Prozesse und Regulation der N2O- und N2-Freisetzung aus Waldböden

Abstract

Durch die globale Veränderung der Atmosphäre hat die Bedeutung der Emission klimarelevanter Stickstoffgase aus Böden zunehmend an Interesse gewonnen. Aufgrund der anthropogen bedingten Bodenversauerung sowie der Stickstoffsättigung von Waldökosystemen erhebt sich die Frage, inwieweit veränderte Freisetzungen von N2O -auch als Lachgas bekannt- und molekularem Strickstoff (N2) zu erwarten sind. Distickstoffoxid stellt aufgrund der langen atmosphärischen Verweildauer ein sehr wirksames Treibhausgas in der Troposphäre dar und ist zudem an der Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre beteiligt. Als bedeutende terrestrische N2O-Quellen sind, neben der N-Freisetzung infolge industrieller Prozesse, mikrobielle N-Umsetzungen der Denitrifikation und der Nitrifikation zu nennen. Die Untersuchung emittierten molekularen Stickstoffs, welche vor dem Hintergrund hoher atmosphärischer N2-Gehalte besonders problematisch ist, kann unter Anwendung der sog. 15N-Online-Equilibrierung vorgenommen werden. Nach einer 15N-Markierung des Bodens ist eine differenzierte Quantifizierung gasförmiger N-Verbindungen möglich, welche eine wesentliche Voraussetzung zur Vervollständigung der N-Bilanzen in Waldökosystemen darstellt. Der methodische Ansatz ermöglicht zudem die Identifikation der Bildungsprozesse des N2O. Zur Klärung der Ursachen kleinräumig, aber auch saisonal variierender N2O-Emissionen kann der Einfluß regulierender Faktoren herangezogen werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Bedeutung der N2O-freisetzenden Prozesse, die Höhe der N2- und N2O-Emissionen, sowie das N2/N2O-Verhältnis unter Anwendung einer störungsfreien Methode (15N-Tracer-Technik) zu erfassen. Zudem sollte der Einfluß ausgewählter Steuerungsparameter als Kriterium variierender Stickstofffreisetzungsraten bestimmt werden. Anhand von Laborversuchen wurde die N-Emission von drei Buchenwaldökosystemen untersucht, welche durch unterschiedliche bodenchemische Charakteristika gekennzeichnet waren. Während die Bedeutung der wesentlichen Steuerungsparameter der N-Emission an homogenisiertem Bodenmaterial erfaßt wurde, erfolgten die Prozessstudien im Rahmen eines Mikrokosmenversuchs an ungestörten Bodensäulen.