JENSSEN, M.; BUTTERBACH-BAHL, K.; HOFMANN, G.; PAPEN, H.

Modellierung von Beziehungen zwischen der Emission von N-Spurengasen aus Waldböden und den Vegetationsstrukturen in Kiefernökosystemen des nordostdeutschen Tieflandes

Beitr. Forstwirtsch. u. Landsch.ökol. 34 (2000) 3, S. 116-122
ISSN: 0323-4673

Kurzfassung

Die kleinflächig gemessenen Emisionsraten der primär bzw. sekundär klimarelevanten Spurengase N₂O und NO aus Waldböden nordostdeutscher Kiefernbestände sind hochsignifikant von den auf den Meßplots ausgebildeten Mustern der Bodenvegetation sowie der Struktur des Kronendachs über den Meßplots abhängig. Über die Modellierung dieser Zusammenhänge werden mittlere horizontale Verteilungsmuster der Spurengas-Emissionen am Waldboden (Mesostrukturebene) sowie mittlere Emissionsraten für verbreitete Kiefern-Forstökosysteme (Makrostrukturebene) abgeleitet. Auf der Mesostrukturebene ist eine deutliche Abhängigkeit von der durch das Kronendach gesteuerten kleinräumigen N-Eintrags- und Niederschlagsverteilung erkennbar. Auf der Makrostrukturebene sind der Ökosystemtyp und der atmosphärische N-Eintrag die entscheidenden Steuergrößen für die N₂O- und NO-Emissionen. Hiermit ist prinzipiell die Möglichkeit eröffnet, N-Emissionen aus Waldböden im regionalen Maßstab zu kalkulieren.

JENSSEN, M.; BUTTERBACH-BAHL, K.; HOFMANN, G.; PAPEN, H.

Exchange of trace gases between soils and the atmosphere in Scots pine forest ecosystems of the northeastern German lowlands. 2. A novel approach to scale up N₂O- and NO-fluxes from forest soils by modeling their relationships to vegetation structure.

Forest Ecology and Management 2001, article in press.

Abstract

Micro-scale emission rates of the primary and secondary relevant atmospheric greenhouse gases N₂O and NO from forest soils of Northeast German Scots pine plantations are demonstrated to be highly dependent on the patterns of ground vegetation within the measuring chambers as well as on the canopy structure above the measuring plots. Based on an extensive statistical analysis of these dependencies, a model is developed allowing to predict N-trace gas emissions of different ecosystem types of mature Scots pine stands by applying an area-weighted averaging of local flux rates. The horizontal distribution patterns of emissions within the stands follow the small-scale distribution of N-deposition and precipitation controlled mainly by canopy structure. The mean emission rates of N₂O and NO are strongly dependent on top-soil state and vegetation – indicated by the vegetation type - and the atmospheric N-deposition. These findings open up the possibility to calculate N emissions from forest soils on a regional scale. Furthermore, the model predicts an increase of N₂O-emissions from forest soil with increasing thinning of stands.

Keywords: N-trace gas emissions; Scots pine forests; Vegetation types; Canopy structure; Small-scale variability; Upscaling