N2O-Emissionen als Reaktion der mikrobiellen Aktivität auf verschiedene Bewässerungs- und Stickstoffdüngungsstrategien im Kartoffelanbau
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Lachgas (N2O) ist eines der wichtigsten Treibhausgase, welches durch mikrobielle Prozesse entsteht, die durch agronomische Bewirtschaftungsmaßnahmen beeinflusst werden können. Bewässerung und Stickstoffdüngung wirken sich fördernd auf Ernteerträge aus, stimulieren aber gleichzeitig die N2O-Produktion. Daher wurden in diesem Projekt über drei Jahre die Auswirkungen verschiedener Bewässerungssysteme (keine Bewässerung, Beregnung oder Tropfbewässerung) und Stickstoffdüngungsvarianten (breitwürfig gestreut oder in Wasser gelöst) auf die N2O-Emissionen im Kartoffelanbau untersucht. Zur Bewertung der zugrundeliegenden Prozesse wurden Analysen der mikrobiellen Biomasse mit der Quantifizierung funktioneller Gene des Stickstoffkreislauf kombiniert. In der ersten Saison wurde die N2O-Emission durch Veränderungen der Bodentemperatur erklärt, wobei N2O sehr wahrscheinlich aufgrund von Denitrifikationsprozessen oder als Nebenprodukt der Nitrifikation entstand. Eine höhere mikrobielle Biomasse wurde in der obersten Bodenschicht nachgewiesen, mit einer Dominanz der bakteriellen Biomasse gegenüber der pilzlichen Biomasse. Auf den fertigierten Flächen deutete das Korrelationsmuster zwischen den bakteriellen Biomassen und den untersuchten Genen sowie zwischen den Genen auf ein vielfältigeres Potenzial der N2O- Produktion hin. In der zweiten Saison wurden die Emission hauptsächlich durch die ausgebrachte Wassermenge und weniger durch die Art der Stickstoffausbringung beeinflusst. Die höchsten Flussraten traten in der ersten Hälfte der Saison auf, wobei die Nitrifizierer- Denitrifikation wahrscheinlich der N2O-Bildung zugrunde lag. Unerwarteterweise führte die gleichzeitige Ausbringung von Wasser und Stickstoff in mehreren kleinen Dosen (Fertigation) weder zu einer signifikanten Steigerung der Ernteerträge noch zu einer Verringerung der N2O- Emissionen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die derzeitigen agronomischen Maßnahmen anscheinend zu einem Überangebot an Wasser und Nährstoffen und damit zu höheren N2O-Emissionen führen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer bedarfsgerechteren Anwendung unter Berücksichtigung der tatsächlichen Nährstoffaufnahme während der Wachstumsphasen der Pflanzen, um möglichst hohe Ernteerträge zu gewährleisten und gleichzeitig negative Umweltwirkungen wie N2O-Emissionen zu verringern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Effects of irrigation and fertilization practice on soil nematode communities in arable land. Applied Soil Ecology, 177, 104546.
Ewald, Martin; Rusch, Daniel; Rißmann, Cornelia; Trost, Benjamin; Theuerl, Susanne & Ruess, Liliane
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„International conference on Zero Greenhouse Gas Emission in High Productive Agriculture“, Denmark (3rd-5th of May 2022)
Storch LC; Schulz K.; Rißmann C.; Prochnow A.; Rueß L.; Trost B. & Theuerl S.
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Nitrogen fertilization and irrigation types do not affect the overall N2O production potential of a sandy soil, but the microbial community structure and the quantity of functional genes related to the N cycle. Applied Soil Ecology, 192, 105083.
Storch, Laura Charlotte; Schulz, Katharina; Rißmann, Cornelia; Cerull, Eduardo; Plakias, Alexander; Schlichting, Iris; Prochnow, Annette; Ruess, Liliane; Trost, Benjamin & Theuerl, Susanne
