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The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model Py-GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2022 for the years 1990 - 2020. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The calculation methods are based in principle on the international guidelines for emission reporting and have been continuingly improved during the past years by the Thünen Institute working group on agricultural emission inventories, partly in cooperation with KTBL. In particular, these improvements concern the calculation of energy requirements, feeding and the N balance of the most important animal categories. In addition, technical measures such as air scrubbing (mitigation of ammonia emissions) and digestion of animal manures (mitigation of emissions of methane and laughing gas) have been taken into account. For the calculation of emissions from anaerobic digestion of animal manures and energy crops (including spreading of the digestate), the aforementioned working group developed, in cooperation with KTBL, a national methodology. [...] Der vorliegende Berichtsband einschließlich des umfangreichen Datenanhangs dient als Begleitdokument zum National Inventory Report (NIR) über die deutschen Treibhausgas-Emissionen sowie zum Informative Inventory Report (IIR) über die deutschen Schadstoffemissionen (insbesondere Ammoniak). Der Bericht dokumentiert die im deutschen landwirtschaftlichem Inventarmodell Py-GAS-EM integrierten Berechnungsverfahren sowie die Eingangsdaten, Emissionsergebnisse und Unsicherheiten der Berichterstattung 2022 für die Jahre 1990 bis 2020. Der Bereich Landwirtschaft umfasst dabei die Emissionen aus der Tierhaltung und der Nutzung landwirtschaftlicher Böden sowie aus der Vergärung von Energiepflanzen. Emissionen aus dem Vorleistungsbereich, aus der Nutzung von Energie sowie Landnutzungsänderungen werden den Regelwerken entsprechend an anderer Stelle in den nationalen Inventaren berichtet. Die Berechnungsverfahren beruhen in erster Linie auf den internationalen Regelwerken zur Emissionsberichterstattung und wurden durch die Arbeitsgruppe 'Landwirtschaftliche Emissionsinventare' des Thünen-Instituts in den vergangenen Jahren beständig weiterentwickelt, teilweise in Zusammenarbeit mit dem KTBL. Dies betrifft im Wesentlichen die Berechnung des Energiebedarfs, der Fütterung und der tierischen N-Bilanz bei den wichtigen Tierkategorien. Zusätzlich wurden technische Maßnahmen wie Abluftreinigung (Minderung von Ammoniakemissionen) und die Vergärung von Wirtschaftsdünger (Minderung von Methan- und Lachgasemissionen) berücksichtigt. Für die Berechnung von Emissionen aus der Vergärung von Wirtschaftsdünger und Energiepflanzen (einschließlich Gärrestausbringung) entwickelte die vorgenannte Arbeitsgruppe in Zusammenarbeit mit dem KTBL eine deutsche Methodik. [...]

Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2020

Der vorliegende Berichtsband einschließlich des umfangreichen Datenanhangs dient als Begleitdokument zum National Inventory Report (NIR) über die deutschen Treibhausgas-Emissionen sowie zum Informative Inventory Report (IIR) über die deutschen Schadstoffemissionen (insbesondere Ammoniak). Der Bericht dokumentiert die im deutschen landwirtschaftlichem Inventarmodell GAS-EM integrierten Berechnungsverfahren sowie die Eingangsdaten, Emissionsergebnisse und Unsicherheiten der Berichterstattung 2018 für die Jahre 1990 bis 2017. Der Bereich Landwirtschaft umfasst dabei die Emissionen aus der Tierhaltung und der Nutzung landwirtschaftlicher Böden sowie aus der Vergärung von Energiepflanzen. Emissionen aus dem Vorleistungsbereich, aus der Nutzung von Energie sowie Landnutzungsänderungen werden den Regelwerken entsprechend an anderer Stelle in den nationalen Inventaren berichtet. Die Berechnungsverfahren beruhen in erster Linie auf den internationalen Regelwerken zur Emissionsberichterstattung und wurden durch die Arbeitsgruppe 'Landwirtschaftliche Emissionsinventare' des Thünen-Instituts in den vergangenen Jahren beständig weiterentwickelt, teilweise in Zusammenarbeit mit dem KTBL. Dies betrifft im Wesentlichen die Berechnung des Energiebedarfs, der Fütterung und der tierischen N-Bilanz bei den wichtigen Tierkategorien. Zusätzlich wurden technische Maßnahmen wie Abluftreinigung (Minderung von Ammoniakemissionen) und die Vergärung von Wirtschaftsdünger (Minderung von Methan- und Lachgasemissionen) berücksichtigt. Für die Berechnung von Emissionen aus der Vergärung von Wirtschaftsdünger und Energiepflanzen (einschließlich Gärrestausbringung) entwickelte die vorgenannte Arbeitsgruppe in Zusammenarbeit mit dem KTBL eine deutsche Methodik ... The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2018 for the years 1990 - 2017. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The calculation methods are based in principle on the international guidelines for emission reporting and have been continuingly improved during the past years by the Thünen Institute working group on agricultural emission inventories, partly in cooperation with KTBL. In particular, these improvements concern the calculation of energy requirements, feeding and the N balance of the most important animal categories. In addition, technical measures such as air scrubbing (mitigation of ammonia emissions) and digestion of animal manures (mitigation of emissions of methane and laughing gas) have been taken into account. For the calculation of emissions from anaerobic digestion of animal manures and energy crops (including spreading of the digestate), the aforementioned working group developed, in cooperation with KTBL, a national methodology ...

The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2018 for the years 1990 - 2017. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2018 for the years 1990 - 2017. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories.The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2018 for the years 1990 - 2017. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The calculation methods are based in principle on the international guidelines for emission reporting and have been continuingly improved during the past years by the Thünen Institute working group on agricultural emission inventories, partly in cooperation with KTBL. In particular, these improvements concern the calculation of energy requirements, feeding and the N balance of the most important animal categories. In addition, technical measures such as air scrubbing (mitigation of ammonia emissions) and digestion of animal manures (mitigation of emissions of methane and laughing gas) have been taken into account. For the calculation of emissions from anaerobic digestion of animal manures and energy crops (including spreading of the digestate), the aforementioned working group developed, in cooperation with KTBL, a national methodology., DOI: 10.3220/REP1552549234000

