Assessment of Biomass Production and Carbon Sequestration in Fruit Tree–Based Agroforestry Systems of the Semi-Arid of Vindhyan Region in India

Im Kampf gegen eine sich erwärmende Erde hält die Luft selbst den Schlüssel zum Verständnis des Problems bereit: Kohlendioxid. Dieses Gas, das freigesetzt wird, wenn wir fossile Brennstoffe verbrennen oder Wälder roden, speichert Wärme und treibt den Klimawandel voran. Während sich ein Großteil der Diskussion auf die Vermeidung von Emissionen konzentriert, hat eine parallele Strategie ernsthafte Aufmerksamkeit erlangt: Kohlenstoff aus der Luft zu nehmen und ihn sicher im Boden und in Lebewesen zu speichern. Bäume sind besonders gut darin. Während sie wachsen, ziehen sie Kohlenstoff aus der Atmosphäre und schließen ihn in ihrem Holz, ihren Wurzeln und ihren Blättern ein. Wenn diese Bäume zusammen mit Nutzpflanzen auf landwirtschaftlichen Flächen gepflanzt werden – ein System, das als Agroforstwirtschaft bekannt ist –, können sie zwei Aufgaben gleichzeitig erfüllen. Sie bieten Landwirten Nahrung und Einkommen und fungieren gleichzeitig als massiver Schwamm für Kohlenstoff, indem sie ein Stück landwirtschaftlicher Fläche in eine lebende Kohlenstoffbank verwandeln. Die Frage für Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger ist nicht nur, ob dies in der Theorie funktioniert, sondern wie viel Kohlenstoff verschiedene Baumarten tatsächlich in spezifischen, schwierigen Umgebungen speichern können und ob Landwirte davon leben können, während sie es tun.

Forscher in der semiariden Vindhyan-Region in Indien machten sich daran, diese Fragen zu beantworten, indem sie das Kohlenstoffspeicherpotenzial zweier spezifischer Obstbäume untersuchten: Bael und Guave. Diese Region, die durch flache Böden und saisonale Dürren gekennzeichnet ist, ist die Heimat vieler Kleinbauern, die auf das Land als Lebensgrundlage angewiesen sind. Die Wissenschaftler wollten sehen, ob das Pflanzen dieser Bäume in Obstplantagen, während gleichzeitig kurzlebige Kulturen wie Schwarze Gram (eine Art Mungbohne) und Sesam in den Zwischenräumen angebaut werden, signifikant mehr Kohlenstoff speichern könnte, als wenn diese Kulturen allein auf offenen Feldern angebaut würden. Sie richteten ein großes Feldexperiment mit zwölf verschiedenen Parzellen ein, bei dem verschiedene Kombinationen der beiden Obstbäume mit zwei Sorten jeder Zwischenfrucht getestet wurden. Über die Wachstumsperioden hinweg maßen sie sorgfältig die Größe der Bäume, das Gewicht der Ernte und die im Boden gespeicherte Menge an Kohlenstoff und verglichenen diese Ergebnisse mit Parzellen, auf denen nur die Nutzpflanzen ohne Bäume angebaut wurden.

Die Ergebnisse zeichneten ein klares Bild der transformativen Kraft, die das Hinzufügen von Bäumen zur Landschaft mit sich bringt. Die Parzellen mit Obstbäumen häuften weitaus mehr Biomasse an – das Gesamtgewicht aller lebenden Pflanzenmaterialien – als die offenen Felder. Die Bael-basierten Systeme, die den dürreresistenten Bael-Baum mit Schwarzer Gram oder Sesam kombinierten, lieferten die beeindruckendsten Ergebnisse und akkumulierten zwischen 50,1 und 56,2 Tonnen Biomasse pro Hektar. Auch die Guaven-basierten Systeme schnitten gut ab und speicherten zwischen 31,3 und 38,0 Tonnen pro Hektar. Im krassen Gegensatz dazu produzierten die Parzellen mit nur den einjährigen Kulturen, den Monokultur-Kontrollgruppen, lediglich 1,8 bis 3,1 Tonnen pro Hektar. Dieser massive Unterschied bedeutete, dass die baumbasierten Systeme nicht nur etwas besser, sondern um Größenordnungen effektiver bei der Aufnahme von Pflanzenmaterial waren. Der im Biomassenspeicher befindliche Kohlenstoff folgte demselben Muster, wobei die Bael-Systeme zwischen 27,1 und 30,8 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar hielten, verglichen mit weniger als 1,6 Tonnen auf den offenen Feldern.

