Organische Böden speichern einen Großteil des weltweiten Vorrats an organischem Bodenkohlenstoff, wurden aber großflächig zur landwirtschaftlichen Nutzung entwässert und damit zu einer starken Quelle von Treibhausgasen (THG). Wie können THG-Emissionen aus organischen Böden deutschlandweit abgeschätzt werden und so auf aktueller Datengrundlage in die Emissionsberichtestattung und die Bewertung von Klimaschutzmaßnahmen einfließen?

Im Projekt ARS AfricaE wird ein internationales Netzwerk von Forschungsclustern etabliert und die gekoppelten Kohlenstoff- und Wasserkreisläufe von natürlichen und gestörten Savannen-Ökosystemen werden untersucht.

Das Hauptziel des Projektes ist die Untersuchung bodenhydrologischer Prozesse in organischen Böden und deren Interaktion mit biogeochemischen Prozessen.

Der Gehalt an organischer Substanz im Boden trägt entscheidend zur Standortproduktivität bei. Die Menge und Qualität organischen Kohlenstoffs im Boden wird durch Klima, Standort und Nutzung beeinflusst.

Für eine genaue Vorhersage gasförmiger Stickstoffverluste aus Agrarböden durch mikrobielle Prozesse fehlen bislang robuste Messdaten zu N2-Emissionen und zur Sauerstoffverarmung im Boden. Unsere Aufgabe ist es, diese Lücke anhand von Laboruntersuchungen zu schließen.

Die Umsetzung von organischer Substanz ist in Unterböden wesentlich langsamer als in Oberböden. Die dem zu Grunde liegende Prozesse und Ursachen sind bisher unklar und bedürfen einen langfristigen experimentellen Ansatz, der im Projekt Eternal-C verfolgt wird.

Die Landwirtschaft in Deutschland verursacht mehr als 90 % der nationalen Ammoniak-Emission. Klar ist: Künftig muss es weniger werden. Die Datengrundlage für die Bestimmung der Emissionen sowie des Weitertransports und der Deposition ist allerdings lückenhaft und mit großen Unsicherheiten behaftet.

Treibhausgase kennen keine Ländergrenzen. Zur Überwachung der Atmosphäre bauen europäische Forscher gemeinsam das „Integrated Carbon Observation System“ auf. Es sieht europaweit kontinuierliche Messungen von Treibhausgasen vor.

Verschiedene Pilze können nachweislich über den Prozess der Denitrifikation das Treibhausgas N2O - Lachgas - bilden. Die Bedeutung von Pilzen für die N2O-Emission aus Böden ist dennoch weitgehend ungeklärt.

Aus umwelt- und wirtschaftspolitischen Gründen sollen Kraftstoffe aus Biomasse einen erheblichen Beitrag zur Deckung der Kraftstoffnachfrage in Deutschland und Europa leisten. Rapsöl ist derzeit der wichtigste Rohstoff zur Herstellung von Biodiesel.

Die Deltaregion des Yangtze in China gehört zu den Regionen, die weltweit am stärksten mit Stickstoff belastet sind. Über den Verbleib des reaktiven Stickstoffs weiß man bislang jedoch zu wenig, um effektive Lösungsstrategien zu entwickeln. In diesem Projekt bearbeiten wir dieses Defizit, indem wir neue Untersuchungsmethoden für die Emissionen von N2 und anderen N-Gasen entwickeln.

Treibhausgasemissionen aus Mooren werden stark vom Grundwasserflurstand beeinflusst. Eine Ableitung der Grundwasserflurabstände aus Fernerkundungsdaten könnte die räumlich und zeitlich differenzierte Abschätzung von THG-Emissionen deutlich verbessern.

Im Projekt NITROSPHERE untersuchen wir den Zusammenhang zwischen atmosphärischer Stickstoffdeposition und dem Treibhausgasaustausch verschiedener Ökosysteme mithilfe neuer Messtechnik (TRANC).

Stickstoffverluste aus der mikrobiellen Denitrifikation, also der Umwandlung von Nitrat und Nitrit zu molekularem Stickstoff (N2), sind eine wichtige Komponente des Stickstoffkreislaufs in Böden. Sie können aber nicht direkt im Feldversuch quantifiziert werden. Können Isotopenanalysen von Lachgas, einem Zwischenprodukt der Denitrifikation, zur Ermittlung der N2-Emissionen beitragen?

Das Projekt SEACRIFOG ist eine Design-Studie zur Konzeptualisierung eines panafrikanischen Treibhausgas-Beobachtungssystems und fördert die Vernetzung von afrikanischen und europäischen Forschungsinfrastrukturen.

