Wieviel Stickstoff in Grasländern weltweit verfügbar ist

05.11.2019  | Beate Kittl | News WSL 

Büffelherden in Nordamerika, Gnus und Zebras in afrikanischen Savannen oder Hirschrudel im Schweizer Nationalpark: Länder mit grossen Weideflächen sind nicht nur Heimat für zahlreiche Grosstiere, sondern auch von sehr grosser Bedeutung für die globalen Nährstoffkreisläufe. Grasländer finden sich natürlicherweise auf rund einem Drittel der globalen Landfläche und speichern ungefähr ein Viertel des gesamten, in Böden gebundenen Kohlenstoffs.

Stickstoff ist für Pflanzen einer der wichtigsten Nährstoffe. Er steuert direkt das Wachstum und damit auch die Produktivität der Grasland-Ökosysteme – also wie viel Gras dort wächst und wie viele Tiere dort davon leben können. Auch die Kohlenstoffspeicherung im Boden, durch die das Treibhausgas Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt wird, ist vom Stickstoff abhängig. Wie Mikroorganismen Stickstoff aus toter Biomasse gewinnen und in eine für Pflanzen wieder verfügbare Form umwandeln (Stickstoff-Mineralisation), ist gut bekannt. Hingegen wurden bis anhin nie in einem koordinierten Ansatz weltweit die verfügbaren Mengen Stickstoff unter realen Bedingungen bestimmt. Dies hat das Team um Anita Risch von der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL nun erstmals gemacht.

Es ist aufwändig, den für Pflanzen verfügbaren Stickstoff direkt im Boden zu messen. Deswegen beschränken sich Forschende häufig darauf, Bodenproben ins Labor zu nehmen, um dort unter standardisierten Bedingungen die durch Mikroben produzierten Stickstoff-Verbindungen zu messen. Anita Risch und ihre Kolleginnen und Kollegen vom Nutrient Network-Projekt haben nun aber die Stickstoffumwandlung in 30 natürlichen Grasland-Ökosystemen weltweit direkt im Boden der Versuchsflächen gemessen. Dazu haben alle Forschenden die exakt gleiche Ausrüstung und Methode verwendet und alle gesammelten Proben zur Analyse an die WSL in Birmensdorf geschickt.

Besseres Verständnis der Nährstoffkreisläufe

Das Ergebnis zeigt erstmals das globale Muster der real gemessenen Stickstoff-Verfügbarkeit in Grasländern.  Insbesondere stellte sich auch heraus, dass die Feldmessungen deutlich von den im Labor gemessenen Werten der Stickstoffmineralisation abweichen. «Wir verstehen jetzt besser, was global im Stickstoffkreislauf unter natürlichen Bedingungen passiert», erklärt Anita Risch die Resultate. «Dies ist wichtig, wenn wir die Einflüsse von menschengemachten Veränderungen wie Überdüngung auf Ökosysteme verstehen wollen.» Denn in der Regel enthalten natürliche Wiesenökosysteme deutlich weniger Stickstoff als solche, in denen Menschen durch Düngung die Produktivität erhöhen. In einem weiteren Teil der Studie untersuchte das Team diese Einflüsse mittels Dünge-Experimenten in den gleichen Grasländern; die Resultate sollen im Laufe des nächsten Jahres vorliegen.

Ausserdem helfen die Erkenntnisse anderen Wissenschaftlern, aus ihren Laborwerten mehr Information zur Verfügbarkeit von Stickstoff in Grasland-Ökosystemen unter natürlichen Bedingungen zu erhalten. Das Team um Anita Risch hat nämlich die Labor- und Felddaten mit verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Tongehalt des Bodens und Mikrobenmasse verknüpft. In dieser Kombination sind die Schätzungen des Stickstoffs, der in einer für Pflanzen aufnahmefähigen Form vorliegt, deutlich aussagekräftiger.

Nutrient Network

Das Nutrient Network ist eine internationale Forschungskooperation. Im Nutrient Network arbeiten mehr als 100 Forschungsgruppen aus aller Welt zusammen. Untersucht werden Grasland-Ökosysteme, wobei überall das gleiche Experiment aufgebaut wurde und die Daten mit gleichen Methoden erhoben wurden. Die zentrale Frage ist, wie Dünger und pflanzenfressende Tiere Ökosystemfunktionen wie beispielsweise die Produktivität, Diversität oder Nährstoffkreisläufe beeinflussen.

Grasländer sind die natürliche Vegetation auf rund einem Drittel der Landfläche. Viele davon sind oder waren die Heimat von riesigen Herden von grossen Pflanzenfressern. Die Bildstrecke zeigt einige Beispiele:

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