Rising atmospheric CO2 concentrations are affecting the cycling of carbon (C) and nitrogen (N)in ecosystems, which has the potential to alter the emissions of the stable greenhouse gases CO2 and N2O to the atmosphere. Despite the relevance of these processes to affect global warming current knowledge is fragmentary and relies mostly on short-term studies. At the Giessen Free Air CO2 Enrichment Experiment (Gi-FACE) the effect of +20% above ambient CO2 concentration (corresponds to conditions reached 2035-2045) in a temperate grassland has been investigated since 1998. Consequently, observations from this site allow to investigate long-term effects of elevated CO2 (eCO2). The main objective of the present work was to contribute to a better understanding of soil C and N dynamics under long-term eCO2, which are governing the formation and emission of CO2 and N2O from a temperate grassland ecosystem. Towards this objective we assessed the seasonal effects of long-term eCO2 on soil respiration (study I). We further elucidated the distribution of soil aggregate-size classes at different soil depths under eCO2 (within 13.5 years) by physical fractionation, estimated the associated mean residence time (MRT) under eCO2 by applying an isotope mixing model and measured the resulting soil organic carbon (SOC) content (study II). Moreover, we quantified N transformations via 15N labelling and by applying a 15N tracing model and measured the resulting N2O emissions (study III). The results of weekly soil respiration measurements for a period of three years (2008-2010) revealed a pronounced and repeated increase of soil respiration under eCO2 during late autumn and winter dormancy. Increased CO2 losses during the autumn season (September–October) were 15.7% higher and during the winter season (November–March) were 17.4% higher compared to respiration from ambient CO2 plots. However, during spring time and summer, which are characterized by strong above- and below-ground plant growth, no significant change in soil respiration was observed at the Gi-FACE site under eCO2. Further, a depth-dependent response of macroaggregation to eCO2 was observed: While in subsoil (15–45cm depth) macroaggregation increased under eCO2, no CO2-induced change in macroaggregation was detected in topsoil (0–15 cm). MRT of SOC in aggregate-size classes were not different among each other under eCO2. However, macroaggregates and bulk soil differed in their MRT between soil depths under eCO2. Despite increased macroaggregation and an estimated high SOC sequestration potential in subsoil, we could not observe an increase in SOC content of bulk soil within 13.5 years of eCO2. Results from the 15N study showed that the major source for twofold increases of N2O emissions under eCO2 was the oxidation of organic N followed by incomplete NO2 - reduction. From these results we suggest that a CO2-induced priming effect resulted in stimulated mineralization of soil organic matter (SOM) and fostered the activity of bacterial nitrite reductase, which was responsible for increased N2O emissions. To sum up, the present work showed a positive feedback of long-term eCO2 in a temperate grassland on N2O and soil CO2 emissions which further accelerate global warming. This indicates that temperate European grasslands may gradually turn into greenhouse gas (GHG) sources with rising atmospheric CO2 due to enhanced CO2 losses during autumn and winter and increased N2O emissions. Der zunehmende Anstieg atmosphärischer CO2 Konzentrationen beeinflusst die Umsetzungsprozesse von Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) in unseren Ökosystemen, welches zu Rückkoppelungseffekten hinsichtlich atmosphärischer CO2 und N2O Konzentrationen führen kann. Trotz der Relevanz dieser Zusammenhänge und der beteiligten Prozesse hinsichtlich der Beeinflussung globaler Erwärmung, ist der aktuelle Wissensstand noch lückenhaft und beruht größtenteils auf Kurzzeitstudien. Im Rahmen des Giessener Freiland-CO2 Anreicherungsexperiments (Free Air CO2 Enrichment; Gi-FACE) werden seit 1998 die Auswirkungen von +20% erhöhten CO2 Konzentrationen (entspricht den Bedingungen, die 2035-2045 erwartet werden) in einem gemäßigten Grünlandökosystem untersucht. Somit bietet das Gi-FACE die Möglichkeit Langzeitstudien zu den Auswirkungen von erhöhten atmosphärischen CO2 Konzentrationen zu untersuchen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu einem besseren Verständnis von C- und N Umsetzungsprozessen im Boden unter langzeitig erhöhtem CO2 beizutragen, die für die Entstehung von CO2- und N2O-Emissionen aus einem gemäßigten Grünlandökosystem verantwortlich sind. Dazu wurde der jahreszeitliche Effekt von langzeitig erhöhtem CO2 auf die Bodenatmung untersucht (Studie I). Weiterhin wurden die Effekte von erhöhtem CO2 auf die Aggregatstruktur des Bodens in verschiedenen Bodentiefen über einen Zeitraum von 13,5 Jahren, anhand physikalischer Fraktionierung, untersucht, sowie der C-Umsatz mit Hilfe eines Isotopenmischungsmodells ermittelt und der organische C-Gehalt des Gesamtbodens sowie der Aggregatsklassen analysiert (Studie II). Darüber hinaus wurden in der 15N-Markierungsstudie (Studie III), anhand eines angewandten Markierungsmodells, die N-Transformationen im Boden quantifiziert und die aus den verschiedenen Boden-N-Umsetzungsprozessen resultierenden N2O-Emissionen gemessen (Studie III). Über einen Zeitraum von 3 Jahren (2008-2010) mit wöchentlichen Messungen zeigten die Ergebnisse einen ausgeprägten und wiederholten Anstieg der Bodenatmung unter erhöhtem CO2 im spätem Herbst und in der Vegetationsruhe an. Im Herbst war die Bodenatmung um 15.7% angestiegen, über die Vegetationsruheperiode um 17.4% im Vergleich zur Bodenatmung auf den Kontrollflächen. In den Frühlings- und Sommerperioden, die durch ein starkes Pflanzenwachstum charakterisiert sind, wurde hingegen keine signifikante Änderung der Bodenatmungsrate unter erhöhtem CO2 festgestellt. Weiterhin wurde eine von der Bodentiefe abhängige verstärkte Makro-Aggregation unter erhöhtem CO2 festgestellt: Während im Unterboden (15-45 cm Tiefe) die Makro-Aggregation unter erhöhtem CO2 zunahm, wurde keine CO2-abhängige Veränderung der Makro-Aggregation im Oberboden (0-15 cm Tiefe) beobachtet. Der C-Umsatz unterschied sich nicht zwischen den verschiedenen Bodenaggregatsklassen unter erhöhtem CO2. Allerdings unterschied sich der C-Umsatz beim Gesamtboden und bei den Makro-Aggregaten zwischen den Bodentiefen unter erhöhten CO2. Trotz zunehmender Makro-Aggregation und eines ermittelten hohen C-Bindungspotentials des Unterbodens konnte keine Zunahme des organischen Kohlenstoffgehaltes des Gesamtbodens innerhalb 13.5 Jahren CO2 Anreicherung festgestellt werden. Ergebnisse der 15N-Markierungsstudie zeigten, dass die Oxidation von organischen N gefolgt von unvollständiger NO2-Reduktion die hauptsächlichen Prozesse für die Verdoppelung der N2O-Emissionen unter erhöhtem CO2 im untersuchten Grünlandökosystem darstellen. Anhand der Ergebnisse schließen wir, dass, bedingt durch die CO2-Anreicherung, eine angeregte Mineralisierung der organischen Bodensubstanz erfolgt, welches die Aktivität von bakterieller Nitritreduktase fördert und für die zusätzlichen N2O-Emissionen verantwortlich ist. Insgesamt zeigt die vorliegende Arbeit eine positive Rückkoppelung von langzeitig erhöhtem CO2 auf N2O- und CO2-Emissionen eines gemäßigten Grünlandökosystems auf, die zu einer weiteren Erderwärmung beiträgt. Folglich deuten die Ergebnisse darauf hin, dass europäische gemäßigte Grünlandökosysteme sich eher zu Treibhausgasquellen entwickeln können aufgrund von erhöhten CO2 Verlusten während Herbst und Winter und höheren N2O-Emissionen mit zunehmenden atmosphärischen CO2 Konzentrationen.