Versteckt unter dem humusreichen Oberboden bleibt der Unterboden und dessen Beitrag für die Ernährung und Wasserversorgung von Pflanzen auf Äckern und Wiesen oft unbeachtet. Im SOIL3-Projekt erforschen wir in nationalem Maßstab wie diese Ressourcen des Unterbodens für eine nachhaltige landwirtschaftliche Produktion nutzbar gemacht werden können.

Böden sind der größte Speicher im terrestrischen Kohlenstoffkreislauf. Mehr als 50% der Kohlenstoffvorräte sind in tieferen Bodenhorizonten gespeichert. Wie wird organischer Kohlenstoff in Unterböden stabilisiert - und wie beeinflusst der Mensch diese Prozesse?

Welchen Beitrag leistet der Anbau von Torfmoosen für die Biodiversität und den Klimaschutz?

Ist es möglich, die hohen Treibhausgasemissionen von intensiv genutzten Moorgrünländern durch angepasstes aktives Wassermanagement zu mindern?

Energie aus Biomasse zu gewinnen ist inzwischen umstritten, denn "Bioenergie" konkurriert mit anderen Formen der Flächennutzung. Es gibt aber eine große Vielzahl verschiedener Bioenergiepflanzen – ihr unterschiedlicher Beitrag zum Klimaschutz wurde vergleichend analysiert.

Landwirtschaftlich genutzte Böden sind Treibhausgasquellen. Im Rahmen des internationalen Forschungsverbundes MAGGnet werden auf der Grundlage einer weltweiten Datensammlung Modelle zur Quantifizierung der Emissionen und zur Bewertung von Minderungsmaßnahmen weiterentwickelt.

Organische Böden speichern einen Großteil des weltweiten organischen Bodenkohlenstoffs und wurden großflächig zur landwirtschaftlichen Nutzung entwässert und damit zu einer starken Treibhausgasquelle. Wie können diese Böden in Europa bewirtschaftet werden, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig die landwirtschaftliche Nutzung unter Klimawandelbedingungen zu stärken?

Deponien mechanisch-biologisch behandelter Abfälle (MBA) sind eine Quelle für Treibhausgasemissionen. Bei der Emissionsminderung können Zielkonflikte auftreten: die Minderung von Methanemissionen führt zu stärkeren Lachgasemissionen.

Wie wirkt sich zunehmende Sommertrockenheit auf die Treibhausgasemissionen von Ackerböden aus? Lassen sich Lachgasemissionen im Ackerbau durch platzierte Düngung vermindern? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldstudien in Niedersachsen nach.

Durch die Anwendung des EO-LDAS-Prototyps, einem Datenassimilationsschemas von mit Sentinel-2 erhobenen Satellitendaten, soll ein Beitrag zur Verbesserung des satellitengestützten Monitorings der vegetationsbedeckten Landoberfläche geleistet werden. Das Akronym EO-LDAS steht für Earth Observation - Land Data Assimilation System.

Die terrestrischen Ökosysteme sind wesentliche Quellen und Senken von Treibhausgasen in Europa. Das vom Thünen Institut für Agrarklimaschutz koordinierte EU-Projekt „GHG-Europe“ hat diese Quellen und Senken verschiedener Landnutzungssysteme quantifiziert und abgeschätzt, welche Potentiale es gibt, Treibhausgase in Europa zu reduzieren. Dazu müssen anthropogene und natürliche Faktoren in der Treibhausgasbilanz voneinander geschieden werden. Unser Projekt lief im Verbund mit insgesamt 41 Partnern in 15 europäischen Ländern.

Wer Grünlandflächen in Ackerland umwandelt, vermehrt Emissionen der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) und Lachgas (N2O). Wie hoch sind diese Emissionen? Kann man sie vermindern, indem man auf Bodenbearbeitung bei der Umwandlung verzichtet? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldversuchen in Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein nach.

Böden sind der größte terrestrische Speicher für Kohlenstoff und sie besitzen deshalb eine besondere Bedeutung für den Klimaschutz. Das DFG-Projekt "Humusvergrabung" analysiert in diesem Zusammenhang die Bedeutung des Eintrags von Humus in Unterböden.

Kompensationsmaßnahmen nach der Eingriffsregelung des Naturschutzgesetzes zielen auf den Ausgleich im Sinne des Natur- und Artenschutzes. Eine Bewertung aus Sicht des Klimaschutzes fehlt bisher.

Deutschland hat sich das Ziel gesetzt, seine Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2020 um 40% zu reduzieren. Dies erfordert auch im Sektor Lanwirtschaft deutliche Emissionsminderungen. Hierzu sind effiziente und konsensfähige Emissionsminderungsstrategien erforderlich.

