Eine neue Studie zeigt, dass Ammoniak, das aus Intensivtierhaltungsbetrieben freigesetzt wird, die Lachgasemissionen in der Nähe erheblich erhöhen kann, ein starkes Treibhausgas, das zum Klimawandel und zum Ozonabbau beiträgt.
Die Forschung, veröffentlicht in StickstoffkreislaufDies zeigt, dass die atmosphärische Ammoniakablagerung rund um Tierhaltungseinrichtungen mikrobielle Prozesse im Boden stimulieren kann, die Lachgas erzeugen, was einen übersehenen Weg verdeutlicht, der die Verschmutzung von Nutztieren mit der globalen Erwärmung in Verbindung bringt.
Die Viehhaltung ist die weltweit größte Quelle von Ammoniakemissionen. Wenn Ammoniak aus Tierhaltung und Güllelagerung entweicht, kann es durch die Luft wandern und sich auf umliegenden Böden und Ökosystemen ablagern. Obwohl Ammoniak selbst kein Treibhausgas ist, vermuten Wissenschaftler seit langem, dass es indirekt das Klima beeinflussen könnte, indem es den Stickstoffkreislauf in Böden verändert.
Um diese Möglichkeit zu untersuchen, führten Forscher Feldmessungen in der Nähe einer großen Schweinefarm in Zentralchina durch. Sie überwachten die Lachgasemissionen des Bodens an mehreren Standorten in einer Entfernung von 50 bis 500 Metern windabwärts der Farm und erfassten den natürlichen Gradienten der Ammoniakablagerung in der Landschaft.
Die Ergebnisse zeigten ein klares Muster. Gebiete mit höherer Ammoniakablagerung produzierten deutlich mehr Lachgas aus dem Boden.
“Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Ammoniakablagerung in Tierhaltungsbetrieben die mikrobielle Aktivität des Bodens stimulieren und zu erhöhten Lachgasemissionen führen kann, sagte die korrespondierende Autorin der Studie, Jianlin Shen. “Dieser Prozess stellt einen wichtigen, aber oft übersehenen Zusammenhang zwischen Ammoniakverschmutzung und Klimawandel dar.”
Lachgas ist eines der stärksten Treibhausgase in der Atmosphäre. Über einen Zeitraum von 100 Jahren hat es ein fast 300-mal größeres Treibhauspotenzial als Kohlendioxid. Es ist auch die heute am häufigsten emittierte ozonschädigende Substanz.
Die Forscher fanden heraus, dass die Lachgasemissionen im Boden mit zunehmender Entfernung vom Schweinehaltungsbetrieb stetig abnahmen. Im Umkreis von 500 Metern um den Betrieb wurden die gesamten Lachgasemissionen auf etwa 69,7 Kilogramm Stickstoff pro Jahr geschätzt. Dies entsprach etwa 1,3 Prozent des in der Region abgelagerten Ammoniakstickstoffs und lag damit etwas über dem Emissionsfaktor, der üblicherweise bei internationalen Klimabewertungen verwendet wird.
Um den zugrunde liegenden Mechanismus zu verstehen, untersuchte das Team auch mikrobielle Gene, die für den Stickstoffkreislauf im Boden verantwortlich sind. Sie entdeckten, dass die Ammoniakablagerung die Häufigkeit von Ammoniak oxidierenden Archaeen erhöhte, Mikroorganismen, die Ammonium durch einen als Nitrifikation bekannten Prozess in Nitrat umwandeln.
Diese mikrobielle Aktivität erwies sich als wesentlicher Treiber der Lachgasproduktion.
“Da sich Ammoniak im Boden ansammelt, bietet es mehr Substrat für nitrifizierende Mikroben, erklärte” Shen. “Diese Mikroben produzieren dann Lachgas als Nebenprodukt während des Nitrifikationsprozesses.”
Laborexperimente bestätigten diesen Mechanismus. Bei der Versorgung der Böden mit Stickstoffquellen auf Ammoniumbasis waren die Lachgasemissionen deutlich höher als bei der Zugabe von Nitrat. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Ammoniak- und Ammoniumablagerung die Lachgasproduktion stärker steigern kann als der Eintrag von oxidiertem Stickstoff.
Die Ergebnisse unterstreichen die umfassenderen Umweltauswirkungen der Ammoniakemissionen aus der Tierproduktion. Während die Ammoniakverschmutzung häufig auf ihre Auswirkungen auf die Luftqualität und die Stickstoffdeposition im Ökosystem untersucht wird, wurde ihrer potenziellen Rolle bei der Verstärkung der Treibhausgasemissionen weniger Aufmerksamkeit geschenkt.
“Diese Studie legt nahe, dass die Ammoniakablagerung in der Nähe von Tierhaltungsbetrieben als sekundäre Quelle landwirtschaftlicher Lachgasemissionen wirken könnte, sagte” Shen. “Die Reduzierung der Ammoniakemissionen aus Tierhaltungssystemen könnte daher dazu beitragen, sowohl die Luftverschmutzung als auch den Klimawandel zu mildern.”
Da die Tierproduktion weltweit weiter zunimmt, wird das Verständnis dieser verborgenen Zusammenhänge zwischen landwirtschaftlichen Emissionen und Klimaprozessen für die Entwicklung nachhaltigerer Landwirtschaftssysteme von entscheidender Bedeutung sein.
Credits
Wuying Yi Guoping Liu Man Kang Juan Wang Hongzhao Yuan Deli Chen Jinshui Wu und Jianlin Shen
