Klimarelevanz von Waldmooren –aktueller Forschungsstand · mächtig, Eddy + manuelle Hauben) 14...

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Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.

Klimarelevanz von Waldmooren – aktueller Forschungsstand

Jürgen Augustin

AfSV Jahrestagung 2010, Schloss Hasenwinkel 22.-25.09.


Bedeutung der Moorwälder

(Joosten and Clarke 2002, Byrne et al. 2004)

Waldanteil der Moore: Europa 20%, Deutschland 8%, zumeist entwässert

Global 3% der Moore für forstliche Nutzung entwässert

Anteil an den globalen Moorverlusten: 30%

Anteil der Moorwälder an der anthropogenen Klimawirkung: unklar

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Welche Treibhausgase sind wichtig?

Kohlendioxid (CO2)

Methan (CH4) Lachgas (N2O)

aktuelle Konzentration

relatives Treibhauspotential (kg CO2-C-Äquivalente)

Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt

385 ppm

1

64 %

1,74 ppm

7,6

19 %

315 ppb

133

6 %


Messtechnik zur Ermittlung des Spurengasaustausches

Eddy-Kovarianztechnik Manuelle Hauben

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GPPRhRa

Durchsichtige Hauben: Netto-Ökosystem-Austausch (NEE)

Undurchsichtige Hauben: Ökosystem-Atmung (Reco, CH4, N2O)

Messung des Gasaustausches mit manuellen Hauben

RhRa


C-Eintrag (BPP bzw. Nettophotosynthese)

C-Austrag (Reco = Pflanzen- und Bodenatmung)

Ökosystem

als Black Box

∆ C (NEE) = BPP- Reco

CO2-C-Bilanz auf Grundlage von NEE

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∑GWPCO2-Äquivalente = 1*FCO2 +21*FCH4 + 310*FN2O

∑GWPCO2-C-Äquivalente = 1*FCO2-C +7,6*FCH4-C + 133*FN2O-N

Berechnung der summarischen Klimawirkung (Treihausgasbilanz)

Molekülwerte (3,677*Elementwert)

Elementwerte (0,273*Molekülwert)

Festlegungen„Kühlende“ Wirkung: ∑GWPCO2-Äquivalente < 0

„Aufheizende“ Wirkung: ∑GWPCO2-Äquivalente > 0

[ F: Emissionsfaktor in g *m-2*yr-1 bzw. t*ha-1*yr-1]


E U -M oore: W älder m äßige Lachgasquellen

mg

N2

O-N

m-2

a-1

0

1000

5000

6000

n=7 n=16 n=2 n=1 n=1 n=2 n=4 n=6

n=20 n=10 n=60 n=15 n=1 n=2

To

rfs

tic

h

au

fge

las

sen

Wa

ld

ge

drä

nt

Ac

ke

r

Gra

sla

nd

ren

atu

rie

rt

na

turn

ah

HochmooreNiedermoore

(Byrne et al. 2004)

5


EU-Moore: Wälder schwache Methanquellen

g C

H4

-C m

-2 a

-1

0

10

20

30

40

n=13 n=7 n=13 n=2 n=2 n=2

n=14 n=9 n=2 n=1 n=9 n=4 n=5 n=16

To

rfs

tic

h

au

fge

las

sen

Wa

ld

ge

drä

nt

Ac

ke

r

Gra

sla

nd

ren

atu

rie

rt

na

turn

ah

(Byrne et al. 2004)



EU -M oore: W älder schw ache K ohlendioxidsenken

g C

O2-C

m-2

a-1

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

n=8 n=6 n=5 n=1 n=11 n=4 n=5 n=12

n=13 n=7 n=13 n=3 n=0 n=2

To

rfs

tic

h

au

fge

las

sen

Wa

ld

ge

drä

nt

Ac

ke

r

Gra

sla

nd

ren

atu

rie

rt

na

turn

ah

(Byrne et al. 2004)


Keine aktuelle Daten für D!

