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Gießener FACE-Experiment

giessenface.jpg

 

Neben einer Quantifizierung des Senken- und Quellenpotentials des Ökosystems insb. für CO2 mit Hilfe mikrometeorologischer Methoden steht die Abschätzung der Auswirkungen steigender CO2-Konzentrationen in der Umgebungsluft im Vordergrund der Untersuchungen. Hierzu wurde ein Freiland-CO2-Anreicherungssystem das Giessen FACE (Free Air CO2 Enrichment) entwickelt. Drei Ringe zur CO2-Anreicherung und drei Kontrollringe wurden im Sommer/Herbst 1997 auf langjährig voruntersuchten Teilflächen des Grünlandes aufgebaut und gingen nach Testläufen Anfang Mai 1998 in Betrieb. Die CO2-Anreicherung erfolgt an 365 Tagen im Jahr während der Tageslichtstunden (2 Stunden nach astronomischen Sonnenaufgang bis 2 Stunden vor astronomischen Sonnenuntergang). Der Anreicherungsfaktor zur aktuellen CO2-Konzentration beträgt 1,2. Das Projekt hat nun eine Laufzeit 20 Jahren und ist damit weltweit eines der am längsten laufenden FACE Experimente

Das System hat einen Innen-Durchmesser von 8 m und besteht aus jeweils 24 Segmenten mit Mittelwand. In jedem 2. Segment ist ein Ventilator installiert. Als Folge des Betriebs dieser 12 Ventilatoren weist der innere Ringkanal einen höheren Druck auf als der äußere. Neben einer zentralen Steuereinheit besitzt jedes Segment seine eigene Kontrolleinheit, die das System in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit und Windrichtung regeln. Über den inneren Ringkanal wird CO2 mit einem 13C/12C-Verhältnis von -25 o/oo (seit Juli 2004 -48 o/oo) luvseits zugeführt und über den äußeren Ringkanal wird leeseits die CO2-angereicherte Luft angesaugt, was zu einer Reduktion des CO2-Verbrauchs führt.

 Die Schwerpunkte des Gießener CO2-Anreicherungsexperiments liegen insbesondere auf:

  • Artenzusammensetzung
  • Produktion pflanzlicher Biomasse inkl. Wurzelbiomasse (funktionale Hauptgruppen Gräser, Kräuter, Leguminosen)
  • Elementpools (insb. C, N)
  • Futterqualität (in-vitro Verdaulichkeit, Netto-Energie für Laktatation, metabolische Energie des Grundfutters)
  • Quantifizierung der N2O-, CH4- und CO2-Flussdichten zwischen Phytosphäre und Atmosphäre (siehe: https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/klima/monitor/UKL-Faltblatt-2018.pdf)
  • Feed-back-Mechanismen auf N2O- und CH4-Austausch zwischen Phytosphäre und Atmosphäre (Flussdichten, Anteil von Nitrifikation und Denitrifikation an den Flüssen)
  • Bodenstruktur sowie Kohlenstoffeinbindung und Nährstofftransformationen in Böden
  • mikrobielle Biomasse (mikrobielles C und N, CO2-Produktion, etc.)
  • mikrobielle Populationen (aerobe heterotrophe Bakterien, mikrobielle Populationen, die eine Schlüsselrolle in der N-Spurengasproduktion und -emission spielen)

detaillierte Beschreibung des Anreicherungssystems:

Jäger, H.-J., Schmidt, S.W., Kammann, C., Grünhage, L., Müller, C. & Hanewald, K. (2003): The University of Giessen free-air carbon dioxide enrichment study: description of the experimental site and of a new enrichment system. Journal of Applied Botany 77, 117-127.

Schmidt, S.W. (2003): Ein modulares System zur Untersuchung der Auswirkungen von erhöhtem atmosphärischen Kohlendioxid auf Grünland-Ökosysteme. Dissertation, JLU Gießen.
Quelle: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2003/1125/