One
Select issue
Year Issue
Article search ?
Author
Add author Del author
Keyword
Add keyword Del keyword
Full text

all these words
this exact wording or phrase
one or more of these words
any of these unwanted words
Year
till
 
Two
You are here: Home Archive 2017 Missing hot moments of greenhouse gases in Southern Amazonia

Article details

Missing hot moments of greenhouse gases in Southern Amazonia

DOI: 10.3112/erdkunde.2017.03.03
Year: 2017
Vol: 71
Issue: 3
Pages: 195-211
Summary:

The superlative environmental conditions in Southern Amazonia, i.e. high temperatures and annual rainfall, create ideal conditions for high soil organic matter turnover rates and therewith the soil-atmosphere exchanges of greenhouse gases. In this study, we present daily observations of soil-related carbon dioxide (CO2), nitrous oxide (N2O), and methane (CH4) emissions from the dominant land use types in Mato Grosso (cerrado, gallery forest, cattle pasture, and cropland under soybean) and Pará (rainforest and cattle pastures) during the early rain season. We followed the hypothesis that precipitation events provoke hot moments for CO2 and N2O, and lead to alternating uptake and emission for CH4, respectively. Observed fluxes differed significantly between land use types and underlying soil type. CO2 fluxes from soils under natural vegetation ranged from 101 mg m-2 h-1 in the cerrado to 160 mg C m-2 h-1 in the rainforest. Fluxes from cattle pastures varied between locations and were 79 mg C m-2 h-1 from the pasture in Mato Grosso and between 120 and 180 mg C m-2 h-1 from pastures in Pará. For N2O, fluxes were highest from rainforest (16 µg N m-2 h-1) and lowest from cerrado soil (-0.05 µg N m-2 h-1). Similar to CO2, the pastures in Pará emitted higher fluxes of N2O (2–8 µg N m-2 h-1) compared to the pasture in Mato Grosso (0.09 µg N m-2 h-1).  CH4 fluxes were negative on all sites, except for two pasture sites in Pará, where recorded fluxes amounted to 10 and 53 µg C m-2 h-1, respectively. The dynamic behavior during the measurement period, as determined by an indicator function, was moderate for N2O, low for CO2 and CH4, and depended on the site and measurement chamber, respectively. Nevertheless, N2O fluxes from the cropland increased during the end of the vegetation period of soybean, likely as a result of increased nitrogen availability due to ceasing plant roots. At the same time cattle pastures showed an age-related decrease of N2O emissions, whereas they turned out to being considerable sources for CH4. Generally, the low dynamics and missing reactions to precipitation events demonstrate poor process understanding and need to be further investigated.

Zusammenfassung:

Die außergewöhnlichen Umweltbedingungen im südlichen Amazonasgebiet, z.B. hohe Temperaturen und Jahresniederschläge, begünstigen Umsatzprozesse der organischen Substanz im Boden und damit den Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre. In dieser Arbeit zeigen wir täglich gemessene Emissionen von Kohlendioxid (CO2), Lachgas (N2O) und Methan (CH4) aus Böden vorherrschender Landnutzungen in Mato Grosso (Cerrado, Galleriewald, Rinderweide und Sojaacker) und Pará (Regenwald und Rinderweiden) zu Beginn der Regenzeit. Wir nahmen an, dass Regenereignisse zu kurzfristig höheren Emissionen (hot moments) von CO2 und N2O führen und für CH4 einen stetigen Wechsel von Emissionen und Aufnahme mit sich ziehen. Die gemessenen Flüsse unterschieden sich signifikant zwischen den Landnutzungen und dem Bodentypen. CO2-Fluesse aus Böden unter natürlicher Vegetation lagen zwischen 101 mg C m-2 h-1 im Cerrado und 160 mg C m-2 h-1 im Regenwald. Flüsse von den Rinderweisen variierten zwischen den Standorten lagen bei 79 mg C m-2 h-1 auf der Weide in Mato Grosso und zwischen 120 und 180 mg C m-2 h-1 in Pará. Für N2O waren die Flüsse im Regenwald am höchsten (16 µg m-2 h-1) und im Cerrado am niedrigsten (-0.05 µg N m-2 h-1). Ähnlich wie bei CO2 emittierten die Weiden in Pará mehr N2O (2–8 µg N m-2 h-1) im Vergleich zu den Weiden in Mato Grosso (0.09 µg N m-2 h-1). CH4-Fluesse waren negative auf allen Flächen, ausser auf zwei Weiden in Pará, wo die Flüsse sich auf 10, bzw. 53 µg C m-2 h-1 beliefen. Die Flussdynamiken, die mittels einer Indikatorfunktion bestimmt wurden, waren mäßig für N2O, gering für CO2 und CH4 und hingen stark von der Landnutzung und der jeweiligen Messhaube ab. Nichtsdestotrotz zeigten die N2O-Flüsse auf dem Acker einen Anstieg zum Ende der Vegetationsperiode der Sojabohne, wahrscheinlich aufgrund der reduzierten Wurzelaktivität und dem dadurch höheren Angebot an verfügbarem Stickstoff. Zusätzlich dazu nahmen die mittleren N2O-Flüsse der Rinderweiden mit deren Alter ab; gleichzeitig erwiesen sich die Weiden als erhebliche CH4-Quelle. Insgesamt zeigen die geringen Dynamiken und die fehlenden Reaktionen auf Niederschlagsereignisse, dass die zugrundeliegenden Prozesse noch nicht ausreichend verstanden sind und weiterer Untersuchungen bedürfen.

Document Actions