Jülich, 11. Dezember 2015 - Kohlendioxid (CO2) gilt als eines der wichtigsten Treibhausgase, die zur globalen Erwärmung beitragen. Hauptursache für den Anstieg in der Atmosphäre ist die Verbrennung fossiler Energieträger. Doch auch der Boden beeinflusst die CO2-Konzentration in der Luft. Ob er langfristig eine Quelle oder Senke für CO2 darstellt und welche Rolle Lachgas aus gedüngten Böden im Klimasystem spielt, wird am Jülicher Institut für Agrosphärenforschung untersucht.

Zwischen 1500 und 2400 Milliarden Tonnen (Gigatonnen) Kohlenstoff sind im Boden gespeichert. Pro Jahr geben die Böden weltweit bis zu 95 Gigatonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre ab - einer der größten Anteile am globalen Kohlenstoffkreislauf. Steigen weltweit die Temperaturen durch den Klimawandel, erhöht sich auch der Kohlendioxidausstoß aus dem Boden. "Böden und darin lebende Organismen 'atmen' schneller, weil durch die höheren Temperaturen Stoffwechselprozesse schneller ablaufen. Dadurch wird mehr CO2 freigesetzt", erklärt Prof. Harry Vereecken, Direktor des Jülicher Instituts für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre.

Die Jülicher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen herausfinden, ob durch den Klimawandel der Boden langfristig eher zur Quelle als zum Speicher für Kohlendioxid wird. Verbesserte Messmethoden sollen den Austausch von Treibhausgasen zwischen Boden und Atmosphäre zuverlässiger und einfacher als bisher erfassen. Damit lassen sich verlässliche Modelle und Prognosen für die künftige Entwicklung des Austauschs und die Folgen einer Änderung der Landnutzung erstellen. "Wenn aus Grasland Ackerland wird, hat das Auswirkungen auf die Freisetzung von Kohlendioxid", so Vereecken. Und ein besseres Verständnis, wie Böden Kohlenstoff speichern, könnte dabei helfen, mit entsprechenden Maßnahmen den Kohlendioxid-Anstieg in der Atmosphäre abzumildern.

Mindestens ebenso wichtig wie Kohlendioxid ist aber das Lachgas (N2O), das aus dem Boden freigesetzt wird - ein viel stärkeres Treibhausgas als CO2. Hauptursache für den weltweiten Anstieg der Lachgas-Emissionen ist der Stickstoff, der als Dünger in den Boden gelangt. Ein Team um Prof. Nicolas Brüggemann erforscht am Jülicher Agrosphären-Institut, welche biologischen und chemischen Prozesse an der Umsetzung von Stickstoff im Boden beteiligt sind und zur erhöhten Freisetzung von Lachgas führen können. "Wir haben beim Stickstoff-Kreislauf im Boden große Wissenslücken, insbesondere was die Wechselwirkungen zwischen biologischen und chemischen Prozessen anbelangt. Dazu kommt, dass die Prozesse wesentlich komplexer als beim Kohlenstoff-Kreislauf sind", sagt Brüggemann.

Prozessstudien im Labor, bei denen Stickstoff mit stabilen Isotopen markiert wird, sollen ebenso wie Freiland-Messungen an den Langzeit-Messstationen Selhausen, Wüstebach und Rollesbroich die Wissenslücken schließen. Dann ließe sich zum Beispiel gezielter steuern, wie landwirtschaftliche Flächen gedüngt werden müssen, ohne dass hohe Ernten steigende Lachgas-Emissionen zur Folge haben.