The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2018 for the years 1990 - 2017. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The calculation methods are based in principle on the international guidelines for emission reporting and have been continuingly improved during the past years by the Thünen Institute working group on agricultural emission inventories, partly in cooperation with KTBL. In particular, these improvements concern the calculation of energy requirements, feeding and the N balance of the most important animal categories. In addition, technical measures such as air scrubbing (mitigation of ammonia emissions) and digestion of animal manures (mitigation of emissions of methane and laughing gas) have been taken into account. For the calculation of emissions from anaerobic digestion of animal manures and energy crops (including spreading of the digestate), the aforementioned working group developed, in cooperation with KTBL, a national methodology. [...] Der vorliegende Berichtsband einschließlich des umfangreichen Datenanhangs dient als Begleitdokument zum National Inventory Report (NIR) über die deutschen Treibhausgas-Emissionen sowie zum Informative Inventory Report (IIR) über die deutschen Schadstoffemissionen (insbesondere Ammoniak). Der Bericht dokumentiert die im deutschen landwirtschaftlichem Inventarmodell GAS-EM integrierten Berechnungsverfahren sowie die Eingangsdaten, Emissionsergebnisse und Unsicherheiten der Berichterstattung 2018 für die Jahre 1990 bis 2017. Der Bereich Landwirtschaft umfasst dabei die Emissionen aus der Tierhaltung und der Nutzung landwirtschaftlicher Böden sowie aus der Vergärung von Energiepflanzen. Emissionen aus dem Vorleistungsbereich, aus der Nutzung von Energie sowie Landnutzungsänderungen werden den Regelwerken entsprechend an anderer Stelle in den nationalen Inventaren berichtet. Die Berechnungsverfahren beruhen in erster Linie auf den internationalen Regelwerken zur Emissionsberichterstattung und wurden durch die Arbeitsgruppe 'Landwirtschaftliche Emissionsinventare' des Thünen-Instituts in den vergangenen Jahren beständig weiterentwickelt, teilweise in Zusammenarbeit mit dem KTBL. Dies betrifft im Wesentlichen die Berechnung des Energiebedarfs, der Fütterung und der tierischen N-Bilanz bei den wichtigen Tierkategorien. Zusätzlich wurden technische Maßnahmen wie Abluftreinigung (Minderung von Ammoniakemissionen) und die Vergärung von Wirtschaftsdünger (Minderung von Methan- und Lachgasemissionen) berücksichtigt. Für die Berechnung von Emissionen aus der Vergärung von Wirtschaftsdünger und Energiepflanzen (einschließlich Gärrestausbringung) entwickelte die vorgenannte Arbeitsgruppe in Zusammenarbeit mit dem KTBL eine deutsche Methodik. [...]

