Prozesse der Lachgas Produktion und Reduktion im Grünland

Der Einsatz organischer Düngemittel in der Form von Mist und Gülle im Grünland ist eine vielversprechende Strategie, um Nährstoffe zu recyceln, die Zufuhr von mineralischem Stickstoffdünger zu verringern und den organischen Kohlenstoff im Boden zu erhöhen. Allerdings können dadurch auch umweltrelevante Lachgasemissionen im Grünland ansteigen. Lachgas ist ein starkes Treibhausgas, 300-mal stärker als Kohlendioxid, und trägt maßgeblich zum Klimawandel bei. Das Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffzunahme im Boden und den entstehenden Lachgasemissionen bestimmt daher den Netto-Kohlenstoffnutzen organischer Düngung in Grünlandsystemen. Lachgas wird auf verschiedenen mikrobiellen Wegen gebildet, doch Vorhersagen über Ausmaß und Kontrolle spezifischer Wege der Lachgasbildung sind nach wie vor schwer zu treffen. Außerdem ist der Lachgasverbrauch, d. h. die Reduktion von Lachgas zu atmosphärischem Distickstoff, nach wie vor eine große Unbekannte für den Stickstoffkreislauf im Grünland. Die schwerwiegenden Folgen von Lachgasemissionen für den Klimawandel erfordern jedoch ein klares mechanistisches Verständnis für Stickstoffumwandlung und spezifische Pfade der Lachgasproduktion und -reduktion in Grünlandböden. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden Veränderungen im Stickstoffkreislauf und in der Lachgasproduktion in einem Langzeit Düngungsversuch im Grünland untersucht. Eine Vielzahl modernster Isotopenmethoden ermöglicht es, Stickstoffumwandlung im Boden in Abhängigkeit von organischer oder mineralischer Stickstoffdüngung zu vergleichen und somit ein einzigartiges quantitatives Verständnis für die Lachgasproduktion und die Verbrauchswege in Grünlandböden zu schaffen. Eine Vielzahl modernster Isotopenmethoden in Verbindung mit numerischen Modellen wird es ermöglichen, das Ausmaß und spezifische Kontrollen der Lachgasproduktions- und verbrauchswege in Labor und Feldversuchen einzugrenzen. Die gewonnen Daten werden dann in biogeochemischen Vorhersage-Modellen mittels neuartiger Isotopen-Module verwendet. Dies erlaubt genaue Vorhersagen über Lachgasemissionen abhängig von der jeweiligen langfristigen Düngemittelanwendung. Diese neuartige Kombination von Isotopenmethoden und modernster Modellierung ist eine einmalige Gelegenheit, um ein besseres Verständnis für Prozesse des Stickstoffkreislaufs auf verschiedenen Ebenen zu erlangen und schafft somit die Voraussetzungen für eine klimagerechte Bewirtschaftung von Grünland ohne ökologische Kompromisse.