Verbessertes Prozessverständnis und Quantifikation von Lachgasflüssen in einer typischen deutschen Fruchtfolge

Description: Lachgas (N2O) ist ein starkes Treibhausgas (THG). Die Landwirtschaft verursacht in Deutschland 7,4% der THG-Emissionen, wovon 40,2% auf N2O Emissionen aus Böden zurückgehen. Das Verständnis der Mechanismen, die für diese Emissionen verantwortlich sind, und die Quantifizierung der N2O-Flüsse sind entscheidend für die Entwicklung effektiver und gezielter Minderungsstrategien. Das Hauptziel dieses Projektes ist die Verbesserung des mechanistischen Verständnisses von N2O-Flüssen eines landwirtschaftlichen Bodens unter einer für Deutschland typischen Fruchtfolge (Weizen, Zuckerrübe, Gerste) unter praxisüblicher landwirtschaftlicher Bewirtschaftung. Wir postulieren, dass ein multidisziplinärer Ansatz, der hochauflösende Messungen von N2O-Flüssen, N2O-Isotopenstudien und metagenomische Analysen kombiniert, ein umfassendes Verständnis der Mechanismen ermöglicht, die zu Produktion und Verbrauch von N2O im Boden führen. Konkret werden wir die zeitliche und räumliche Variabilität der N2O-Flüsse untersuchen (Arbeitspaket - AP1), die wichtigsten Einflussfaktoren identifizieren (Klima, Boden, Bewirtschaftung; AP2) und die für N2O-Flüsse verantwortlichen Mechanismen untersuchen (AP3). N2O-Flüsse werden dabei kontinuierlich (zwei Jahre lang) mit der Eddy-Kovarianz-Methode gemessen (30 Minuten Messintervall) um die zeitliche Variabilität der N2O-Flüsse abzubilden. Parallel dazu werden die N2O-Flüsse mit geschlossenen Kammersystemen gemessen. Diese Messungen dienen als Referenz und erlauben die Bewertung der räumlichen Variabilität der N2O-Flüsse (AP1). Um die wichtigsten Einflussfaktoren auf N2O-Flüsse zu identifizieren, werden weiterhin die Beziehungen zu möglichen THG-wirksamen Faktoren untersucht (AP2). Um die Mechanismen von N2O-Emissionen genauer zu untersuchen, werden wir Isotopensignaturen des emittierten N2O analysieren und metagenomische Studien durchführen, um die Häufigkeit der Gene zu bestimmen, die an N2O-Produktion bzw. Verbrauch im Boden beteiligt sind (AP3). Mit den kombinierten Eddy-Kovarianz- und Kammermessungen, der Identifikation der Treiber für N2O-Emissionen und der kombinierten Analyse von Isotopensignaturen mit an N2O-Produktion und Verbrauch beteailigten Genen wird ein einzigartiger, multidisziplinärer Datensatz für die untersuchte Fruchtfolge produziert. Dieser wird entscheidend dazu beitragen, das mechanistische Verständnis von N2O-Flüssen aus landwirtschaftlichen Böden zu vertiefen, deren zeitliche und räumliche Variabilität zu verstehen und N2O-Flüsse künftig präziser quantifizieren zu können. Die gewonnenen Daten sind für die Entwicklung und das Testen prozessbasierter Modelle bestens geeignet und eröffnen neue Möglichkeiten zur Entwicklung von Strategien zur Minderung der landwirtschaftlichen THG-Emissionen.

SupportProgram

Tags: Main ? Gerste ? Weizen ? Zuckerrübe ? Deutschland ? Treibhausgasemission ? Bodenkunde ? Lachgas ? Pflanzenproduktion ? Ackerboden ? Treibhausgasminderung ? Bodenuntersuchung ? Emissionsminderung ? Fruchtfolge ? Pflanzenernährung ? Studie ? Landwirtschaft ? Treibhausgas ? Agrartechnik ? Plant Cultivation ? Soil Sciences ?

Region: Nordrhein-Westfalen Nordrhein-Westfalen

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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz, Environment Modeling Group (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Last harvest: 29.09.2026 09:36

Time ranges: 2022-01-01 - 2026-10-22

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Improved process understanding and quantification of nitrous oxide fluxes in a German crop rotation
  Description: Nitrous oxide (N2O) is one of the most powerful greenhouse gases (GHG) and agriculture represents its largest source. In 2018, agriculture was responsible for 7.4% of the total GHG emissions in Germany, 40.2% of which were caused by N2O emissions from soils. Understanding the mechanisms responsible for these emissions and accurately quantifying the fluxes is crucial for developing effective and targeted mitigation strategies. The main goal of this project is to improve the mechanistic understanding of N2O fluxes in a German crop rotation (wheat, sugar beet, barley) under typical agricultural management. We hypothesize that a multidisciplinary approach including high resolution N2O flux measurements, N2O isotopic studies and metagenomic analysis will allow for an improved understanding of which mechanisms are leading to the production and consumption of N2O in the soil. Specifically, we will study the temporal and spatial variability of N2O fluxes in an agricultural soil (Work Package - WP1), analyze the fluxes in relation to most important drivers (i.e. climatic conditions, soil properties, management practices; WP2) and investigate the mechanisms responsible for the fluxes (WP3). N2O fluxes will be continuously measured in an agricultural field for two consecutive years using the eddy covariance technique (data at 30 minutes resolution), providing information on the short-term variability of the fluxes and allowing for improved quantifications of the annual fluxes. Fluxes will be measured in parallel using closed chambers, the most commonly used technique for measuring N2O, which will also serve to evaluate the spatial variability of the fluxes (WP1). We will study the relationships between N2O fluxes and possible drivers to identify which are most relevant for N2O fluxes in the studied soil (WP2). In order to understand the mechanisms responsible for the measured emissions, we will analyze the isotopic signature of the emitted N2O and perform metagenomic studies to assess the abundance of genes involved in N2O production and consumption in the soil (WP3). The proposed project will produce a unique, multidisciplinary dataset for the studied site including information on N2O fluxes based on simultaneous eddy covariance and chamber measurements, soil drivers, isotopic signatures of N2O and quantification of the genes involved in N2O production and consumption in the soil. The results will enhance our understanding of temporal and spatial variability of N2O fluxes and will lead to an improved quantification and mechanistic understanding of N2O fluxes from an agricultural soil. The data produced will be ideal for developing and testing process-based models and will open new possibilities to develop mitigation strategies.
  URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140246

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/469661755 (Webseite) ✓

Status

Aktiv

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