Errechnungen zum Lachgas-Budget von Permafrost Böden

Distickstoffoxid (N2O), das auch als "Lachgas" bezeichnet wird, ist nach Kohlendioxid und Methan das drittwichtigste Treibhausgas, das für die globale Klimaerwärmung verantwortlich ist. Es wird hauptsächlich in Böden durch mikrobielle Aktivität gebildet. In der Regel stammen hohe Lachgasemissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden, in denen die Verfügbarkeit von mineralischem Stickstoff aufgrund von Stickstoffdüngung und anderen Bewirtschaftungsmethoden hoch ist. Da der Stickstoffkreislauf in kalten Permafrostböden nur langsam abläuft, wurden sie bisher als unwichtige Lachgasquellen angesehen. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass dies nicht immer der Fall ist: Die Freisetzung von Lachgas ist ein häufiges Phänomen in Permafrostböden. Das Ausmaß der Emissionen sowie die Faktoren, die sie steuern, sind jedoch nach wie vor kaum bekannt. Das Projekt PERNO wird diese Lücke schließen, indem es die Ausgasung und Faktoren, die die N2O-Emissionen aus Permafrostböden steuern, eingehend untersucht. Dazu werden wir Böden aus Permafrostgebieten im Labor inkubieren und Temperatur und Bodenfeuchtigkeit manipulieren, um den Klimawandel zu simulieren. Permafrostböden werden ebenfalls im Labor aufgetaut, um das Schmelzen des Permafrosts zu simulieren. Wir werden die Emissionen von N2O und anderen reaktiven und nicht reaktiven Stickstoffgasen wie NO und N2 während der Inkubationsperiode mit modernen laserspektroskopischen Methoden verfolgen. Außerdem werden wir die damit einhergehenden Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaft und anderer Bodenparameter untersuchen. Vor allen Dingen wird die stabile Isotopenzusammensetzung von Lachgas kontinuierlich im Labor gemessen, um wertvolle Informationen über die mikrobiellen Produktionswege zu erhalten, die für die N2O-Emissionen verantwortlich sind. Lachgas wird in Böden während der Nitrifikation und Denitrifikation gebildet, und jeder Weg erzeugt einen einzigartigen stabilen Isotopen-Fingerabdruck im N2O. Diese Informationen sind wichtig, um die N2O-Emissionen zu charakterisieren und besser zu verstehen. Techniken zur Bestimmung stabiler Isotope sind zu einem festen Bestandteil der modernen Ökologie geworden und tragen dazu bei, detaillierte Erkenntnisse über den Stickstoffkreislauf zu gewinnen. Die stabile Isotopensignatur von N2O wird auch in den prozessbasierten Modellen verwendet, die auch im Projekt PERNO zum Einsatz kommen. Wir werden ein Isotopenmodell (IsoTONE) verwenden, um die N2O-Flüsse zu simulieren und ein Lachgas-Budget von Permafrost Böden zu erstellen. Insgesamt zielt PERNO darauf ab, kritische Wissenslücken über die N2O- Dynamik von Permafrostböden zu schließen und die Bedeutung dieser Emissionen aus Permafrostböden für das gegenwärtige und künftige Klima zu erhellen. Wir stellen die Hypothese auf, dass N2O aus Permafrostböden eine potenziell bedeutende positive Rückkopplung zum Klimawandel darstellt.