Trockenheit macht Waldboden zur „Lachgas-Senke“

Waldböden nehmen in Trockenperioden mehr Lachgas (N2O) auf, als sie in die Atmosphäre abgeben und wirken damit als Senken für das Treibhausgas. Das hat jetzt eine in „Nature“ veröffentlichte Studie ergeben, bei der Forscher unter experimentell simulierten Witterungsbedingungen sowohl die N2O-Flüsse zwischen Erdboden und Atmosphäre als auch die N2O-Konzentrationen entlang von Bodenprofilen untersuchten.

Die steigende Konzentration von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre zählt zu den Hauptursachen des globalen Klimawandels. Zu diesen Treibhausgasen gehört auch das als „Lachgas“ bekannte Distickstoffmonoxid (N2O). Insbesondere die Nutzung fossiler Brennstoffe und der vermehrte Einsatz von Kunstdünger in der Landwirtschaft haben dazu beigetragen, dass die Konzentration von Distickstoffmonoxid in der Atmosphäre in den letzten 200 Jahren um rund 18 Prozent gestiegen ist. Die Frage, auf welchen Wegen und in welchen Mengen Distickstoffmonoxid vom Erdboden in die Atmosphäre und wieder zurück transportiert wird, haben jetzt Professor Gerhard Gebauer, Leiter des Labors für Isotopen- Biogeochemie an der Universität Bayreuth, und seine Mitarbeiterin Stefanie Goldberg untersucht.

Test unter realistischen Witterungsbedingungen

Die beiden Biogeochemiker haben N2O-Ströme in Fichtenwaldböden am Waldstein (Fichtelgebirge untersucht. Dabei setzten sie die Böden zunächst einer verlängerten Trockenperiode und anschließend heftigen Regenfällen aus – einem Szenario also, das wissenschaftlichen Klimaprognosen zufolge in Mitteleuropa künftig immer häufiger auftreten wird. Unter diesen experimentell simulierten Witterungsbedingungen wurden sowohl die N2O- Ströme zwischen Erdboden und Atmosphäre als auch die N2O- Konzentrationen entlang von Bodenprofilen gemessen.

Gebauer und Goldberg stellten dabei fest, dass Trockenheit den mikrobiellen Nettoabbau des N2O im Boden fördert; und zwar entgegen bisherigen Annahmen insbesondere dann, wenn die Trockenperiode in die Vegetationszeit der Wälder fällt. Während die Konzentration von N2O tief im Erdboden wesentlich höher ist als in der Atmosphäre, erreicht das N2O im Boden nahe der Oberfläche niedrigere Konzentrationen als in der Atmosphäre.

Trockenheit macht Boden zur Senke

Diese geringe Konzentration im Oberboden bewirkt, dass verstärkt N2O aus der Atmosphäre in den Erdboden eindringt: Der Boden nimmt mehr N2O auf, als er an die Atmosphäre abgibt – ein Zustand, den die Forschung als „Lachgassenke“ bezeichnet. Diese Bilanz kehrt sich jedoch wieder um, wenn der Boden hinreichend durchfeuchtet ist. Dann fungiert der Boden wieder als Quelle des N2O. Sowohl die Nettoaufnahme von N2O während der Trockenperiode als auch die Nettoabgabe des N2O im Zustand der Durchfeuchtung sind gering und von der bisherigen Forschung daher vernachlässigt worden. Doch ist die Nettoaufnahme in der Trockenzeit immerhin so hoch, dass der Boden nach dem Einsetzen der Regenperiode nahezu vier Monate benötigt, um infolge der mikrobiellen Prozesse wieder zum Netto-N2O-Erzeuger zu werden.

Die Wissenschaftler verwendeten für ihre Untersuchungen die Häufigkeitsbestimmung stabiler Stickstoff-Isotope. Ihre Messungen fanden im Labor für Isotopenbiogeochemie am Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltwissenschaften (BayCEER) statt, einer zentralen wissenschaftlichen Einrichtung der Universität Bayreuth. Die beiden Biogeochemiker wollen hier ihre Forschungsarbeiten weiter fortsetzen, um den N2O-Austausch zwischen Erdboden und Atmosphäre noch präziser beschreiben und erklären zu können. Diese Arbeiten sollen dazu beitragen, in Zukunft die Konzentrationen dieses Treibgases in der Atmosphäre und die daraus resultierenden Klimaveränderungen mit umso größerer Zuverlässigkeit prognostizieren zu können.

(Universität Bayreuth, 23.12.2008 – NPO)