Seit der industriellen Revolution sind, durch die Nutzung fossiler Brennstoffe, die atmosphärischen Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan und Lachgas drastisch gestiegen. Durch den Treibhauseffekt führt dies zur Veränderung des globalen Klimas und somit der Lebensbedingungen auf der Erde. Obwohl Moore nur ca. 3 % der Landfläche ausmachen, sind in ihnen bedeutende Mengen Kohlenstoff gebunden. In Mitteleuropa wurden diese Kohlenstoffvorräte in den letzten 10 000 Jahren der Atmosphäre durch Moorbildung entzogen. Durch Torfabbau, Trockenlegung und landwirtschaftliche Nutzung wurde und wird dieser Kohlenstoff in relativ kurzer Zeit wieder freigesetzt. Ein dräniertes Moor verliert durch mikrobiellen, aeroben Abbau konstant den gebundenen Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid oder ggf. sogar als noch potenteres Treibhausgas Methan. Somit ist heutzutage der Moorschutz nicht nur durch den Artenschutz, sondern auch durch den Klimaschutz motiviert. Durch Renaturierung sollen degradierte Moorkörper von einer Kohlenstoffquelle wieder in eine Kohlenstoffsenke umgewandelt oder zumindest stabilisiert werden. In Baden-Württemberg ist das Pfrunger-Burgweiler Ried schon allein wegen seiner Größe eines der bedeutendsten Gebiete. Nach etwa 200 Jahren „Urbarmachung“, Torfabbau und Trockenlegung wurde es mit dem Naturschutzgroßprojekt der 2000er Jahre großflächig restauriert, landwirtschaftlich extensiviert und wiedervernässt. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel die Hauptfaktoren für Emissionen im Pfrunger-Burgweiler Ried zu identifizieren, den Effekt der Extensivierung bezüglich Treibhausgasemissionen zu evaluieren und daraus Schlussfolgerungen für das Feuchtgebietsmanagement abzuleiten. Hierzu wurden die Hypothesen aufgestellt, dass: Extensivierung die Treibhausgasemissionen reduziert und dass Extensivierung den Kohlenstoffverlust aus dem Boden stoppt. Dazu wurden im Niedermoorgürtel des Pfrunger-Burgweiler Riedes fünf unterschiedlich stark extensivierte landwirtschaftliche Flächen (Maisacker - 3x Grünland - Seggenried) ausgewählt und über zwei bzw. drei Jahre regelmäßig beprobt. Erfasst wurden die Gasflüsse von CO2, N2O und CH4 sowie Begleitparameter wie bspw. O2 im Boden, Pegelstand, Bodenparameter, Mikroklima und Vegetation. Ausgehend von diesen Daten wurden: die Dynamik der CO2-Flüsse modelliert, die Gasflüsse von Lachgas und Methan erfasst, der Einfluss der Boden-Sauerstoffverfügbarkeit auf die Emissionen und der Einfluss der Hydraulik auf metabolische Prozesse untersucht. Ebenfalls wurde ein Ansatz zur Analyse multifaktorieller Emissionsregime entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden erstmals mehrjährige Treibhausgas-Bilanzen für das zweitgrößte Moor Baden-Württembergs erstellt. Weiterhin wurde der Einfluss der Landnutzungsform auf die Emissionen untersucht. Es ergaben sich standortspezifische Grenzwerte für das Umschlagen von oxischen zu anoxischen Bedingungen im Boden, in Abhängigkeit vom Pegelstand. Die Kombination von Pegelstand und Bodentemperatur ermöglichte die Identifikation von Emissionsregimen. Insbesondere Überstau und extrem niedere Pegelstände führten zu hohen CH4 bzw. CO2 Emissionen. Als Hauptfaktoren, welche den Gashaushalt bestimmen, ließen sich Mikroklima und Hydrologie, Bodeneigenschaften und die Nutzung identifizieren. Besonders bedeutsam ist der Pegelstand, da er eine Vielzahl nachgeschalteter Faktoren wie bspw. die Sauerstoffverfügbarkeit bestimmt. Die Nutzungsform stellte sich im Vergleich als bedeutender als die intrinsischen Bodeneigenschaften heraus. Insgesamt waren die intensiv genutzten Standorte (Maisacker und güllegedüngtes Grünland) stärkere Treibhausgasquellen als die nur extensiv genutzten Wiesen. Die Extensivierung reduziert folglich die Emissionen. Allerdings zeigten die am stärksten extensivierten Standorte anfänglich ebenfalls hohe Emissionen. Dies kann durch den Wandel von einem trockenadaptierten zu einem vernässten Standort erklärt werden und ist nur vorübergehender Natur. Keiner der fünf Standorte war eine C-Senke, jedoch waren die gedüngten Intensivstandorte deutlich stärkere C-Quellen als die extensivierten Standorte. Neben der Nutzungsform bieten sich hauptsächlich die Pegelstände als Ansatzmöglichkeit für das Management an. Über die Pegelstände werden indirekt die Vegetationszusammensetzung und die Sauerstoffverfügbarkeit im Torfkörper beeinflusst. Somit ergeben sich folgende Schlussfolgerungen: Ackerbauliche Nutzung von Niedermooren ist kritisch zu sehen, da es trotz hoher Biomasseerträge nicht zu einer langfristigen Kohlenstofffixierung kommt. Intensivgrünlandnutzung ist mit geringerer Biodiversität und hohem Nährstoffeintrag verbunden. Insgesamt führt diese Nutzung zur stärksten C-Abgabe. Eine deutliche Emissionsreduktion war, im repräsentativeren Jahr 2014, von Intensiv- auf Extensivnutzung zu beobachten. Bereits ab dieser Extensivierungsstufe konnten Emissionen reduziert werden, wobei eine landwirtschaftliche Nutzung immer noch möglich war. Gerade naturnahe Standorte sind empfindlicher, was Pegel Extrema anbelangt. Pegelstände von etwa -20 cm GOK sind für Niedermoore günstiger als Überstau. Die Wiedervernässung von ehemals intensiv genutzten Standorten sollte behutsam durchgeführt werden, um ein plötzliches Absterben der Vegetation verbunden mit Emissionen zu verhindern., Since the industrial revolution, atmospheric levels of carbon dioxide, nitrous oxide and methane have been rising drastically, due to the use of fossil fuels. Because of the greenhouse effect, this leads to the change of the global climate and thus of the living conditions on earth. Although, peatlands cover only about 3% of the land surface, considerable amounts of carbon are bound within them. In Central Europe these carbon stocks have been sequestered from the atmosphere during the last 10 000 years by peatland formation. By peat mining, drainage and agricultural use this carbon was and is released within relatively short time. A drained peatland loses, through microbial aerobic decomposition, constantly the bound carbon in form of carbon dioxide or in form of the, even more potent greenhouse gas, methane. Thus, nowadays peatland protection is not only motivated by species protection but also by climate protection. By means of restoration, degraded peat bodies are supposed to be transformed from a carbon source to a carbon sink or at least to be stabilized. In Baden-Württemberg the Pfrunger-Burgweiler Ried is, alone because of its extent, one of the most eminent peatlands. After approximately 200 years of ‘land reclamation’, peat mining and drainage, it has undergone large scale restoration, extensification and rewetting. This was performed by means of a major nature protection project in the 2000s years. The goal of the present work is to identify the main factors affecting emissions in the Pfrunger-Burgweiler Ried, to evaluate the effect of extensification towards greenhouse gas emissions and to draw therefrom conclusions for peatland management. Therefore, it was hypothesized that extensification reduces greenhouse gas emissions and that extensification stops carbon loss from soil. For this purpose, five sites in the fen belt of the Pfrunger-Burgweiler Ried with differing degree of extensification (maize field - 3x grasslands – sedge fen) were chosen and regularly sampled over two respectively three years. The gas fluxes of CO2, N2O and CH4 were assessed, as well as environmental parameters like O2 in soil, groundwater level, soil parameters, micro climate and vegetation. Based on this data, the dynamics of CO2 fluxes were modeled, the fluxes of nitrous oxide and methane, the influence of soil oxygen availability on emissions were assessed and it was investigated how the hydraulics influence metabolic processes. In addition, a new approach was developed for the analysis of multifactorial emission regimes. Within the scope of this work, the first multiyear greenhouse gas balances were assessed, for the second largest peatland of Baden-Württemberg. Furthermore, it was investigated how land use influences emissions. Site specific threshold values were obtained, indicating anoxic conditions in soil depending on water level. The combination of water level and soil temperature allowed the identification of emission regimes. Particularly, water level above ground and extremely low water levels lead to high CH4 respectively CO2 emissions. The main factors, which control the gas exchange, were identified to be micro climate and hydrology, soil properties and land use. The water level is of special importance, as it influences a multitude of subsequent factors like oxygen availability. Land use turned out to be of greater importance than intrinsic soil properties. Overall, the intensively used sites (maize and manure fertilized grassland) were more severe greenhouse gas sources than the just extensively used meadows and pastures. Thus, extensification reduced emissions. However, the sites with the highest degree of extensification showed in the beginning high emissions as well. This can be explained by the transition from a dry adapted towards a rewetted site and it is of temporary nature. None of the five sites was a carbon sink, albeit the fertilized intensive sites were distinct stronger C sources than the extensified sites. Besides land use, mainly water levels qualify as measure for management. Vegetation composition and oxygen availability in the peat body are indirectly controlled by water level. Hence following conclusions are drawn: Agricultural use of fens has to be seen critical. Although there are high biomass yields, there is no long-term carbon sequestration. Use as intensive grassland is accompanied by lower biodiversity and high nutrient input. Overall, this type of land use leads to the highest C release. A distinct reduction of emissions was observed, in the more representative year 2014, from intensive to extensive land use. Already on this level, emissions could be reduced while still allowing for a certain degree of agricultural use. Especially near natural sites are more sensitive in regard of water level extremes. Water levels of approximately 20 cm above surface level are for fens more beneficial than water levels above ground. Rewetting of formerly intensively used sites should be carried out cautiously, in order to prevent a sudden die back of vegetation, associated with high emissions.

