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SaKOA: Austausch von Stickstoff jenseits von Flussmündungen - zur Rolle von degradierten Küstenmooren als potentielle Stickstoffquellen oder -senken für die Ostsee und die Atmosphäre

Duration:
01.01.2019 - 31.12.2021
Project manager:
Anne Breznikar
Funding:
DBU - Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Researchfocus:
Associated Institution:

Infolge der Zunahme von Treibhausgasen wie CO2 und N2O in der Atmosphäre werden weltweit drastische klimatische Veränderungen prognostiziert, die u.a. den Anstieg des Meeresspiegels voraussagen. Speziell für die Ostsee, dessen Küstengebiete in dieser Arbeit untersucht werden sollen, wird ein Anstieg von ca. 35 cm bis 2100 erwartet. Eine weitere Folge des Klimawandels ist die Erhöhung der Niederschlagsmenge, sodass in Kombination mit steigenden Temperaturen und damit einhergehender Verdunstung größere Schwankungen des Salzgehaltes vermutet werden. Küstenbereiche, die nicht durch Dünen oder Deiche geschützt sind, werden unmittelbar von steigenden Wasserständen und wechselnden Salzgehalten betroffen sein. Um Überflutungsereignisse abzumildern, werden in Mecklenburg-Vorpommern (MV) daher zunehmend Überflutungsflächen geschaffen. Dabei handelt es sich in der Regel um ehemals entwässerte Moore, die bis zu ihrer Wiedervernässung zu landwirtschaftlichen Zwecken genutzt wurden. Diese renaturierten Flächen wurden bisher zu Schutzgebieten, sind Teil von Nationalparken oder werden für Paludikulturen verwendet. Ein Monitoring von Flora und Fauna wird in der Regel durchgeführt, wohingegen Stoffkreisläufe bisher nur in Ansätzen untersucht worden sind.

Während die Nährstoffeinträge aus Flüssen routinemäßig überwacht werden, ist über den Einfluss der direkt an die Küste angrenzenden Landflächen und ihre Entwässerung über die Küstenlinie bislang sehr wenig bekannt. Daher sollen zwei ehemals intensiv landwirtschaftlich genutzte Küstenmoore, die Karrendorfer Wiesen (KW) am Greifswalder Bodden und die Drammendorfer Wiesen (DW) am Kubitzer Bodden, in MV untersucht werden. Die KW sind bereits seit ca. 30 Jahren wiedervernässt und stehen im offenen Austausch mit dem Greifswalder Bodden, sodass eine direkte Abhängigkeit zum dortigen Wasserstand besteht. Die DW sind seit mehreren Jahrzehnten durch einen Deich vom Kubitzer Bodden abgetrennt. Ihre Wiedervernässung soll im Frühjahr 2020 erfolgen. Infolge der Entwässerung sind die Torfschichten beider Gebiete degradiert. Aufgrund der Verwendung von Düngemitteln werden außerdem hohe Stickstoffkonzentrationen erwartet.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss terrestrisch-mariner Wechselwirkungen auf die Lachgas-produzierenden, mikrobiellen Prozesse Nitrifikation und Denitrifikation zu untersuchen. Nitrifikation ist die Umwandlung von Ammonium zu Nitrit und Nitrat, Denitrifikation beschreibt die Reduktion von Nitrat zu molekularem Stickstoff N2. Es wird vermutet, dass ein Teil des Stickstoffs in Form des klimarelevanten Spurengases Lachgas (N2O) in die Atmosphäre entweicht. Als unbeeinflusste Referenzfläche dient ein Flachwassergebiet der Ostsee bei Rostock ohne Austausch mit dem dahinter liegenden Moor. Eine monatliche Beprobung der KW und der DW (nach Wiedervernässung) soll entlang eines Transektes vom Moor in die vorgelagerten Bodden erfolgen. Mithilfe von Konzentrations-, Nitrifikationsraten-, Denitrifikationsraten- und Isotopenmessungen sollen die N2O-produzierenden und -verbrauchenden Prozesse (Nitrifikation und Denitrifikation) und die Stoffumsätze charakterisiert werden. Zusätzlich werden durch die Anwendung einer relativ neuen Methode die Isotopomere des N2O bestimmt. Diese erlauben einen sehr detaillierten Einblick in die N2O-umsetzenden Prozesse.

In Laborexperimenten soll der Einfluss verschiedener Salinitäten auf Nitrifikation und die N2O-Produktion unter kontrollierten Bedingungen in beiden Mooren untersucht werden. Dadurch sollen mögliche Unterschiede aufgrund der verschiedenen Renaturierungsstadien sichtbar gemacht werden.

Erstmals können mit Hilfe der Ergebnisse dieser Arbeit die Nährstoffeinträge oder -aufnahmen aus Küstenmooren direkt in die Ostsee abgeschätzt werden und damit die Notwendigkeit verdeutlichen, hierfür ein permanentes Monitoring einzurichten.