Über die Bäume und Nutzpflanzen hinaus untersuchten die Forscher auch, was unter der Oberfläche geschah. Sie maßen den organischen Bodenkohlenstoff, also den Kohlenstoff, der im Boden selbst gespeichert ist, eine entscheidende Komponente für die langfristige Klimaminderung. Sie fanden heraus, dass der Boden unter den baubasierten Systemen reicher an Kohlenstoff war, mit Werten zwischen 0,42 und 0,51 Prozent, verglichen mit 0,34 bis 0,37 Prozent auf den offenen Feldern. Als sie den in den Bäumen und Nutzpflanzen gespeicherten Kohlenstoff zum im Boden gespeicherten Kohlenstoff addierten, erreichte der gesamte Systemkohlenstoff der Bael-Parzellen zwischen 45 und 50 Tonnen pro Hektar. Die Guaven-Systeme erreichten zwischen 34 und 39 Tonnen pro Hektar. Diese Gesamtspeicherung ist eine bedeutende Errungenschaft, die darauf hindeutet, dass diese Plantagen als substanzielle Reservoirs für Kohlenstoff fungieren, der andernfalls in der Atmosphäre verbleiben würde.

Die Studie berechnete auch, wie schnell dieser Kohlenstoff gebunden wurde. Durch die Schätzung des Alters der Bäume und des saisonalen Wachstums der Nutzpflanzen ermittelten die Forscher, dass die Agroforstsysteme Kohlenstoff mit einer Rate von 1,9 bis 3,4 Tonnen pro Hektar pro Jahr sequestrieren. Dies ist eine stetige, zuverlässige Entnahmerate, die die vernachlässigbaren Mengen, die von den reinen Nutzpflanzen aufgenommen werden, weit übersteigt. Die effizienteste Kombination erwies sich als der Bael-Baum gepaart mit der Schwarfen-Gram-Sorte Shekar-1, die die höchsten Raten der Kohlenstoffbindung und die größte Gesamtbiomasse erreichte. Die Forscher merkten an, dass die Bäume zwar den Großteil der Kohlenstoffspeicherung lieferten, die Zwischenfrüchte jedoch dennoch wichtig waren. Sie trugen einen kleinen, aber bedeutsamen Teil zum Kohlenstoff bei und, was noch wichtiger war, sie versorgten die Landwirte mit einem jährlichen Ernte- und Einkommensstrom, während die Bäume noch heranreiften. Dieser duale Einkommensstrom ist entscheidend, um Landwirte zur Einführung dieser Systeme zu bewegen, da er sicherstellt, dass sie nicht Jahre warten müssen, bis die Bäume Früchte tragen, bevor sie eine Rendite aus ihrer Investition sehen.

Diese Erkenntnisse bieten einen konkreten Weg nach vorn für das Klimamanagement in Regionen wie dem Vindhyan-Plateau. Die Daten zeigen, dass gut verwaltete Obstbaumplantagen bedeutende Klimavorteile liefern können, ohne die landwirtschaftliche Produktion zu opfern. Die Bael- und Guavenbäume erwiesen sich als widerstandsfähige Wahlmöglichkeiten für diese semiaride Umgebung, die in der Lage sind, dort zu gedeihen, wo andere Kulturen kämpfen könnten, während sie gleichzeitig den Boden aufbauen und Kohlenstoff speichern. Die Studie legt nahe, dass diese Systeme nicht nur theoretische Modelle, sondern praktische, funktionierende Lösungen sind, die hochskaliert werden können. Indem die Forscher genau quantifiziert haben, wie viel Kohlenstoff diese Systeme speichern, haben sie die notwendigen Beweise geliefert, damit politische Entscheidungsträger solche Agroforstpraktiken in regionale Klimapläne und Vergütungssysteme aufnehmen können. Dies würde es Landwirten ermöglichen, für den von ihnen gespeicherten Kohlenstoff belohnt zu werden, wodurch ihr Land zu einer Quelle sowohl für Nahrung als auch für Klimastabilität wird. Die Arbeit bestätigt, dass diese gemischten Systeme in den Händen lokaler Landwirte die Lebensgrundlagen unterstützen können, während sie gleichzeitig leise und effektiv Kohlenstoff aus der Luft ziehen – Baum für Baum und Pflanze für Pflanze.