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Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Verbundprojekt:  B I O G A S - E X P E R T
im Kompetenzzentrum Biomassenutzung in Schleswig-Holstein

         
 
07 - Treibhausgase
Siegel der Fakultät
 
Teilprojekt 7

 

"Auswirkungen der Gärrestapplikation
auf die Emission klimarelevanter Spurengase (CH4 und N2O) und auf die Kohlenstoff/Humus-Bilanz des Bodens"

 

 

 

Laufzeit
01.11.2006 bis 31.01.2010

 

 

Bearbeiter

 

 

Ziel
Die energetische Nutzung von Biomasse ist eingebettet in die aktuellen vielfältigen Bemühungen, Ressourcen zu schonen und die CO2-Emission beim Verbrauch fossiler Energieträger zu vermindern. Dabei ist sicherzustellen, dass durch die Erzeugung bzw. energetische Nutzung von Biomasse nicht neue Umweltbelastungen entstehen. Während in den Teilprojekten 3 und 5 die Ammoniakverflüchtigung und die Nitratauswaschung verfolgt werden, sind die Untersuchungen innerhalb des Teilprojekts 4 des Forschungsverbunds Biogas-Expert ausgerichtet auf die Erfassung und Bewertung der Emission klimarelevanter Spurengase. Forschungsergebnisse der letzten zwei Jahrzehnte zeigten, dass Böden nach Düngung mit Mineraldüngemitteln oder mit organischen Abfallstoffen wie Jauche, Mist und Gülle die Spurengase Methan (CH4) und insbesondere Lachgas (N2O) emittieren. Da CH4 und N2O eine Klimawirksamkeit haben, die um ein Vielfaches über der von CO2 liegt (GWP CH4: 23, N2O: 296, lt. International Panel on Climate Change 2001) hat die Minderung der Lachgasemission besondere Relevanz.

 

Die Untersuchungen dieses Forschungsvorhabens gliedern sich in zwei Themengebiete. Im Rahmen von Feld- und Gefäßuntersuchungen wird die Wirkung von Biogasgülle auf die Emission klimarelevanter Spurengase (N2O und CH4) im Vergleich zu konventionellen organischen und mineralischen Düngemitteln geprüft. Dabei verfolgen wir das Ziel, die Emissionen über die Vegetationsperiode hinweg und unmittelbar nach Biogasgülle-Ausbringung sowie nach relevanten Management- bzw. Düngungs-Maßnahmen zu erfassen. Im zweiten Teil wird der Effekt von Energiefruchtfolgen und Biogasgülle-Düngung auf den Bodenhumusgehalt (organischer Bodenkohlenstoff) untersucht. Hier wird überprüft, ob Biogasgülle im Vergleich zu einer konventionellen Gülle einen niedrigeren C-Gehalt und engeres C/N-Verhältnis aufweist und ob sich in Energiefruchtfolgen bzw. nach regelmäßiger Biogasgülle-Düngung Hinweise auf eine Verminderung des Bodenhumusgehalts erkennen lassen.

 

In Zusammenarbeit mit den benachbarten Instituten sollen durch die Untersuchungen konkrete Empfehlungen hinsichtlich des Biogasgülle-Managements (Ausbringungsmodus, Kombination mit mineralischen N-Düngemitteln, ggf. Bodenbearbeitung) entwickelt werden, um eine Minderung der Spurengasemissionen und Erhalt der Bodenfruchtbarkeit zu gewährleisten.

 

 

Beschreibung
Es werden Untersuchungen auf Feld- und Gefäßebene durchgeführt. Im gemeinsamen Hauptversuch werden in Form von Intensiv-Messkampagnen die bekannten, relevanten Emissionsperioden engmaschig durch Feldmessungen abgedeckt. Zusätzlich werden zur Abschätzung der jährlichen Emissionen Messungen im wöchentlichen bzw. zweiwöchentlichen Rhythmus durchgeführt. Die Umsetzungen definierter N- bzw- C-Pools im Boden werden im Rahmen kleinerer Felduntersuchungen unter Einsatz von Stabil-Isotop-Markierung bzw. durch Nutzung natürlicher Unterschiede in den 13C-Isotop-Signaturen untersucht. Diese Untersuchungen sind im Bereich der N-Umsetzungen darauf ausgerichtet, die spezifischen Unterschiede der Biogasgülle im Vergleich zu konventioneller Gülle aus der Tierhaltung zu erfassen und sie in einem Simulationsmodell abzubilden. Bei diesem methodischen Ansatz verfolgen wir die Strategie, vorhandenes Wissen hinsichtlich der Umsetzung konventioneller Güllen für die Biogasgüllen übertragbar zu machen. Die Untersuchungen der Umsetzung von Boden- und Biogasgülle-Kohlenstoff mittels natürlicher 13C-Isotopsignaturen (Unterschiede in den Signaturen von C3 und C4-Pflanzen) dienen dazu, erste Hinweise auf die Boden-Kohlenstoff / Humus-Dynamik nach Biogasgülle-Düngung abzuleiten. Auch hier steht das Ziel im Vordergrund, Anwendungsempfehlungen ggf. unter Einbeziehung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen zu entwickeln, die trotz der im Vergleich zu konventioneller Gülle verminderten C-Einträge durch Biogasgülle den Humusgehalt des Bodens erhalten.

 

 

Fotos
Messhaube    Gasprobennahme    N2O-Analyse    N2O-Analyse

 

 

 

 

 

Dissertationen
  • Senbayram, Mehmet (2009): Greenhouse gas emission from soils of bioenergy crop production systems and regulating factors.

