. So wurde die Haubentechnik im ersten bundesweiten BMBF-Projekt „Klimaschutz Moornutzungsstrategien“ (2006-2010) von allen Partner-Institutionen eingesetzt und ebenso im darauf aufbauenden Thünen-Projekt „organische Böden“. Die Synthese-Ergebnisse dieser Projekte sind nach wie vor die Basis für die nationale Berichterstattung an die Klimarahmenkonvention. Neben der Standardisierung der Messtechnik ist das PSC aber auch in der Standardisierung der Berechnungs- und Modellierungsmethoden aktiv, um die nachfolgende Prozessierung von Konzentrationen über Flussraten zu Jahresbilanzen zu harmonisieren. Hier werden immer umfangreichere R-basierte Automatisierungen in den Berechnungsvorgängen eingeführt.

Manuelle Haubenmessungen haben den Vorteil, flexibel in jeglicher Geländesituation und ohne Stromversorgung eingesetzt zu werden. Andererseits bedarf es aber eines erheblichen Personaleinsatzes, um wöchentlich Methan- und Lachgasmessungen und 2-3 wöchentlich CO₂-Messungen durchzuführen. Dennoch bleibt die zeitliche Auflösung limitiert. 

Um den Personaleinsatz zu reduzieren, auch hochwüchsige Pflanzen wie Paludikulturen erfassen zu können und höhere zeitliche Auflösungen der Flussmessungen zu erhalten, sind automatische Haubenmesssysteme erforderlich. Das PSC hat im MOORuse-Projekt in Kooperation mit einer Messtechnik-Firma ein weltweit einzigartiges automatisiertes und selbstfahrendes Haubenmesssystem entwickelt, das für hochfrequente Messungen auf 36 Messplots ausgelegt ist. 

In mittlerweile 4 Messgebieten setzt das PSC zudem die Eddy-Kovarianz Technik ein. Während die Haubensysteme kleine Flächen sehr genau erfassen können, und damit z.B. Maßnahmen-Effekte, wie Wasserstandsanhebung oder Nutzungsänderungen räumlich hochaufgelöst (0.5-1 m²) identifiziert werden können, hat die Eddy-Kovarianz Technik eine zeitlich sehr hohe Auflösung, aber integriert über viel größere Flächen bis zu Hektaren. Zudem sind hochwüchsige Vegetationstypen wie Wälder nur mit Eddy-Kovarianz-Technik komplett zu erfassen.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, MoLaKlim, ICOS, MoorBewi, KliMoBay

Durch die Schaffung einer dauerhaften Forschungseinrichtung wie dem Peatland Science Centre kann das Monitoring der Moor-Forschungsstation im Freisinger Moos und der ICOS (Integrated Carbon Observation System der EU) Messstandorte im Schechenfilz und in Mooseurach abgesichert werden. Diese Messstationen wurden im Rahmen des Projektes „organische Böden“ eingerichtet. Über das PSC ist die HSWT die einzige Hochschule für angewandte Wissenschaften, die Teil des deutschen ICOS Verbundes geworden ist. Auf der Moorforschungsstation im Freisinger Moos werden verschiedene Fragestellungen erforscht, wie die Etablierungstechnik für Paludikulturen (MOORuse-Projekt), Effizienz der Unterflur-Bewässerung für die Grünlandnutzung und die Klimabilanz (MoorBewi), Effekte des zukünftigen Klimawandels auf die Moore (MOORadapt) und die erste Klimabilanzierung von Anbau-Paludikulturen mittels einer Kombination aus manuellen Hauben und der Automatikmessanlage (MOORuse). Zudem ist das PSC aktuell an verschiedensten Messflächen in Bayern aktiv:

• In Kooperation mit der LfL und der BaySG auf der Versuchstation Karolinenfeld und in Weghaus (Murnauer Moos)
• Im Schwäbischen Donaumoos bei Günzburg (MOORuse, MoorBewi)
• Im Bayerischen Donaumoos bei Lampertshofen (MOORuse, NAPALU)

Derartige Messreihen bilden die Datengrundlagen für die Moorforschung und fließen insbesondere in die immer zuverlässigere Einschätzung der Effekte des Moormanagements auf die Klimawirkung der Moore ein. Sie sind die Grundlage für aktuelle Ergebnisse des PSC wie z.B. die Mooremissionskarte Bayerns.

Zugeordnete Projekte: MOORuse, ICOS, MOORadapt, MoorBewi, MoLaKlim, NAPALU.

Das PSC ist ausgestattet mit einem (1) Boden-Pflanze Labor, in dem klassische Parameter wie Trockenmasse, Glühverlust (Aschegehalt), Lagerungsdichte etc. bestimmt werden können. Zudem können gesättigte und ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit bestimmt werden. Im (2) Phytokammern Labor werden derzeit in den Klimaschränken Keimversuche, beispielsweise mit Seggen als Paludikulturpflanzen durchgeführt. Im (3) Gaschromatographie-Labor (GC) werden Gasproben, die mit den Gassamellhauben an den Messplätzen im Gelände erfasst wurden, auf ihre CO₂, CH₄ und N₂O Konzentration hin analysiert. Zudem dient das Labor (2) als Testraum für die gesamte Feld-Technik, die hier regelmäßig gewartet, kalibriert, repariert, getestet und umgebaut wird.