The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2018 for the years 1990 - 2016. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. [...] Der vorliegende Berichtsband einschließlich des umfangreichen Datenanhangs dient als Begleitdokument zum National Inventory Report (NIR) über die deutschen Treibhausgas-Emissionen sowie zum Informative Inventory Report (IIR) über die deutschen Schadstoffemissionen (insbesondere Ammoniak). Der Bericht dokumentiert die im deutschen landwirtschaftlichem Inventarmodell GAS-EM integrierten Berechnungsverfahren sowie die Eingangsdaten, Emissionsergebnisse und Unsicherheiten der Berichterstattung 2018 für die Jahre 1990 bis 2016. Der Bereich Landwirtschaft umfasst dabei die Emissionen aus der Tierhaltung und der Nutzung landwirtschaftlicher Böden sowie aus der Vergärung von Energiepflanzen. Emissionen aus dem Vorleistungsbereich, aus der Nutzung von Energie sowie Landnutzungsänderungen werden den Regelwerken entsprechend an anderer Stelle in den nationalen Inventaren berichtet. [...]

Energie und Rohstoffe auf Basis von Biomasse gelten als wichtiger Beitrag, um den anthropogen begründeten Klimawandel zu mindern. Diese publikationsbasierte Arbeit analysiert, inwiefern Aussagen über Vorzüglichkeit von Biomassenutzung im direkten Vergleich oder auch in komplexeren wirtschaftlichen Nutzungssystemen durch Unsicherheiten in den Treibhausgasemissionen (THG) oder durch die Anwendung der Bewertungsmethodik beeinflusst werden. Eine Fallstudie zur stationären Biostromerzeugung aus der Vergasung von Pappelhackschnitzeln zeigte mittels Monte-Carlo-Analyse, dass dieser Biostrom trotz Unsicherheiten weniger THG emittiert bzw. sogar Kohlendioxid sequestrieren könnte. Die zweite Fallstudie analysierte Biomassenutzung im Systemzusammenhang. Sie bezog neben THG-Emissionen als Bewertungskriterien sowohl den Bedarf an Agrarfläche als auch an fossilen Ressourcen mit ein. Für das Beispiel der Häuserdämmung mittels Hanffasern oder Styropor konnte aus den drei Kriterien auch unter Berücksichtigung mehrerer Szenarien keine eindeutige Vorzugslösung der Biomassenutzung abgeleitet werden. Basierend auf dem Produktivitätskonzept stellt der dritte Beitrag mit CUDe (Carbon Utilization Degree) einen Ansatz vor, wie die Nutzungseffizienz des in der Biomasse bereitgestellten Kohlenstoffs bewertet werden könnte. THG-Minderungsrechnungen erfordern eine fundierte Kenntnis der Methode als auch des Produktionssystems in seinem regionalen Kontext. Als Landnutzungseffekte sollten neben Änderungen im Bodenkohlenstoffgehalt auch Unterschiede in Lachgas-Hintergrundemissionen von annuellen gegenüber mehrjährigen Kulturen berücksichtigt werden. Trade-Offs sprechen dafür, Biomassenutzungssysteme nicht nur hinsichtlich Klimawirksamkeit zu optimieren. Ergänzend könnte Kohlenstoff auch als Ressource betrachtet und mit Effizienzkriterien bewertet werden. Biomassenutzung ließe sich so optimieren, dass gemeinsam mit Klimaschutz weitere aktuelle Handlungsfelder adressiert werden. Biomass-based energy and materials are considered important for the mitigation of human-induced climate change and as relevant bioeconomic feedstock. This publication-based dissertation aims to contribute to the discussion about the reliability of mitigation assessment of biomass applications in an increasingly bio-based, low-carbon economy that also fulfils sustainability constraints of resource conservation. It analysed how preference of biomass use in direct comparison as well as in larger economic context is affected by single uncertainties as well as by mitigation calculation methods. A case study on stationary bioelectricity generation from poplar wood chip gasification with a Monte Carlo approach showed that such bioelectricity could emit less greenhouse gases (GHG) or even sequester carbon despite existing uncertainties. The second case study analysed biomass use in a systemic context. Besides GHG emissions also resource demand of cropland and fossil fuels were used to assess two strategies to isolate buildings. From the three criteria, none of the strategies would clearly be preferred. The third case study presented an approach to assess the efficiency of biomass carbon use (CUDe; Carbon Utilization Degree) and applied it exemplarily to a biogas and a hemp insulation system. GHG mitigation analyses of biomass use must be performed with profound knowledge of the methodology and the biomass system in its regional context. In land use change assessment, emissions resulting from deviating nitrous oxide baselines from annual and perennial crops should be considered in addition to carbon stock changes. Optimization of biomass applications only with respect to GHG emissions (or other single criteria) might overlook trade-offs. However, multi-criteria analyses might yield ambiguous results. A resource-efficient viewpoint on biogenic carbon use instead of its sole GHG implications might help to foster a transformation to bio-based, low-carbon economies.

Met deze rapportage van Nederlandse broeikasgasemissies, gemaakt op basis van de IPCC richtlijnen, wordt voldaan aan de verplichtingen van het monitoring mechanisme van de Europese Unie inzake broeikasgasemissies en van het Klimaatverdrag van de Verenigde Naties. Indien ozonlaagaantastende stoffen buiten beschouwing worden gelaten, nam de totale Nederlandse emissies van broeikasgassen met 7% toe tussen 1990 en 1996, voornamelijk doordat de emissie van kooldioxyde (CO2) toenam. In 1996 was de CO2 emissie 7,6% hoger dan in 1990. Ook de emissie van lachgas (N2O) nam toe tussen 1990 en 1996 (+9%) terwijl de uitstoot van methaan (CH4) in deze periode juist afnam (-13%). De CO2-equivalente emissies van de drie nieuwe broeikasgassen, HFK's, PFK's en SF6,, nam tussen 1990 en 1996 toe met 25% , vooral doordat de HFK-emissie met 47% steeg. In 1996 had kooldioxyde een aandeel van 75% in de Nederlandse broeikasgasemissies, methaan 11%, lachgas 9% en de drie nieuwe broeikasgassen samen 5%. Het rapport geeft een korte beschrijving van de toepassing van de IPCC richtlijnen in Nederland. Verschillen in nationale emissiegetallen tussen IPCC-sectoren en Nederlandse doelgroepen worden verklaard.