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E U -M o o re : W ä ld e r h a b e n p o s itiv e K lim a w irk u n g

g C

eq

uiv

. m

-2 a

-1

-1 0 0

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

To

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h

au

fge

las

sen

Wa

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ge

drä

nt

Ac

ke

r

Gra

sla

nd

ren

atu

rie

rt

na

turn

ah

(Byrne et al. 2004)

Keine aktuelle Daten für D!


Zwischenfazit

Waldmoore (ungestört + entwässert) haben offenbar im Mittel nur geringe Klimawirkung

Speziell für Deutschland liegen kaum Informationen zum CO2-Austausch und der Klimawirkung vor

Frage Wie sehen die Torf-C-Bilanzen von Waldmooren aus?

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Torf-C-Bilanz vs. GWP-Bilanz bei Waldmooren

g C m-2 a-1

0 200 400 600

GWP-balance: g C equiv. m

-2 a-1

0

200

400

600

14

1 arable (fen)2 grassland (fen)3 arable (bog) 4 abandonedafter peat cut (bog)

5 grassland (bog)6 peat cut (bog)7 drainage (bog)8 restoration (bog)9 drainage (fen)10 natural (fen)11 restoration (fen)12 natural (bog)13 forest (fen)14 forest (bog)

11

1312

98

7

6

54

3

2

1

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Torf-C-Bilanzen: nur für ungestörte Waldmoore präzise Angaben

(Droesler et al.) Ohne Bäume bzw. LORCA-Analysen


Große Anzahl sehr komplexer, hochdynamischer C-Flüsse

Ursachen für Mangel an Daten zu Torf-C-Bilanzen für entwässerte Waldmoore

Ungelöste methodische Probleme bei der Quantifizierung der Torf-C-Ein- und -Austräge: Trenching, Girdling, Isotopentechniken?

(Trumbore 2006)

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Folge: extreme Unsicherheiten bei der Ermittlung von CO2-Bilanzen entwässerter Waldmoore

Beispiel: 30 jähriger Kiefernbestand auf ehemaligem Mooracker in Finnland (Lohila et al. 2007)

Ungeklärte Bilanzlücke


Frage:

Lässt sich dennoch abschätzen, welche Faktoren Torf-C-Bilanz (Torfbildung/-zehrung) und Klimabilanz von Waldmooren beeinflussen?

Beispiel

Einfluss von mittleren Grundwasserstand und Vegetation bei verschiedenen Erlenwaldtypen (A. Barthelmes, J. Augustin und H. Joosten in Rahmen des Alnus-Projektes)

Vorgehen

Kombination von Gasflussmessungen, paläoökologischen Untersuchungen und Angaben zum Waldwachstum

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906Spannenmitte

6.616bis-4.805Σ

4949Lachgas (N2O)3)

11.461bis40Methan (CH4)3)

-3211-3211Kohlendioxid (Derbholz: 4. Ertragsklasse)2)

-1.683-1.683Kohlendioxid (Torfbildung)1)

Grundwasser Ø 5 cm über Flur CO2-Äquivalente (kg/ha/a)

1)Paläoökologische Forschungen ALNUS

2)Angaben nach Lockow 1994

3)Gaswechselmessungen ALNUS

Natürlicher Erlen-Sumpfwald

(Nass, 5+)


Großseggen-Erlen-Eschen-Wald

(Halbnass, 4+)

-5316Spannenmitte

-1216-9.416Σ

492492Lachgas (N2O)3)


-5973-8349Kohlendioxid (Derbholz: 1,5/2,5 Ertragsklasse)2)

+/-0bis-2.373Kohlendioxid (Torfbildung/-erhalt)1)

Grundwasser Ø 10 cm unter Flur CO2-Äquivalente (kg/ha/a)

1)Paläoökologische Forschungen ALNUS

2)Angaben nach Lockow 1994


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Mädesüß-Erlen-Eschenwald

(feucht, 3+)

