Forschung | Agrar & Ernährung

Erstmals Messungen der Treibhausgasemissionen einer Rinderherde in Echtzeit

Zwei Eddy-Kovarianz-Stationen werden von der Landesregierung Schleswig-Holstein gefördert

Seit Juli messen zwei sogenannte Eddy-Kovarianz-Stationen auf dem ökologischen Versuchsgut Lindhof der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) den Methanausstoß von Weidekühen unter Realbedingungen. Die Landesregierung Schleswig-Holstein finanziert die Geräte im Rahmen des Landes-Ideenwettbewerbs zum Ausbau der Energie-Infrastruktur. Landwirtschaftsminister Jan Philipp Albrecht informierte sich heute bei einem Besuch des Versuchsguts über das Forschungsprogramm.

Es gehe dabei um ressourceneffizientere Milchproduktion, eingebettet in das Forschungsprogramm auf dem Versuchsbetrieb Lindhof, erklärt Dr. Arne Poyda vom Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung der CAU: „Die Treibhausgas-Emissionen (THG) aus der deutschen Landwirtschaft befinden sich auf einem konstant hohen Niveau. Während die Emissionen aus der Landwirtschaft deutschlandweit etwas über sieben Prozent der Gesamtemissionen ausmachen, ist dieser Anteil in Schleswig-Holstein mit über 20 Prozent deutlich größer. Ein großer Teil der THG-Emissionen aus der schleswig-holsteinischen Landwirtschaft stammt dabei aus der Rinderhaltung. Dies ist im Wesentlichen auf die Methan-Emissionen zurückzuführen, die im Verdauungstrakt der Wiederkäuer entstehen.“

Die Messstationen erfassen den turbulenten Austausch zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre. Dieser Austausch besteht aus einer Vielzahl an Luftwirbeln (engl. eddies) unterschiedlichster Ausprägung und Geschwindigkeit. Die Verwirbelungen werden mittels eines Ultraschall-Anemometers erfasst, das die dreidimensionale Windgeschwindigkeit misst. Ein Infrarot-Gassensor misst außerdem die Konzentrationen von Wasserdampf und Kohlendioxid. Für die Messung der Methankonzentration wird ein zusätzlicher Sensor mit Nah-Infrarot-Laser eingesetzt. Darüber hinaus erfasst die Messstation Niederschlag, Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, kurz- und langwellige Strahlung, den Bodenwärmestrom sowie Bodentemperaturen und Bodenwassergehalte in unterschiedlichen Tiefen.

Mit der Station bestimmen Forscherinnen und Forscher des Instituts unter Realbedingungen direkt auf den Weiden des Lindhofs, wie viel Methan eine Milchviehherde ausstößt. Dabei werden die Emissionen einer definierten Fläche zugeordnet. Die Kühe werden per Kamera geortet, um den gemessenen Methanausstoß mit der jeweiligen Position zur Messstation in Verbindung zu setzen.

„Der Methanausstoß von Kühen auf der Weide ist vor allem deshalb schwierig zu messen, weil er stark von Futteraufnahme, Stoffwechselparametern sowie von der Bewegung der Kühe abhängt und somit auch stark zwischen einzelnen Kühen schwanken kann. Aus diesem Grund werden die Methan-Emissionen der Milchkühe eines Weidesystems bisher in der internationalen Literatur in der Regel vereinfacht anhand von Faustzahlen geschätzt“, erklärt Dr. Ralf Loges, der die Forschungsarbeiten auf dem Lindhof koordiniert. Mit den neuen Eddy-Kovarianz-Stationen könne der Methanausstoß nun deutlich genauer und in hoher zeitlicher Auflösung bestimmt werden. „Unser Ziel ist es, die Methanemissionen direkt mit der Qualität des aufgenommenen Futters und der Milchleistung auf der Weide zu verknüpfen, um so Ansätze zukünftiger Grünlandmischungen für eine klimafreundliche Milcherzeugung aufzuzeigen“, ergänzt Loges.

Ziel des übergeordneten Lindhof-Projektes „Öko-effiziente Weidemilcherzeugung“ ist es – nun auch mithilfe der zwei Eddy-Kovarianz-Stationen – Weidesysteme wieder zu stärken, die in Norddeutschland fast verschwunden sind. Optimierte Weidesysteme stellen neben einem kostengünstigen Hochleistungsfutter für Milchkühe erhöhte Umwelt- und Gemeinwohlleistungen dar: Dies umfasst Beiträge zum Klimaschutz (Kohlenstoffspeicherung unter Grünlandböden), Biodiversität durch Vielartengemenge, die Bestäubern als Nahrung dienen, geringe Belastungen des Grundwassers durch verminderte Nährstoffeinträge aufgrund von etwa 100 Kilometern Wurzeln je Quadratmeter Grünlandboden sowie bessere Tier- und Klauengesundheit. Um die Akzeptanz weidebasierter Milchproduktion zu steigern, ist es notwendig, die Vorteile, die sich aus einer höheren Energieeffizienz und THG-Einsparungen ergeben, möglichst exakt zu quantifizieren und Landwirtinnen und Landwirte so angemessen für diese vielfältigen Zusatzleistungen im Rahmen der Agrarpolitik honorieren zu können.

Messstation auf einem Feld.
© Dr. Arne Poyda, Uni Kiel

Insgesamt zwei der Eddy-Kovarianz Messstationen werden auf dem Lindhof eingesetzt.

Zwei Personen betrachten Pflanzen auf einer Wiese.
© Christin Beeck, Uni Kiel

Landwirtschaftsminister Jan Philipp Albrecht ließ sich von Dr. Carsten Malisch erklären, wie sich verschiedene Kleesorten auf die Nährstoffdichte im Boden und die Methan-Emission bei der Verfütterung an Rinder auswirken.

Zwei Personen vor einer Apparatur auf einer Wiese.
© Christin Beeck, Uni Kiel

Dr. Arne Poyda erklärt Landwirtschaftsminister Jan Philipp Albrecht die Funktionsweise der Eddy-Kovarianz-Station.

Kontakt:

Dr. Arne Poyda
Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung
0431/880-7420
apoyda@gfo.uni-kiel.de

Dr. Doreen Saggau
Öffentlichkeitsarbeit & wissenschaftliche Kommunikation, Agrar- und Ernährungswissenschaftliche Fakultät