Met het rapport wordt voldaan aan de verplichtingen die voortvloeien uit het bewakingsmechanisme voor broeikasgasemissies van de Europese Unie alsmede van het Klimaatverdrag. Daarbij gaat het om emissierapportages van alle broeikasgassen die niet onder het Montreal protocol vallen. De gepresenteerde Nederlandse broeikasgasemissies zijn bepaald conform de richtlijnen van de IPCC en gebaseerd op cijfers uit de MilieuBalans 1996. Er wordt een korte beschrijving gegeven van de wijze waarop de IPCC richtlijnen in Nederland zijn toegepast. Verschillen tussen IPCC sectoren en Nederlandse doelgroepen worden toegelicht en de resulterende verschillen in emissiecijfers gequantificeerd. Voor alle broeikasgassen wordt een tijdreeks 1990-1995 gepresenteerd. In 1994 waren de CO2-emissies 2,8% hoger dan in 1990. In diezelfde periode daalde de emissies van methaan met 3%, stegen de emissies van lachgas met 11% van HFK's, PFK's en SF6 met 17%. De totale emissie in CO2-equivalenten van broeikasgassen die niet onder het Montreal-protocol vallen, steeg tussen 1990 en 1994 met 3%. Dit kwam voornamelijk door de toename van de emissie van CO2 en HFK's. De niet-CO2-broeikasgassen hadden in 1994 een aandeel van 22% in het totaal van broeikasgasemissies, waarvan methaan 10%, lachgas 8% en de gehalogeneerde koolwaterstoffen zonder ozon-aantastende werking 4%. De voorlopige cijfers voor 1995 laten een sterke toename van CO2-emissies zien (3,9%) alsmede van HFK's (33%).

The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2017 for the years 1990 - 2015. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy crops. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The calculation methods are based in principle on the international guidelines for emission reporting and have been continuingly improved during the past years by the Thünen Institute working group on agricultural emission inventories, partly in cooperation with KTBL. In particular, these improvements concern the calculation of energy requirements, feeding and the N balance of the most important animal categories. In addition, technical measures such as air scrubbing (mitigation of ammonia emissions) and digestion of animal manures (mitigation of emissions of methane and loughing gas) have been taken into account. For the calculation of emissions from anaerobic digestion of animal manures and energy crops (including spreading of the digestate), the aforementioned working group developed, in cooperation with KTBL, a national methodology. [...] Der vorliegende Berichtsband einschließlich des umfangreichen Datenanhangs dient als Begleitdokument zum National Inventory Report (NIR) über die deutschen Treibhausgas-Emissionen sowie zum Informative Inventory Report (IIR) über die deutschen Schadstoffemissionen (insbesondere Ammoniak). Er dokumentiert die im deutschen landwirtschaftlichem Inventarmodell GAS-EM integrierten Berechnungsverfahren sowie die Eingangsdaten, Emissionsergebnisse und Unsicherheiten der Berichterstattung 2017 für die Jahre 1990 bis 2015. Der Bereich Landwirtschaft umfasst dabei die Emissionen aus der Tierhaltung und der Nutzung landwirtschaftlicher Böden sowie aus der Vergärung von Energiepflanzen. Emissionen aus dem Vorleistungsbereich, aus der Nutzung von Energie sowie Landnutzungsänderungen werden den Regelwerken entsprechend an anderer Stelle in den nationalen Inventaren berichtet.Die Berechnungsverfahren beruhen in erster Linie auf den internationalen Regelwerken zur Emissionsberichterstattung und wurden durch die Arbeitsgruppe 'Landwirtschaftliche Emissionsinventare' des Thünen-Instituts in den vergangenen Jahren beständig weiterentwickelt (teilweise in Zusammenarbeit mit dem KTBL). Dies betrifft im Wesentlichen die Berechnung des Energiebedarfs, der Fütterung und der tierischen N-Bilanz bei den wichtigen Tierkategorien. Zusätzlich wurden technische Maßnahmen wie Abluftreinigung (Minderung von Ammoniakemissionen) und die Vergärung von Wirtschaftsdünger (Minderung von Methan- und Lachgasemissionen) berücksichtigt. Für die Berechnung von Emissionen aus der Vergärung von Wirtschaftsdünger und Energiepflanzen (einschließlich Gärrestausbringung) entwickelte die vorgenannte Arbeitsgruppe in Zusam-menarbeit mit dem KTBL eine deutsche Methodik. [...]

Kleine Moleküle wie Treibhausgase, aber auch Distickstoff und Disauerstoff stehen im Fokus der chemischen Forschung. Solche Moleküle sind durch ihr Vorkommen in der Atmosphäre ubiquitär vorhanden, preiswert und könnten als Synthesebausteine für die Darstellung von komplexeren Molekülen verwendet werden. In dieser Arbeit wurde die Reaktion koordinativ ungesättigter Diketiminato-Nickelkomplexe ([LNi] Komplexe) mit kleinen Molekülen untersucht. Zunächst wurden die Mechanismen der N2-Aktivierung durch reduzierte [LtBuNiI]- und [LMe6NiI] Komplexe miteinander verglichen. Dabei konnte das distickstoffaktivierende Schlüsselintermediat identifiziert und strukturell charakterisiert werden. Weiter wurden die N2-Komplexe [(LtBuNiI)( 1 1 N2)] bzw. K2[(LtBuNiI)( 1 1 N2)], die Vorläufer für [LNiI]- und [LNi0]– Komplexfragmente darstellen, hinsichtlich ihrer Potentials zur Aktivierung der reaktionsträgen Treibhausgase SF6 und NF3 untersucht. Über Reaktionen von Übergangsmetallkomplexen mit NF3 war bis dahin noch nicht berichtet worden; zur Umsetzung von SF6 existierten wenige Publikationen, in denen aber sehr viele mechanistische Fragen offengeblieben sind. Die Mechanismen der SF6- und NF3-Aktivierung wurden durch Kombination einer Vielzahl von ex- und in situ Analysen beleuchtet. Im Falle der SF6 Aktivierung gelang es zudem, ein Nickel(I)-Intermediat zu isolieren. Ein Produkt beider Systeme war der Fluorido-Nickel(II)-Komplex [LtBuNiIIF], dessen Reaktionsverhalten ebenfalls studiert wurde. Doch nicht nur Komplexe mit Nickelatomen in niedrigen Oxidationsstufen erwiesen sich für die Aktivierung kleiner Moleküle geeignet, sondern auch kationische [LtBuNiII(D)]+-Komplexe. Diese Nickel(II)-Komplexe reagierten mit fluorierten Molekülen, N2O sowie O2, was bemerkenswert ist, da Nickel(II)-Komplexe üblicherweise inert gegenüber O2 sind. Im Zuge der O2-Studien wurde ein metastabiler Oranoperoxidkomplex isoliert und strukturell charakterisiert, was beispiellos in der Literatur ist. Current research focuses on the activation of small molecules like greenhouse gases, thermodynamically stable molecules like N2 and kinetically stabilized molecules like O2, which are all abundant in the atmosphere. Thus, it appears to be alluring to use them as cheap and readily available building blocks for the synthesis of value-added compounds. This dissertation deals with the reaction of low-coordinate diketiminate nickel complexes [LNi] and such small molecules. Initially, the mechanisms of the dinitrogen activation by reduced [LtBuNiI] and [LMe6NiI] complexes were studied. As a result, the key intermediate [(LtBuNiI)x(3 Br)xKx] (x > 1) was identified and structurally characterized. Subsequently, the nickel complexes [(LtBuNiI)( 1 1 N2)] and K2[(LtBuNiI)( 1 1 N2)], which represent sources for [LtBuNiI] and [LtBuNi0]– moieties, were applied to the activation of the inert, but very efficient greenhouse gases SF6 and NF3. Prior to these investigations, no transition metal complex had been reported to react with NF3. Publications dealing with the conversion of SF6 had been scarce, too, while at same time, the mechanisms involving its activation had been speculative. The mechanisms of the NF3 and SF6 activation reactions were deduced combining numerous ex-situ and in situ analytical methods. In case of the SF6 activation, even an intermediate could be isolated. In both systems, the nickel fluoride complex [LtBuNiIIF] was formed and its reaction behaviour was also studied. Furthermore, not only [LtBuNiI]- and [LtBuNi0]– moieties proved to be reactive towards small molecules, but also cationic [LtBuNiII(D)]+ complexes, which were specifically developed for this purpose. The reactions of [LtBuNiII(D)]+ complexes with fluorinated molecules (e. g. PhF, NF3), O2 and N2O were studied. In course of the O2 activation, a metastable organoperoxide complex was isolated and structurally characterized, which is unparalleled in the literature.