 

 

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Redigierte Publikationen
  • Senbayram M, Chen R, Mühling KH, and Dittert K. (2009) Contribution of nitrification and denitrification-derived nitrous oxide emissions from soil after application of biogas waste compared to other fertilizers. Rapid Communication in Mass Spectrometry. 23; 2489-2498.
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Transferpublikationen
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Tagungsbeiträge und weitere Vorträge

     

    Proceedings in International Conferences:

  • Dittert K, Senbayram M, Chen R, and Mühling KH (2009) Greenhouse gas emissions in biogas production systems. International Plant Nutrition Colloquium XVI. Davis. USA.
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  • Senbayram M, Chen R, Mühling KH, and Dittert K. (2009) The effect of organic C supply on denitrification-derived N2O emission from soils. The 16th Nitrogen Workshop (2009) Turin, Italy.
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    Posters in International Conferences:

  • Senbayram M, Chen R, Mühling KH, and Dittert K. (2009) The effect of organic C supply on denitrification-derived N2O emission from soils. The 16th Nitrogen Workshop (2009) Turin, Italy (Oral presentation)
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  • Senbayram M, Chen R, and Dittert K. (2009) Do d13C of CO2 measurements from soil always reflect the 13C signature of respired organic carbon. X Isotope Workshop, 22nd-26th June 2009, Zlotniki Lubanskie, Poland
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  • Koster JR, Cárdenas LM, Bol R, Senbayram M, Butler M, Dittert K (2009) Effect of Biogas waste and mineral ammonium amendment on nitrous oxide emission e.g. N2 measurements. The 16th Nitrogen Workshop (2009) Turin, Italy
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  • Dittert K, Senbayram M, Chen R, and Mühling KH (2009) Biogas-Expet: Model-assisted survey of climate-relevant trace gas emission in biogas production systems The 16th Nitrogen Workshop (2009) Turin, Italy
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  • Senbayram M, Chen R, Mühling KH, and Dittert K. (2008). Determination of nitrification and denitrification-derived nitrous oxide emissions from soils amended with biogas waste compared to other fertilizers. Joint Europian Stable Isotope Meeting (JESIUM) France (1th student prize)
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  • Chen R, Senbayram M, Mühling KH, and Dittert K. (2008) Short-term effects of labile carbon and mineral N compounds on the turnover of soil organic matter. Joint European Stable Isotope Meeting (JESIUM) France
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    Posters in National Conferences:

  • Dittert K, Senbayram M, Pacholski A, Kage H and Muehling KH (2009) Trace gas emission in biogas production systems. Soil science conference 05.-13. September 2009 Bonn University. Germany (Oral presentation in German)
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  • Senbayram M, Mühling KH, and Dittert K (2009) Nitrous oxide emissions in biogas production systems. Deutschen Gesellschaft für Pflanzenerährung. Osnabrück
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  • Senbayram M, Chen R, Mühling KH, and Dittert K (2008) Lachgasemissionen aus Böden nach Düngung mit Biogas-Abfällen, Rinder-, Schweinegülle oder Mineral-N-Dünger. Hochschultag der Christian-Albrechts-Universität Kiel, 1. Februar 2008 (in German)
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  • Senbayram M, Anna-Christine von Mülmann,Chen R, and Dittert K (2007) Nitrous Oxide Emission from Soil Amended with Biogas Waste, Cattle Slurry, Pig Slurry or Mineral Nitrogen. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Pflanzenernährung, Berlin 13.-14. September
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  • Senbayram M, Chen R, Mühling KH, and Dittert K (2007) Lachgasemissionen aus Böden nach Düngung mit Biogas-Abfällen, Rinder-, Schweinegülle oder Mineral-N-Dünger. Norla (in German)
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  • Senbayram M, Anna-Christine von Mülmann, Chen R, Mühling KH, and Dittert K (2007) Lachgasemissionen aus Böden nach Düngung mit Biogas-Abfällen, Rinder-, Schweinegülle oder Mineral-N-Dünger. Agritechnica, Hannover, 13.-17. November 2007 (in German)
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  • Andree H., Dittert K., Hartung E., Herrmann A., Kage H., Pacholski A., Sieling K. und Taube F. 2008. BIOGAS-EXPERT: Modellgestütztes Stoffstrommanage¬ment im System Boden-Pflanze-Fermenter. Vortrag anlässlich des Workshops ‚Biomassenutzung – quo vadis’, 15.3.2008, Husum.
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  • Pacholski A., Dittert K., Andree H., Hartung E., Herrmann A., Kage H., Sieling K. und Taube F. 2007. Biogas-Expert - Untersuchung der Ertragspotentiale und des Stickstoffhaushaltes in ausgewählten Biogasfruchtfolgen in Schleswig-Holstein. Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften, Band 19, 208-209.
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  • Pacholski A., Dittert K., Andree H., Hartung E., Herrmann A., Kage H., Sieling K. und Taube F. 2007. Biogas-Expert - ein fakultätsübergreifendes Projekt zur Untersuchung der Ertragspotentiale und des Stickstoffhaushaltes in ausgewählten Biogasfruchtfolgen. Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft Grünland und Futterbau, Band 8, 213-216.
    Poster (pdf)
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  • Dittert, K., Hartung, E, Herrmann, A., Kage, H., Pacholski, A., Sieling, K. und Taube, F., 2006: "BIOGAS-EXPERT - Modellgestütztes Stoffstrommanagement im System Boden-Pflanze-Fermenter". Kolloquium Nutzpflanzenwissenschaften, Kiel, 01.11.2006.
    Vortrag (pdf)

 

 
     

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