Impact of summer drought on greenhouse gas fluxes and nitrogen availability in a restored bog ecosystems with differing plant communities : Dissertation an der Universität Hamburg
Während ursprüngliche Moore signifikante Senken für Kohlendioxid und natürliche Quellen von Methan darstellen, wandeln sich antropogen genutzte Moore von Kohlenstoffsenken zu -quellen und emittieren Lachgas. Daher ist die Renaturierung von Mooren ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Klimawandel erhebliche Auswirkungen auf die CO2-Senkenfunktion von Mooren hat und sie durch Veränderungen in Niederschlagsmenge und -frequenz negativ beeinflusst werden können. Aus diesem Grund wurde die CO2- und Treibhausgasbilanz (THG-Bilanz) von drei verschiedenen Pflanzengemeinschaften einer restaurierten Hochmoorfläche ermittelt und die Auswirkungen der für die Region Norddeutschland prognostizierten Sommertrockenheit durch ein manipulatives Feldexperiment abgeschätzt. Innerhalb der Metropolregion Hamburg wurde das Himmelmoor als Untersuchungsgebiet ausgewählt, welches noch immer für die Torfgewinnung genutzt wird. Auf der Torfabbaufläche, sowie in einem bereits renaturierten Randbereich des Moores wurden CO2-, CH4- und N2O-Flüsse mit und ohne Einfluss von simulierter Sommertrockenheit mit Hilfe der Hauben-Messtechnik gemessen. Darüber hinaus wurden die Stickstoffverfügbarkeit sowie meteorologische und hydrologischen Daten erhoben. Alle drei Vegetationstypen der renaturierten Fläche sowie die industriell genutzte Torfabbauflache stellen CO2-Quellen dar. Die jährlichen CO2-Emissionen der renaturierten Fläche liegen zwischen 0,60 ± 1,43 t CO2 ha-1 Jahr-1 (von Sphagnen dominierte Vegetation) und 3,09 ± 3,86 t CO2 ha-1 Jahr-1 (von Heidepflanzen dominiert). Die höchsten jährlichen Emissionen wurden mit 7,30 ± 0,67 t CO2 ha-1 Jahr-1 auf der industriellen Abbaufläche gemessen. Schließt man die Menge an Kohlenstoff mit ein, die durch den Abbau an Torf entnommen wird, ist die Emission mit 114,02 ± 6,70 t CO2 ha-1 Jahr-1 ca. 15-mal höher. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Klimawirksamkeit von CO2, CH4 und N2O liegten die jährlichen THG-Emisionen des renaturierten Bereichs zwischen 19 und 40 t CO2 Äquivalent ha- 1 Jahr-1 hauptsächlich verursacht durch große Methanemissionen von 15 bis 37 t CO2-eq ha- 1 Jahr-1. Diese CH4-Emissionensraten sind die höchsten die im Europa der gemäßigten Breiten bisher in einem Hochmoor dokumentiert wurden. Am meisten emittierte dabei die Fläche, die von dichten Beständen an Pfeifengras (Molinia caerulea) dominiert wurden. Da die renaturierte Fläche starken Wasserstandsschwankungen unterlag, ist zu vermuten, dass eine Kombination aus pflanzenvermitteltem Methantransport durch M. caerulea und des zeitweiligen Überstaus der Bodenoberfläche und damit der leicht zersetzbaren Streu diese Grases, die Ursache für diese extrem hohen Methanemissionen ist. Die jährliche THG-Bilanz der Torfabbaufläche (8,90 ± 1,06 t CO2-eq ha- 1 Jahr-1) setzt sich vor allem aus CO2-Emissionen zusammen. Während CH4-Emissionen nicht zur Treibhausgasemission dieser Fläche beitragen, konnten N2O-Emissionen während der Sommermonate nachgewiesen werden und tragen signifikant zur Jahresbilanz bei (1,54 ± 0,80 t CO2-eq ha- 1 Jahr-1). Schließt man wiederum die abgebaute Menge an Torf in die Berechnung mit ein, ist die THG-Bilanz der Abbaufläche mit 122,92 ± 6,78 t CO2-eq ha- 1 Jahr-1 drei- bis sechsmalmal höher als die der renaturierten Fläche. Die simulierte Sommertrockenheit wirkte sich in unterschiedlicher Weise auf die verschiedenen Vegetationsgemeinschaften des renaturierten Bereichs aus. Die Stickstoffverfügbarkeit im Porenwasser hat sich durch die Trockenheit erhöht was als Zunahme der Torf-Mineralisierung gedeutet werden kann. Die THG-Emissionen der von Torfmoosen und der von Heide dominierten Untersuchungsflächen nahmen aufgrund des Regenausschluss-Experiments zu, während es sich bei der von M. caerulea dominiert Fläche verringerte. Obwohl hier die CO2-Emissionen anstiegen, wurde dieser Effekt durch die deutliche Reduzierung der CH4-Emissionen überwogen. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass M. caerulea von der induzierten Trockenheit, vermutlich aufgrund der erhöhten Nährstoffverfügbarkeit, profitiert hat. Dies ist durch einen signifikanten Biomasseanstieg innerhalb eines Jahres ableitbar. Es ist daher zu befürchten, dass sich M. caerulea in Zukunft durch die Folgen des Klimawandels ausbreiten und andere hochmoortypische Arten verdrängen kann. Im Hinblick auf die außergewöhnlich hohen CH4-Emissionen der renaturierten Fläche, und der Tatsache, dass sich keine der drei untersuchten Pflanzengesellschaften zu einer CO2-Senke entwickelt hat, wurden Verbesserungsvorschläge für die Renaturierungsmaßnamen und zur Anpassung an den Klimawandel erarbeitet. Aufgrund der Übertragbarkeit, liefert diese Studie wertvolle Schlussfolgerung nicht nur für das Himmelmoor, sondern auch für andere ehemals genutzte Hochmoore in den gemäßigten Breiten.
