Das Team um Prof. Dr. Klaus Butterbach-Bahl vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hatte bei einem Langzeitprojekt festgestellt, dass Viehhaltung in Steppen- und Präriegebieten die Emission von Lachgas (N2O) reduziert. Bis dahin war die Forschung vom Gegenteil ausgegangen. Der Preis, den der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft und die Helmholtz-Gemeinschaft jährlich gemeinsam vergeben, ist mit 50.000 Euro dotiert.
Lachgas – auch als Distickstoffmonoxid bekannt – zählt wie
Kohlenstoffdioxid (
CO2) und Methan zu den wichtigen Treibhausgasen, die zu
Treibhauseffekt und
Klimawandel beitragen. Rund 60 Prozent der vom Menschen verursachten Lachgas-Emissionen entstehen in der Landwirtschaft, etwa wenn Mikroben im Boden Pflanzenreste oder stickstoffhaltige Exkremente von Schafen beziehungsweise Rindern abbauen.
Bislang war die Forschung davon ausgegangen, dass Viehhaltung in großflächigen Steppen- und Präriegebieten die Entstehung von Lachgas antreibt. Die Untersuchungen des Teams in der Inneren Mongolei in China zeigen jedoch, dass beweidete Steppenflächen deutlich weniger Lachgas emittieren als Flächen, die nicht zur Viehhaltung genutzt werden.
Ein Großteil der natürlichen Lachgasemissionen entsteht während der Tauperiode im Frühjahr. Eine wichtige Rolle spielen dabei der Schnee und die Grashöhe: Haben Tiere eine Fläche vor dem Winter abgeweidet, kann sich in den kalten Monaten nicht so viel Schnee zwischen den kurzgefressenen Gräsern ansammeln. Der Wind trägt den Schnee leichter weg.
Ist jedoch die Schneedecke dünner, sind die Böden schlechter isoliert und daher bis zu zehn Grad Celsius kälter. Außerdem entsteht während der Tauperiode im März weniger Schmelzwasser, wodurch die Böden trockener sind. Kälte und Trockenheit hemmen die mikrobiellen Aktivitäten: Es entsteht weniger Lachgas.
Das konnten die Forscher nur feststellen, weil sie ein ganzes Jahr lang vor Ort Daten sammelten. Bisher wurden solche Daten meist nur über einen kurzen Zeitraum während der Vegetationsperiode erfasst, auch weil die Messungen technisch sehr aufwendig sind.
Das Wissenschaftlerteam geht aufgrund seiner Ergebnisse davon aus, dass bisherige Berechnungen die Lachgasemission aus solchen Gebieten um rund 72 Prozent überschätzen. Das könnte einen vergleichsweise großen Bereich betreffen, denn alleine der eurasische Steppengürtel zieht sich von Ungarn bis Ostasien. Doch ist noch viel Forschungsarbeit notwendig, um die Quellen für die stetig wachsende Lachgaskonzentration in der Atmosphäre vollständig zu verstehen. So ist derzeit beispielsweise unklar, wie stark einzelne Gebiete tatsächlich beweidet werden.
Die Arbeit zeigt auch Ansätze zur Verbesserung der Treibhausgasbilanz von Steppengebieten auf. Eine vermehrte Viehwirtschaft wäre zwar keine geeignete Lösung, denn mehr Vieh bedeutet mehr freigesetztes Methan. Zudem führt Überweidung von Steppengebieten zu Bodendegradation und zu starken Verlusten an Bodenkohlenstoffvorräten. Herbstliches Heumachen, bei dem das Gras vor dem Winter abgemäht wird, könnte aber ein vielversprechender Lösungsansatz sein, der sich gut mit der lokalen Praxis der Viehzüchter vereinbaren ließe.
Über die Auszeichnung freut sich Nicolas Brüggemann sehr: "Es ist eine Bestätigung, dass man auf dem richtigen Weg ist. Bei Grundlagenforschung, gerade wenn sie so interdisziplinär ausgerichtet ist wie in unserem Bereich, ist das nicht immer so eindeutig wie etwa in der anwendungsorientierten Forschung. Es ist auch eine Anerkennung für die gelungene internationale Zusammenarbeit, die ohne den Einsatz unserer chinesischer Partner nicht möglich gewesen wäre."
Die weiteren Preisträger neben ihm und Prof. Dr. Butterbach-Bahl sind Prof. Dr. Xunhua Zheng von der Chinese Academy of Sciences (CAS), Dr. Michael Dannenmann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK – IFU) des KIT und Dr. Benjamin Wolf, inzwischen Postdoc am Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA).
Nicolas Brüggemann, damals noch am IMK – IFU tätig, hat das von 2004 bis 2010 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Projekt mitinitiiert und war an allen Aktivitäten, inklusive der Untersuchungen vor Ort beteiligt. Kurz danach wechselte er als Leiter der Gruppe "Plant-Soil-Atmosphere Exchange Processes" ans Institut für Bio- und Geowissenschaften – Agrosphäre (IBG-3) des Forschungszentrums Jülich und übernahm die Professor für Terrestrische Biogeochemie an der Universität Bonn. Seine stark multidisziplinäre Ausrichtung, die sich auch in der Projektarbeit widerspiegelt, war einer der Gründe, warum ihn Jülich und Bonn zu sich holten.
Die interdisziplinäre Arbeit setzt der 42-jährige Chemiker auch in Jülich fort. Im Vordergrund stehen ein besseres Verständnis, wie biologische, chemische und physikalische Prozesse im Boden bei Treibhausgasbildung und -abbau zusammenwirken, sowie der Stoffaustausch zwischen Boden, Pflanzen und Atmosphäre. Darüber hinaus ist er am Helmholtz-Großprojekt TERENO (Terrestrial Enviromental Observatories) beteiligt, das die regionalen Auswirkungen des Klimawandels und von Landnutzungsänderungen untersucht.
Über den Wissenschaftspreis des Stifterverbandes - Erwin Schrödinger-Preis
Seit 1999 zeichnen die Helmholtz-Gemeinschaft und der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft mit dem Erwin Schrödinger-Preis herausragende wissenschaftliche oder technisch innovative Leistungen aus, die in Grenzgebieten zwischen verschiedenen Fächern der Medizin, Natur- und Ingenieurwissenschaften erzielt worden sind und an denen Vertreter mindestens zweier Fachrichtungen mitgewirkt haben. Der Preis wird jährlich abwechselnd vom Stifterverband und der Helmholtz-Gemeinschaft dotiert. Über das Preisgeld von 50.000 Euro können die Preisträger frei verfügen. Der Preis wird jährlich im Rahmen der Helmholtz-Jahrestagung offiziell übergeben – in diesem Jahr wird der neue Präsident des Stifterverbandes für die Deutsche Wissenschaft, Prof. Andreas Barner, die Preise am 19. September 2013 in Berlin überreichen. Mit Prof. Brüggemann wird zum vierten Mal ein Wissenschaftler aus Jülich ausgezeichnet.
Originalveröffentlichung: Benjamin Wolf, Xunhua Zheng, Nicolas Brüggemann, Weiwei Chen, Michael Dannenmann, Xingguo Han, Mark A. Sutton, Honghui Wu, Zhisheng Yao, Klaus Butterbach-Bahl: "Grazing-induced reduction of natural nitrous oxide release from continental steppe", Nature Ausgabe No. 7290 Vol. 464, page 881-884 (8. April 2010). Doi:10.1038/nature08931 (PD)
