Im Zuge der Landnutzung verursacht der Mensch einen hohen Ausstoß an Treibhausgasen, vor allem von Kohlenstoffdioxid, was Klimaerwärmung bedingt. Emissionen müssen daher drastisch reduziert und Maßnahmen zur Kohlenstoffspeicherung getroffen werden.
Als Haupttreiber der globalen Erwärmung und der Versauerung der Meere gilt das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid mit einem Anteil von 60 Prozent an den Emissionen. Hinzu kommt der Ausstoß von Stickoxiden, Methan und Lachgas. Etwa ein Drittel dieser Emissionen entstehen durch die heutige Form der Landnutzung.
In den untersuchten Regionen wird durch Ausdehnung der Ackerflächen, vor allem durch Abholzung und Brandrodung, ein großer Teil des gebundenen Kohlenstoffs freigesetzt. Die Ausweitung der Landnutzung geschieht für die Produktion von Nahrungsmitteln und Energiepflanzen. Wertvolle Ökosysteme, die eine Schlüsselrolle als globale Kohlenstoffsenken spielen, werden zerstört. Darunter sind beispielsweise tropische Regenwälder, subtropische Wälder, Auwälder, Steppen, Moore und Grünland (siehe Box). Ausweitung der Agrarflächen, Intensivierung und zunehmende Mechanisierung der Landnutzung führen zu Veränderungen in den Kohlenstoffkreisläufen der Regionen. Je nach Landnutzungsform und Alter der Vegetation variiert das Ausmaß der Veränderungen. Es zeigte sich deutlich, dass Plantagen in Asien niedrigere Kohlenstoffbestände haben als natürliche Wälder (LUCCi). Steigende Treibhausgasemissionen verstärken den Klimawandel in Trockengebieten. Die Niederschläge in diesen Regionen schwanken zunehmend stärker, so dass Dürren in der Trockenzeit zu erwarten sind (LUCCi, SuLaMa, SuMaRiO, TFO). Die Ausweitung des Ackerbaus auf der nördlichen Hemisphäre auf Mooren und mächtigen Schwarzerden setzt zusätzlich Methan frei (klimatische Rückkopplungseffekte) (KULUNDA, SASCHA). Dies wirkt sich ebenfalls global aus.
Als Kohlenstoffspeicher sind weltweit insbesondere die tropischen Regenwälder und die Permafrostböden von Bedeutung. Sie speichern Kohlenstoff in der Vegetation und/ oder im Boden. Kohlenstoffspeicher sind statisch, das heißt die Menge an gebundenem Kohlenstoff im Ökosystem bleibt konstant.
Kohlenstoffsenken sind Ökosysteme, die kurz- oder langfristig Kohlenstoff als Biomasse binden, wobei ihre Speicherkapazität dabei wächst (dynamisch ist). Kohlenstoffsenken binden mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre als sie abgeben. Sie haben somit das Potential dem Klimawandel entgegen zu wirken. Kohlenstoffsenken sind beispielsweise Wälder, die durch Aufforstung an Zuwachs gewinnen.
Für Deutschland haben die Forscher festgestellt, dass eine nachhaltige Landnutzung ein Treibhausgasreduktionspotential von 10 - 20 Prozent im Vergleich zur herkömmlichen Landnutzung hat (CC-LandStraD). Für einen effektiven Klimaschutz müssen neben der Einsparung von Emissionen mehr Kohlenstoffspeicher geschaffen und Kohlenstoffsenken geschützt werden. Die Projekte empfehlen folgende Maßnahmen:
Verringerung von Treibhausgasemissionen durch nachhaltigere Landnutzungsgestaltung (gegebenenfalls mit Hilfe von Modellen und Szenarien), insbesondere von Produktionssystemen mit hohem Treibhausgas-Ausstoß (alle Projekte). Rückkehr von intensiver zu extensiver Landnutzung auf Acker-, Weiden- und Moorflächen (CC-LandStraD, SASCHA); keine Ausweitung von Ackerflächen, stattdessen Intensivierung nachhaltiger Produktion auf bereits genutzten Flächen. Vermeidung und Reduzierung großflächiger Abholzungen von Wäldern; verbessertes Stoffstrommanagement (zum Beispiel Gülleausbringung) und schonende Bodenbearbeitung (Carbiocial, CC-LandstraD, KULUNDA, SASCHA, SURUMER, SuMaRiO, TFO). Einrichtung nachhaltiger Wasserreinigungssysteme für die Aquakultur zur Senkung des Methanausstoßes im Wasser (INNOVATE). Vermeidung beschleunigter Urbanisierung und Reduzierung der Flächeninanspruchnahme durch Siedlung und Verkehr durch konsequente innerstädtische Entwicklung und Wiedernutzung von Flächen (CC-LandStraD). Stärkung des Bewusstseins der Bevölkerung für Effekte des Klimas. Vermeidung übermäßiger Entwässerung zur Verhinderung der Bodenoxidation und -mineralisierung (COMTESS).
Erhöhung der Kohlenstoffspeicherung und Schutz von Kohlenstoffsenken, indem Wälder, Moore, Steppen und Grünland vor der Umwandlung in intensiv genutzte Agrarflächen geschützt oder wiederhergestellt werden (CC-LandStraD, COMTESS, KULUNDA, SASCHA, SuLaMa, TFO). Erhöhung des Waldanteils beziehungsweise der Walddichte. Pflanzen und Boden für die Kohlenstoffspeicherung nutzen: schonende Bearbeitung des Bodens, Direktsaatsysteme und permanente Bodenabdeckung gewährleisten (Carbiocial, KULUNDA, SASCHA, TFO). In Reisanbaugebieten Fixierung von Kohlenstoff im Boden durch Düngung mit Silizium unterstützen (LEGATO). Verbesserung und Anreicherung organischen Kohlenstoffs mit neuen Produktionsverfahren, Anbaukulturen und durch lokal verfügbares organisches Material, das aktiv in den Boden eingearbeitet oder auf diesem liegengelassen wird (Carbiocial,KULUNDA, SASCHA, TFO). Wiedervernässung organischer Böden und Anbau von Küstenvegetation (zum Beispiel Schilf) als Kohlenstoffspeicher, zur Torfgewinnung und für die Energieerzeugung in Deutschland (COMTESS). Etablierung eines Klimafonds (ähnlich des Waldklimafonds) zur Finanzierung von Klimaschutzprojekten (CC-LandStraD).