Project

Lachgas ist eines der vier wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre. Es entsteht unter anderem in Böden und entweicht von dort direkt in die Atmosphäre. Anbausysteme wie Weiden verzeichnen erhebliche Verluste an Stickstoff in Form von Lachgas. Kenntnisse über die räumlichen und zeitlichen Unterschiede der N₂O-Emissionen von Weidesystemen sind rar. Kontinuierliche und zeitlich hochaufgelöste Messungen des Lachgas-Austausches sind schwierig, aktuelle Modellschätzungen ungenau. Die Modellierung wird nicht zuletzt erschwert durch selektives Abgrasen der Tiere und die damit verbundene Verlagerung von Nährstoffen auf relativ kleine Flächen in Form von Mist- und Urin-Flecken. Zwar sind verschiedene Simulationsmodelle für Weidesysteme verfügbar. Bisher existieren jedoch wenige Studien zum Vergleich der Modelle. Diese Vergleiche sind jedoch essenziell, um die Werkzeuge verbessern zu können, mit denen potenzielle Optionen zur Verminderung von Lachgas-Emissionen bewertet werden können.

Das Projekt «Models4Pastures», an dem das Team von Lutz Merbold zusammen mit internationalen Partnern arbeitet, zielt darauf ab, die derzeit verfügbaren Modelle zu verbessern. Dabei werden nicht nur die Leistungen verschiedener Modelle verglichen, sondern auch Lachgas-Emissionen einzelner Weideflächen quantifiziert. Zudem wird getestet, wie gut die einzelnen Modelle einen Datensatz von kontinuierlichen, zeitlich hochaufgelösten Lachgas-Gasaustauschmessungen von Weiden in der Schweiz wiedergeben können. Das neu gewonnene Wissen wird in die vorhandenen Modelle implementiert und dadurch die Vorhersage der Lachgas-Emissionen verbessert. In einem letzten Schritt werden die Modelle genutzt, um verschiedene Emissionsreduktionsszenarien zu evaluieren.

Le gaz hilarant est l’un des quatre principaux gaz à effet de serre. Il se forme notamment dans les sols et s’échappe dans l’atmosphère. Les systèmes de culture comme les pâturages enregistrent des pertes considérables d’azote sous forme de gaz hilarant. Mais les connaissances sont rares sur les différences d’émissions de gaz hilarant par les systèmes pastoraux. Il est difficile de réaliser des mesures continues et à haute résolution temporelle des échanges de gaz hilarant et les estimations actuelles, fondées sur des modèles, sont imprécises. La difficulté de modélisation est accrue notamment par le broutage sélectif des animaux et par le déplacement qu’il implique des nutriments vers des surfaces relativement réduites. Divers modèles de simulation sont certes disponibles pour les systèmes pastoraux, mais il existe à ce jour peu d’études qui comparent ces modèles. Ces comparaisons sont toutefois essentielles pour pouvoir améliorer les outils permettant d’évaluer les options éventuelles de réduction des émissions de gaz hilarant.

Le projet « Models4Pastures », auquel travaille l’équipe de Lutz Merbold avec des partenaires internationaux, vise à améliorer les modèles actuellement disponibles. Il comparera non seulement la performance de différents modèles, mais quantifiera aussi les émissions de gaz hilarant de certains pâturages. Il testera en outre la capacité des différents modèles à reproduire un jeu de mesures des échanges de N₂O, continues et à haute résolution temporelle, sur des pâturages suisses. Les nouvelles connaissances acquises seront implémentées dans les modèles existants, ce qui améliorera la prévision des émissions de gaz hilarant. La dernière étape consistera à utiliser ces modèles pour évaluer différents scénarios de réduction des émissions.

Nitrous oxide is one of the four most important greenhouse gases in the atmosphere. It is produced, among other ways, in soils and released from there into the atmosphere. Agricultural cultivation systems like grazed pastures show considerable nitrogen losses in the form of nitrous oxide. However, little is known about the spatial and temporal differences between pasture systems in nitrous oxide emissions. Continuous and high resolution time measurements of N₂O exchange are difficult to make; current model estimates are extremely inaccurate. The modelling of livestock grazing systems is also made more difficult by the animals’ selective grazing and the associated displacement of system nutrients to relatively small patches of dung and urine. Various simulation models are available for grazed pasture systems but only a few studies have compared the models. Comparisons are essential, however, so that we can improve the tools for assessing potential mitigation options of nitrous oxide emissions.

The project “Models4Pastures”, on which Lutz Merbold and his team are working in cooperation with international partners, aims to improve the currently available models. The researchers will not only compare the performance of different models but also quantify the nitrous oxide emissions of individual grazing areas. In addition, they will test how useful the different models are to describe a recently collected dataset of continuous, high resolution time measurements of nitrous oxide gas exchange of pasture land in Switzerland. The newly gained knowledge will be implemented in the existing models, which will improve the prediction of nitrous oxide emissions of pastures. In a final step, the improved models will be used for evaluation of various emission reduction scenarios.