Naturnahe Moore sind Lebensraum seltener Arten und erbringen Ökosystemleistungen wie Kohlenstoffspeicherung und Nährstoffretention. Wir arbeiten an einem ressourcenübergreifenden und prognosetauglichen Leitfaden für die Praxis, mit dem Biodiversität und Ökosystemleistungen der Moore bewertet werden können.

Denitrifikation ist eine sehr bedeutende Verlustgröße für reaktiven Stickstoff in Agrarböden. Sie kommt häufig vor, lässt sich kaum vorhersagen und ist bisher unter Feldbedingungen schwer messbar. Können Aussagen über N2-Emissionen durch Denitrifikation abgeleitet werden, wenn man Isotopensignaturen des Lachgases aus dem Boden bestimmt? Diese Frage behandeln wir in kontrollierten Prozessstudien im Labor und im Feld.

Lassen sich die Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft vermindern, wenn Fruchtfolge, Bodenbearbeitung und Düngung im Ackerbau optimiert werden? Mit dieser Frage sind wir an zwei Feldstudien in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen beteiligt.

Der Einsatz von Pflanzenkohle in landwirtschaftlichen Böden zur Senkung von Nährstoff- und Pestizidauswaschung sowie Treibhausgasemissionen wird in einem breit angelegten Forschungsvorhaben seit 2010 am Thünen-Institut für Agrarklimaschutz untersucht.

Die Emissionsinventare der verschiedenen Länder - etwa die Bilanzen über den jährlichen Ausstoß von Kohlendioxid - folgen verbindlichen internationalen Vorschriften zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung. Denn für Fortschritte in internationalen Verhandlungen zum Klimaschutz sind verlässliche Nachweise über erfolgreiche Maßnahmen zum Klimaschutz sehr wichtig. Unser Projekt entwickelte das Qualitätsmanagement-System für die Sektoren Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Landnutzung im deutschen Emissionsinventar.

Welche Klimafolgen es hat, wenn Land genutzt oder die Nutzungsform geändert wird und welche Klimafolgen mit der Forstwirtschaft einhergehen (LULUCF), ist bisher nur unvollständig Teil der Klimaschutzziele. Für diese Bereiche lassen sich also derzeit auch keine Verpflichtungen beziffern, ihre Emissionen an Treibhausgasen zu vermindern. Die Entscheidung 529/2013/EU will die Berichterstattung im LULUCF-Sektor in Europa harmonisieren und verbessern.

Das Stickstoffmanagement beim Rapsanbau ist von zentraler Bedeutung für die Ökobilanz von Biodiesel aus Raps. Einen Ansatz zur Verbesserung liefern Methoden des "Precision Farming".

Wie wirkt die Erneuerung von Grünland durch Neuansaat auf die N2O Emission und die Nitratauswaschung? Mindern Verfahren der Grünlanderneuerung unerwünschte Emissionen, wenn auf Bodenbearbeitung und Narbenabtötung verzichtet wird? Diesen Fragen gehen wir in zwei Feldstudien in Niedersachsen nach.

Ziel dieser Arbeit ist das bessere Verständnis der Quellprozesse von N2O-Emissionen aus Böden. Mittels Isotopenanalyse und Inhibitionsversuchen soll zwischen N2O aus pilzlicher und bakterieller Denitrifikation unterschieden werden.

Dünger aus der Landwirtschaft belasten das Grundwasser und Oberflächengewässer. Die Belastung mit Nitrat-Stickstoff wird durch Denitrifikation vermindert. Um regionale Denitrifikationsmodelle zu prüfen, quantifizieren wir erstmals die Denitrifikation im Grundwasserkörper direkt.

Gedränte Moore stellen mit 2-5% der deutschen Treibhausgasemissionen die größte Einzelquelle außerhalb des Energiesektors dar. Damit gelten erhöhte Anforderungen für die Berichterstattung gemäß Klimarahmenkonvention, die jedoch derzeit aufgrund lückenhafter Emissionsdaten und fehlender Regionalisierungsverfahren nicht erfüllt werden können.

Im Rahmen des EU Forschungsverbundes MACSUR werden die Einflüsse von Bodennutzung und Klimaänderung auf die Humusgehalte landwirtschaftlicher Standorte Europas untersucht und in die Prognosen zur Entwicklung der Flächenproduktivität integriert.

Landwirtschaftliche Nutzung, Torfabbau und Wiedervernässung beeinflussen den Stoffhaushalt von Moorstandorten. In diesem Projekt wurden Einflussfaktoren auf Konzentrationen von Stickstoff und gelöstem organischen Kohlenstoff untersucht.

Kleegras wird im organischen Landbau in die Fruchfolgen integriert, um die Bodenfruchtbarkeit zu steigern. Durch die symbiotische Stickstofffixierung versorgt es die Fruchtfolge mit Stickstoff.