Soils as Methane Sinks – Waldböden als wichtigste terrestrische Senke für atmosphärisches Methan im Klimawandel: Eine bedrohte Klimaleistung von Waldböden?

Abstract

Methan stellt aufgrund seines hohen Treibhausgaspotentials (das 28-fache von Kohlenstoffdioxid), trotz der geringen atmosphärischen Konzentration von ca. 2 ppm das zweitwichtigste Treibhausgas dar. Die wichtigste terrestrische Senke stellt mit 5-7% der mikrobielle Methanabbau in unvernässten Böden, vorrangig Böden der Waldökosysteme dar. Trotz des geringen Abbauanteils im Vergleich zur Atmosphäre, kann lediglich auf die Methansenke Boden aktiv Einfluss genommen werden, hinsichtlich der Stabilität oder auch der Steigerung der Methansenkenleistung. Waldböden werden bisher als unbeeinflusste und voll funktionsfähige Senke für Methan betrachtet. Während kurzfristige Effekte von Umweltparametern wie Bodenfeuchte und -temperatur auf die Methansenkenleistung bekannt sind, herrscht bei den langfristigen Effekten und möglichen Veränderungen als Folge des Klimawandels hohe Unsicherheit. Im Rahmen des Umweltmonitoring Programms der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA-BW) werden an 6 Standorten und 13 Intensivdauerbeobachtungsflächen (Level II des ICP Forest Programms) Umweltparameter wie Nährstoffversorgung, Baumzuwachs und chemische Zusammensetzung von Bodenwasser und Niederschlag kontinuierlich erfasst. Zusätzlich zum internationalen Messprogramm werden seit 25 Jahren Bodengasprofile erfasst, die nach einer Überarbeitung die Ableitung der CH₄-Oxidationsraten erlauben. In diesem Projekt wurden die Methanoxidations-Zeitreihen erstmalig validiert und ausgewertet. Ein Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Bodengastransportmodells, das die Validierung der Methansenkenleistung unterstützt und den Vergleich verschiedener Standorte sowie die Analyse von Einflussfaktoren auf unterschiedlichen zeitlichen Ebenen ermöglicht. Zur Unterstützung wurden konventionelle Kammermessungen an allen Flächen durchgeführt. Mit den neuen Daten sollen die bislang unsicheren Methanflüsse der FVA-BW über die Fluss-Gradientenmethode evaluiert werden. Datei-Upload durch TIB Due to its high greenhouse gas potential (28 times that of carbon dioxide), methane is the second most important greenhouse gas, despite its low atmospheric concentration of approx. 2 ppm. The most important terrestrial sink is the microbial degradation of methane in non-wetted soils, primarily soils of forest ecosystems, which accounts for 5-7%. Despite the low rate of degradation compared to the atmosphere, only the soil methane sink can be actively influenced in terms of stability or increasing the methane sink capacity. Forest soils have so far been regarded as an uninfluenced and fully functional sink for methane. While the short-term effects of environmental parameters such as soil moisture and temperature on methane sink performance are known, there is a high degree of uncertainty regarding the long-term effects and possible changes as a result of climate change. As part of the environmental monitoring program of the Forest Research Institute Baden-Württemberg (FVA-BW), environmental parameters such as nutrient supply, tree growth and chemical composition of soil water and precipitation are continuously recorded at 6 sites and 13 intensive long-term monitoring plots (Level II of the ICP Forest Program). In addition to the international measurement program, soil gas profiles have been recorded for 25 years, which, after revision, allow the derivation of CH₄ oxidation rates. In this project, the methane oxidation time series were validated and evaluated for the first time. One focus is on the development of a soil gas transport model that supports the validation of methane sink performance and enables the comparison of different sites as well as the analysis of influencing factors at different temporal scales. To support this, conventional chamber measurements were carried out on all sites. The new data will be used to evaluate the previously uncertain methane fluxes of the FVA-BW using the flux gradient method.