Climate change effects on greenhouse gas emissions from Northern European soils

Auswirkungen des Klimawandels (vor allem Temperatur- und Niederschlagsanderungen) fuhren zu Anderungen der Bodentreibhausgase in Nordeuropa. Der Wassergehalt und die Temperatur des Bodens beeinflussen den Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphare stark. Ein Laborversuch zur Messung der N2O- NO- , CO2- und CH4-Flusse aus 13 nordeuropaischen Boden, mit unterschiedlichen Landnutzungsarten (Acker, Wald, Wiese und Feuchtgebiet), wurde durchgefuhrt. Im Fruhjahr 2008 wurden an jedem Standort 24 ungestorte Bodenproben genommen und 4 unterschiedlichen Temperaturen (5°, 10°, 15° und 20°C) und Wassergehalten (20%, 40%, 60% und 80%) ausgesetzt. An den 5 Waldstandorten wurden zusatzlich die Treibhausgasflussraten der Streuproben (5-20°C) bestimmt. Die Bodendichte, das Trockengewicht und der pH-Wert wurden von jedem Zylinder bestimmt. Ammonium- und Nitratkonzentrationen wurden, sowohl vor als auch nach dem Inkubationsversuch, analysiert. Um bessere Zusammenhange zwischen den chemischen und biologischen Bodenprozessen erkennen zu konnen, wurden zusatzlich die N-Mineralisierungsrate und der N-Gehalt in der mikrobiellen Biomasse aus je 3 Zylindern pro Standort bestimmt. Zwecks genauerem Verstandnis uber die Auswirkungen von Bodentemperatur und Bodenfeuchte auf die Gasraten, wurden neben den statistischen Standardtests Multiple Regressionsanalysen berechnet. Die Ergebnisse waren stark standortabhangig und nur geringe Zusammenhange innerhalb der einzelnen Okosysteme konnten aufgedeckt werden. Die hochsten N2O und NO Emissionen wurden fur die Wald- und Wiesenstandorte festgestellt. Die NO Flusse waren von der Bodentextur und der Bodenverdichtung stark beeinflusst. Auserdem stellt die Chemodenitrifikation einen weiteren wichtigen NO Produzenten dar. Wir fanden positive Zusammenhange zwischen anorganischem Stickstoff (NH4 und NO3) und Lachgasemissionen. Die meisten Standorte wiesen hohere Ammonium- und Nitratwerte nach der Inkubation und bei feuchteren Bodenverhaltnissen auf. Fur den schottischen Standort Griffin konnten NO Aufnahmeraten von bis zu -11.8 µg N m-2h-1 verzeichnet werden. Am niederlandischen Standort Loobos fuhrten bemerkenswert hohe atmospharische Stickstoffeintrage von 40 kg ha-1yr-1 zu NO Werte von bis zu 131.7 µg N m-2h-1. Mit ansteigender Temperatur und sinkendem Feuchtegehalt wurde ein Zuwachs der CO2 Emissionen festgestellt. Fur Griffin ist vor allem die organische Substanz fur die hohe CO2 Produktion (337.8 mg C m-2h-1) verantwortlich. Speziell an den Wald- und Wiesenstandorten konnte die Bodendichte, der organische Kohlenstoff und die Wurzelaktivitat als entscheidender Parameter zur Entstehung der CO2 Respiration nachgewiesen werden. Das finnische Wiesen-/Feuchtgebiet Kaamanen verzeichnete, mit ansteigendem Wassergehalt, einen Zuwachs an emittierendem Methan und gleichzeitig einen Ruckgang der Methanoxidationsrate. Saure Boden mit geringem Feuchtegehalt stellen optimale Bedingungen fur die Methanogenese dar. Der pH - Wert diente als fundamentaler Parameter um den genaueren Ursprung der wichtigsten Treibhausgase rekonstruieren zu konnen. In Zukunft werden die nordlichen Boden, unter dem Einfluss der Klimaanderungen, vermehrt als Methanquelle dienen. Vergleiche der Gasflussraten zwischen Boden- und Streuproben ergaben bemerkenswerte Unterschiede, speziell bei den N2O und CH4 Flussen.