Journal für Kulturpflanzen 67(3) 2015, Anhand von acht Laborversuchen wird die Wirkung von Einflussfaktoren auf die Freisetzung von Stickstoffgasen nach einer Gärrestapplikation demonstriert und werden dazu Vergleiche zwischen den Gasen vorgenommen.Übereinstimmungen ergaben sich bei der NH3- und N2O-Freisetzung in Bezug auf die Temperatur und die Art der Düngung. Unterschiede zeigten sich im zeitlichen Verlauf der Gasfreisetzungen und in der Reaktion auf die Applikationsmethode, die Bodenfeuchte, die Gärrest-N-Menge und den Zusatz von Stroh sowie eines Nitrifikations­inhibitors. Die N2O- und N2-Freisetzungen nahmen mit steigender Bodenfeuchte zu. Im hohen Bodenfeuchte­bereich stieg besonders die N2O-Freisetzung an und lag über der Freisetzung von N2. Der Zusatz von Stroh zur Gärrestapplikation kann einen differenzierten Einfluss auf die N2O- und N2-Freisetzungen ausüben, der offensichtlich vom Bodenfeuchtegehalt abhängig ist.

The report at hand (including a comprehensive annex of data) serves as additional document to the National Inventory Report (NIR) on the German green house gas emissions and the Informative Inventory Report (IIR) on the German emissions of air pollutants (especially ammonia). The report documents the calculation methods used in the German agricultural inventory model GAS-EM as well as input data, emission results and uncertainties of the emission reporting submission 2015 for the years 1990 - 2013. In this context the sector Agriculture comprises the emissions from animal husbandry, the use of agricultural soils and anaerobic digestion of energy plants. As required by the guidelines, emissions from activities preceding agriculture, from the use of energy and from land use change are reported elsewhere in the national inventories. The calculation methods are based in principle on international guidelines for emission reporting and have been continuingly improved during the past years. In particular, these improvements concern the calculation of energy requirements, feeding and the N balance of the most important animal categories. In addition, technical measures such as air scrubbing (mitigation of ammonia emissions) and digestion of animal manures (mitigation of emissions of methane and loughing gas) have been taken into account. Total emissions of methane (CH4) and laughing gas (N2O) from German agriculture (including the anaerobic digestion of energy plants) decreased from about 77.9 Tg CO2-eq in 1990 to about 64.2 Tg CO2-eq in 2013 (- 17.5 %). [...] Der vorliegende Berichtsband einschließlich des umfangreichen Datenanhangs dient als Begleitdokument zum National Inventory Report (NIR) über die deutschen Treibhausgas-Emissionen und zum Informative Inventory Report (IIR), über die deutschen Schadstoffemissionen (insbesondere Ammoniak). Er dokumentiert die im deutschen landwirtschaftlichem Inventarmodell GASEM integrierten Berechnungsverfahren sowie die Eingangsdaten, Emissionsergebnisse und Unsicherheiten der Berichterstattung 2015 für die Jahre 1990 bis 2013. Der Bereich Landwirtschaft umfasst dabei die Emissionen aus der Tierhaltung und der Nutzung landwirtschaftlicher Böden sowie aus der Vergärung von Energiepflanzen. Emissionen aus dem Vorleistungsbereich, aus der Nutzung von Energie sowie Landnutzungsänderungen werden den Regelwerken entsprechend an anderer Stelle in den nationalen Inventaren berichtet. Die Berechnungsverfahren beruhen in erster Linie auf internationalen Regelwerken zur Emissionsberichterstattung und wurden in den vergangenen Jahren beständig weiterentwickelt. Letzteres betrifft im Wesentlichen die Berechnung des Energiebedarfs, der Fütterung und der tierischen N-Bilanz bei den wichtigen Tierkategorien. Zusätzlich wurden technische Maßnahmen wie Abluftreinigung (Minderung von Ammoniakemissionen) und die Vergärung von Wirtschaftsdünger (Minderung von Methan- und Lachgasemissionen) berücksichtigt. Die Gesamtemissionen von Methan (CH4) und Lachgas (N2O) aus der deutschen Landwirtschaft (einschließlich der Vergärung von Energiepflanzen) sanken von rund 77,9 Tg CO2-eq im Jahr 1990 auf rund 64,2 Tg CO2-eq im Jahr 2013 (-17,5 %). [...]

Journal für Kulturpflanzen 66(6) 2014, In zwei Laborversuchen wurde die Freisetzung von Ammoniak,Lachgas, Kohlendioxid und Methan aus zehn verschiedenen Böden ohne und mit Zusatz von Gärrestgeprüft. Ohne Zusatz von Gärrest kam es nur zu einer Freisetzung von CO2. Mit Gärrestzusatz traten alle untersuchten Gase auf. Bei den gedüngten Böden lag eine hohe Streubreite bei den N2O-, CO2- und NH3-Freisetzungen vor. Dieengste Beziehung zwischen den untersuchten Bodenparametern und den Gasfreisetzungen bestand zwischen demSandgehalt und der NH3-Freisetzung. Bei Gärrestzusatz erfolgte die höchste Freisetzung von CO2-Äquivalenten (Summe aller vier Gase) bei den lehmigen Sandböden.

