Aeration effects on CO2, N2O and CH4 emission and leachate composition of a forest soil

Einfluss der O2-Versorgung auf die CO2-, N2O- und CH4-Emission sowie die Sickerwasserzusammensetzung eines Waldbodens

2003

27 Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

4181

200099739

Die O2-Verfügbarkeit zählt zu den wichtigsten Steuergrößen chemischer und biologischer Prozesse in Böden. In dieser Studie wurde der Einfluss einer unterschiedlichen O2-Versorgung auf die Dynamik der Spurengasemission (CO2, N2O, CH4) sowie der Sickerwasserzusammensetzung (NO3®, DOC, Mn, Fe) bestimmt. Die Untersuchung wurde mit natürlich gelagerten Bodensäulen eines gut belüfteten Waldbodens (Textur: schluffiger Ton, Bodentyp: Pelosol) durchgeführt. Die Bodensäulen wurden bei unterschiedlicher O2-Zufuhr (0, 0,001, 0,005, 0,01, 0,05 und 0,205 mß m®ß im Luftstrom über der Bodenoberfläche) 85 Tage in einem Mikrokosmensystem inkubiert. Eine verringerte O2-Verfügbarkeit führte zu einer Reduktion der CO2-Freisetzung und zu erhöhten N2O-Emissionsraten. Die höchsten kumulativen N2O-Emissionen (= 1,6 g N2O-N m®¬) wurden bei mittleren O2-Konzentrationen (0,005 und 0,01 mß m®ß), bei denen sowohl Nitrifikation als auch Denitrifikation in den Bodensäulen stattfand, gemessen. Die geringsten kumulative Emission (= 0,05 g N2O-N m®¬) zeigten die Bodensäulen mit ambienter O2-Konzentrationen (0,205 mß m®ß) obwohl die Nitratverfügbarkeit in dieser Variante am höchsten war. Methanemission und die Auswaschung von Mn und Fe trat nur bei vollständig anoxischer Inkubation (kein O2 in der Zuluft) auf. Die Reihenfolge der Reduktionsreaktionen unter vollständig anoxischen Bedingungen entsprach den thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten: Nitrat wurde zuerste reduziert, danach folgte die Reduktion von Mn(IV) und Fe(III) und letzlich die Bildung von CH4. Die Wiederbelüftung der Bodensäulen nach 85 Tagen anaerober Inkubation beendete die Bildung von CH4 und gelöstem Fe und Mn, führte aber zu deutlich erhöhten CO2- und N2O-Emissionen sowie Nitratkonzentrationen im Sickerwasser, was wahrscheinlich auf die Anreicherung von DOC und NH4+ in der vorangegangenen anoxischen Inkubationsperiode zurückzuführen war.