Treibhausgasemissionen im Ökologischen Landbau

Transkript

1 Treibhausgasemissionen im Ökologischen Landbau Andreas Gattinger Professur für Ökologischen Landbau

2 Biodiversitätsverlust, Stickstoffkreislauf und Treibhausgasemissionen (Kliamwandel) bereits jenseits der planetary boundaries Rockström et al., 2009, Nature

3 Bedeutung der Landwirtschaft im Kontext des Klimawandels Verursacher Climate Change Betroffene Klimaschützer

4 Landwirtschaftliche Treibhausgase (ohne LULUCF) Bellarby et al. 2008

5 Lachgasemissionen in Böden unter ökolog. Bewirtschaftung 1. Wie entsteht Lachgas (N2O)? 2. Wie hoch sind die N2O-Emissionen? 3. Minderungsmassnahmen in der Praxis?

6 Mikrobielle Regelung der N 2 O-Bildung und Umsetzung Ostrom & Ostrom, 2011 Nitrifikation ist dominierende Quelle für N2O-Bildung in gut durchlüfteten Böden bei wassergefülltem Porenvolumen (WFPS) < 60%; Denitrifikation dominierende Quelle für N2O-Bildung unter anaeroben Bedinungungen, bei 60 90% WFPS (Bateman and Baggs, 2005). 6

7 7 Der komplette Denitrifkationsprozess 2NO 3 2NO2 2(NO) N 2 O N 2 Funktionelle Gene der Bodenmikroorganismen als Marker für N-Umsetzungen

8 relative abudance (%) Krause et al. unpublished relative abudance (%) relative abudance (%) relative abudance (%) 7 nirk 0,16 nosz A 6 5 0,12 AB AB AB 4 3 0,08 B 2 0, ,50 2,00 Böden unterschiedlicher 0,00 NOFERT CONMIN CONFYM BIOORG BIODYN NOFERT CONMIN CONFYM BIOORG BIODYN Anbauhistorie tragen die gleichen nirs nosz-ii Schlüsselgene für N-Umsetzungen 4 3 1,50 2 1,00 0,50 1 0,00 NOFERT CONMIN CONFYM BIOORG BIODYN 0 NOFERT CONMIN CONFYM BIOORG BIODYN

9 Lachgasemissionen in Böden unter ökolog. Bewirtschaftung 1. Wie entsteht Lachgas (N2O)? 2. Wie hoch sind die N2O-Emissionen? 3. Minderungsmassnahmen in der Praxis?

10 Messung bodenbürtiger Treibhausgase (N2O, CH4, CO2)

11 Wie hoch sind die N2O-Emissionen? Abhängig von Standort, Klima und Kultur emittieren Öko- Böden kg N2O-N pro Jahr (Skinner et al., 2014; Benoit et al., 2016; Krauss et al., 2017; Gattinger et al. in prep.) Durchschnittlich: 2,7 kg N2O-N ha-1 yr-1 (entspricht 1,3 t CO2-Äq und somit 76% des errechneten, jährlichen Kohlenstoffspeicherungspotentials, Gattinger et al., 2012) Höchste Emissionsspitzen beim Kleegras-Umbruch; Bodenbearbeitung

12 N2O-Emissionen in der Abfolge Kleegras-Mais-Grünbrache Gattinger, Skinner et al., in prep.

13 N 2 O Emissionen in einer Kleegras-Weizen- Grünbrache RT * * grass-clover baseline emissions CT grass-clover slurry induced emissions ley destruction and weed seeding MC SL * * 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 kg N 2 O-N ha -1 wheat baseline emissions wheat slurry induced emissions green manure seeding peak *p < 0.05 Krauss et al. 2017,Agric. Ecosyst. Environ.

14 Höheres N2O-Emissionspotential in langfristig ökologisch als in konventionell bewirtschafteten Böden (Laborversuch, gleiche N-Düngung) Krause et al., Soil Biol. Biochem, accepted

15 wie ist es im Freiland? Area-scaled GWP d N 2 O emissions (kg CO 2 eq. ha -1 a -1 ) land-use MD CI b P studies comp. c all (annual) f arable grassland rice-paddies b ± 95%confidence interval (CI), c comparisons, d Greenhouse Warming Potential (GWP) f all annual measurements excl. rice ca. 500 kg ha -1 yr -1 weniger CO 2 eq. als N 2 O (entspricht 1 kg N2O-N) aus Bioböden. Skinner, Gattinger et al. 2014, STOTEN

16 Lachgasemissionen in Böden unter ökolog. Bewirtschaftung 1. Wie entsteht Lachgas (N2O)? 2. Wie hoch sind die N2O-Emissionen? 3. Minderungsmassnahmen in der Praxis?

17 Erhöhung der N-Effizienz (Beispiel precision farming) Minderung der N2O-Emissionen um 30% Schlag A17, Versuchsgut Scheyern Sehy et al. 2003, Agric. Ecosyst. Environ.

18 Einsatz von Pflanzenkohle 45% Reduktion von N 2 O-Emissionen nach Pflanzenkohlezugabe über gesamte Vegetationsperiode (s. Hüppi et al., 2015); ph-effekt durch hohe Streuung unklar Lachgasreduzierende Bakterien zeigten erhöhte Abundanz nach Dünge- und Regenereignis

19 Förderung des Bodenlebens durch langfristigen Ökolandbau (> 20 Jahre; Beispiel DOK- Versuch, > 37 Jahre) Nt input a) including NOFERT b) excluding NOFERT Nt N N 2 O available Nt N ph SOC N input input 1 2 O available ph SOC input input * N availabl e *** 0.63** 0.72** ph -0.54* ** -0.57* SOC -0.46* ** * Cmic -0.50* *** 0.88*** * 0.57* 0.86*** Humus und mikrobieller Biomasse korrelieren negativ mit N2O! Gattinger et al. submitted; Lori et al., PloS One, accepted. 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!