33.097Spannenmitte

37.460bis28.734Σ

7.1317.131Lachgas (N2O)3)


-9.634-9.634Kohlendioxid (Derbholz: 1. Ertragsklasse)2)

34.61031.233Kohlendioxid (Torfzehrung)3,4)

Grundwasser Ø 25 cm unter Flur CO2-Äquivalente (kg/ha/a)

2)Angaben nach Lockow (1994)


4)Literaturdaten (Augustin 2001)

Niedermoorgrasland: ca. 24000 kg CO2-Aquivalente(kg/ha/a)


Zwischenfazit

Der mittlere Grundwasserstand und die Vegetation haben einen sehr starken Einfluss auf die Torf-C-Speicherung und Klimawirkung von Waldmooren

Erlen auf nassen und halbnassen Standorten: positive Klimawirkung und Torfakkumulation (→ Option für Moorrenaturierung)

Dringend notwendig: gezielte Untersuchungen zur Behebung der Unsicherheiten

Erlen auf feuchten Standorten: negative Klimawirkung und hohe Torfverluste

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Ausblick: Erfassung des Spurengasaustausches und der Klimawirkung von Waldmooren im vTI-Vorhaben „Klimaberichterstattung organische Böden“

Waldmoorstandorte


Oberer Spreewald: 60 jähriger Erlenbruchwald auf Anmoor

Kombination von Eddymessungen (39 m, TU Dresden) mit Haubenmessungen (ZALF)

NEE + CH4 Ökosystem NEE (GPP, Reco) + CH4 + N2O Unterwuchs

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Aktuelle CH4-Flussraten im Biosphärenreservat Spreewald August 2009 bis September 2010: auf dem Waldboden geringe Flüsse

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

08.2009 09.2009 10.2009 11.2009 12.2009 01.2010 02.2010 03.2010 04.2010 05.2010 06.2010 07.2010 08.2010 09.2010

Datum

CH

4-C

(g

m-2

d-1

)

Seggenwiese

Wald halbnass

Wald feucht

Wald nass


Unteres Peenetalmoor bei Anklam: Grauweiden-Großröhrichtkomplex auf naturnahem Niedermoor Kombination von Eddymessungen (10 m, TU Dresden) mit Haubenmessungen (ZALF)

NEE + CH4 Ökosystem NEE (GPP, Reco) + CH4 + N2O Röhricht

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-15

-10

-5

0

5

10

15

20

02.01.2010 22.01.2010 11.02.2010 03.03.2010 23.03.2010 12.04.2010

Datum

CO

2-F

luss

[µm

ol m

-2 s

-1]

Aktuelle CO2-Flussraten (NEE) auf dem Grauweiden-Großröhrichtkomplex im NSG Unteres Peenetal Januar-April 2010: geringe Aktivitäten

(T. Grünwald, TU Dresden)


TG 6.1: MooseurachTG 6.2: Schechenfilze

Waldmoorstandorte in Bayern (M. Drösler)

MooseurachFichte Aufforstung 20 m 50 Jahre, Torf entwässert (3-4 m mächtig, Eddy + manuelle Hauben)

SchechenfilzeSpirke naturnah 2-3 m, ohne Entwässerung Torf 6 - 6.5 m mächtig, Eddy + manuelle Hauben)

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Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Waldmoore haben offenbar im Mittel nur geringe Klimawirkung, aber für Deutschland kaum Angaben

Die Torf-C- und die Klimabilanz werden aber sehr stark vom mittleren Grundwasserstand und der Vegetation beeinflusst → hohe Variabilität

Positive Klimabilanzen in Verbindung mit positiven Torf-C-Bilanzen (Torfakkumulation) kommen wahrscheinlich nur bei permanent hohenGrundwasserständen vor

Voraussetzung für Beheben der großen Wissensdefizite und Unsicherheiten: Langzeitmessungen und Prozessstudien zur exakten Erfassung aller relevanten Spurengas- und C-Flüsse bzw. –Bilanzgrößen


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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