A study was conducted to investigate the potential of using mixtures of cattle slurry with cheap urea (U) or urea-ammonium nitrate (UAN). The kinetics of NH3 volatilization, nitrous oxide (N2O) emission and denitrification after the addition of U and

Biogas production from energy crops and organic residues for generating electricity is promoted in several European countries to reduce greenhouse gas (GHG) emissions from fossil fuels and thus to slow down global warming and climate change. However, significant GHG (in particular methane, CH4, and nitrous oxide, N2O) as well as ammonia (NH3) emissions may occur from anaerobic digestates (AD), the residues of the biogas production process, during storage periods prior to land spreading as organic fertilizers, when these storage facilities are not covered. In the present study, Open Path FTIR as a non invasive remote sensing technique in combination with the micrometeorological bLS model was successfully evaluated upon its applicability at open AD lagoons, and emissions from two lagoons were determined in several trials. Emissions were found to be dominated by CH4 and NH3, reducing the GHG savings of biogas energy considerably. During AD land spreading significant trace gas amounts can be emitted to the atmosphere, which are usually dominated by NH3. During winter, these emissions are often considered to be low; however, in the present study it was shown that NH3 emissions under cold temperature conditions can be significant, especially when the soil is frozen and AD infiltration is hampered. AD applied to soil as organic fertilizer may increase N2O emissions, which derive from biochemical N transformation processes. N2O as well as N2 emissions after AD and cattle slurry application to soil have been investigated in an incubation study, indicating lower N2O and N2 emissions via denitrification from AD treated soil due to its lower carbon content. N2O source apportioning in such studies is crucial for improving process understanding and advancing mitigation strategies. The analysis of the different N2O isotopomer species with particular focus on the intramolecular 15N distribution within the asymmetric N2O molecules (the so called ‘site preference’, SP) allows some insights into these source processes. Here, this approach confirmed denitrification as the predominating N2O source. The isotopic fractionation factors during N2O production and reduction via denitrification are still an uncertainty factor for stable isotope approaches relying on isotope ratios at natural abundance level. Therefore, these fractionation factors have been further investigated using different soil incubation approaches in two studies. The observed isotope fractionation during these experiments was partly in agreement with previous studies; however, in some cases the results deviated from literature values, probably due to experimental artefacts in some of the previous studies. N2O Isotopomer analysis is commonly done by isotope ratio mass spectrometry (IRMS), which has relatively low throughput and does not allow real time analysis. Here, recently developed laser spectroscopic techniques capable of site specific N2O 15N analysis may provide significant advantages compared to IRMS. Therefore, an experimental setup involving a new QCL absorption spectrometer was tested for its applicability in soil studies. The SP values of soil derived N2O were successfully determined continuously over several days, and were in good agreement with IRMS analysis, presenting laser spectroscopy as a promising new analytical approach for analyzing N2O in soil studies. Biogasproduktion aus Energiepflanzen und organischen Abfällen zur Stromerzeugung wird in verschiedenen europäischen Ländern gefördert, um Emissionen von Treibhausgasen (THGs) zu reduzieren, und somit die globale Erwärmung und den Klimawandel zu verlangsamen. Bei der Biogaserzeugung anfallende Gärreste werden als Wirtschaftsdünger auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht. Jedoch können bei der Gärrestlagerung vor der Feldausbringung erhebliche THG- (v.a. Methan – CH4 und Lachgas – N2O) sowie Ammoniak-Emissionen (NH3) auftreten, wenn die entsprechenden Lagerstätten nicht luftdicht abgedeckt sind. Das Ausmaß dieser Emissionen ist kaum bekannt, jedoch wichtig für die ökologische Bewertung von Biogas Strom. Für Emissionsmessungen an offenen Gärrestlagunen wurde daher die Open Path FTIR Methodik in Kombination mit einem mikrometeorologischen Transportmodell als sensitives nicht-invasives Fernmessverfahren validiert. In sechs z.T. mehrtägigen Messkampagnen wurden die Spurengasemissionen aus zwei Gärrestlagunen ermittelt, welche von CH4 und NH3 dominiert wurden und deren Ausmaß die Klimabilanz von Biogas-Strom der untersuchten Anlagen deutlich verschlechterte. Auch während der Feldausbringung von Gärresten können erhebliche NH3 Emissionen auftreten. Bei der Ausbringung im Winter werden diese Emissionen zumeist als gering eingeschätzt. Jedoch konnte hier gezeigt werden, dass auch bei kalter Witterung hohe NH3-Emissionen auftreten können, vor allem wenn bei gefrorenem Boden die Infiltration der Gärreste in den Boden eingeschränkt ist. N2O als besonders wirksames Treibhausgas wird vor allem durch biochemische Prozesse in Böden gebildet, wobei organische Düngung z.B. mit Gärresten die N2O-Freisetzung beträchtlich erhöhen kann. In einem Bodeninkubationsversuch wurde die Produktion von N2O als auch von molekularem N2 nach Gärrest- und Gülledüngung untersucht. Dabei wurden geringere N2O und N2 Emissionen nach Gärrestbehandlung beobachtet, was auf den durch den Gärprozess reduzierten Kohlenstoffanteil der Gärreste zurückgeführt wurde. Die Abschätzung der N2O Beiträge verschiedener Bodenprozesse ist von großer Bedeutung für das Prozessverständnis und daher essentiell für die Entwicklung von N2O Minderungsstrategien. Die Bestimmung der intramolekularen 15N-Verteilung im asymmetrischen N2O-Molekül (die sogenannte ‚site preference‘, SP) ermöglicht gewisse Rückschlüsse über die invol¬vierten Ursprungsprozesse und wies hier auf die überwiegende N2O-Bildung durch Denitrifikation hin. Die Isotopenfraktionierungsfaktoren während der N2O Produktion und -Reduktion durch Denitrifikation stellen noch einen Unsicherheitsfaktor bei der Nutzung natürlicher Isotopen-verhältnisse dar. Daher wurden diese Fraktionierungsfaktoren mit Hilfe verschiedener Bodeninkubationstechniken näher untersucht. Die aus diesen Versuchen resultierenden Fraktionierungsfaktoren stimmen zum Teil gut mit Literaturwerten überein, in einigen Fällen jedoch weichen diese Werte deutlich voneinander ab, was wahrscheinlich in versuchsbedingten Unterschieden gegenüber den vorangegangenen Studien begründet liegt. Die Bestimmung von N2O-Isotopomerverhältnissen erfolgt i.d.R. durch Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS), die jedoch nur einen relativ geringen Probendurchsatz erlaubt und keine Echtzeit-Analysen ermöglicht. Daher wurde anhand eines Bodeninkubationsversuchs ein neuartiger Laser spektroskopischer Messansatz zur positions¬spezifischen 15N Analyse von N2O getestet, mit welchem die N2O SP Werte in höchster zeitlicher Auflösung kontinuierlich über mehrere Tage bestimmt werden konnten. Die Ergebnisse stimmten gut mit IRMS-Vergleichsmessungen überein, wodurch sich der genutzte Laser basierte Messansatz als vielversprechende Technik für N2O Isotopenanalysen in Bodenstudien herausstellte.