Natural mires accumulate organic substances continuously and act as carbon sinks. At a worldwide scale, the amount of carbon stored in peatlands represents about 20% of the total soil carbon stock, unless peatlands cover just 3% of the worlds land-surface. Drainage and peat cutting provoke the decomposition of the carbon pools and convert peatlands to carbon sources. Research on carbon-exchange and climatic relevance were up to now mainly focused on boreal and sub-arctic peatlands. Therefore, this project was initiated to fill a regional and thematic gap, studying trace gas exchange of natural, degraded and restored bog-ecosystems in the southern German mire belt in the forelands of the Bavarian Alps. The overall goal was to assess the carbon balance and the climatic relevance via trace gas exchange measurements and to clarify, if bog-restoration is a viable means for climate mitigation. For that purpose, a new closed chamber system was developed, as existing techniques had limitations to be applied in the frame of this study (chapter 2). The prominent properties of the chamber are the transparency and the cooling system, working without line connection. The temperature inside the chamber can be controlled to ± 1°C even on bright days. Therefore, photosynthesis is not disturbed and the measurement of the net ecosystem exchange within a small-scale mosaic of ecosystems is possible. Crosschecks with the eddy covariance technique revealed highly coincident flux-rates for CO2 (r2=0.94, 1:1 line). As prerequisite to assess the carbon balance and the climatic relevance of the ecosystems, the chamber allows sampling CH4 as well as N2O, parallel to CO2. Site selection led to a total of 12 sites with 36 plots as representative examples of the southern German bog-ecosystems in the forelands of the Bavarian Alps. The selected sites were dry former peat cut areas, drained-only bog heathlands, restored Sphagnum-lawns, restored moist bog heathlands, natural bog shrubs, natural Sphagnum-lawns, Eriophorum-hummocks and Scheuchzeria-Sphagnum hollows. This field based selection was post-hoc assessed in terms of site differentiation (chapter 3). Vegetation composition and site factors were analysed with multivariate ordination techniques in view of inspecting similari-ties between the sites. A canonical correspondence analysis (CCA) revealed a clear differentiation of the sites along a disturbance gradient, confirming the field based site selection. Gas exchange measurements for CO2, CH4 and N2O were done weekly to twice a week at these plots. The determined CO2 fluxes were used for the parameterisation of a NEE-model (chapter 4). NEE was modelled in 0.5 hours steps over the entire measurement year and the net ecosystem productivity (NEP) was integrated from the NEE curve, with the convention that negative values represent uptake to the system. As a result, former peat cut sites were detected to act as strong sources for carbon dioxide with mean emissions of 401.5 ± 47.5 g CO2-C m-2a-1 whereas natural sites were notable sinks (-71 ± 40.5 g CO2-C m-2a-1). Restored sites fell in between with 127 ± 47.3 g CO2-C m-2a-1 still acting as sources for carbon dioxide but reduced to 30% of the amount of the former peat cut sites. The NEP differentiated the sites along the disturbance gradient. NEP correlated significantly with environmental variables like electrical conductivity (r2=0.91), leaf area index (r2=0.87) and mean water-table (r2=0.84). Methane and nitrous oxide annual balances (chapter 5) do separate as well along the disturbance gradient. Maximum methane emissions were obtained at the natural Sphagnum-hollow (38.2 ± 2.2 g CH4-C m-2a-1), whereas the dry former peat cut areas were almost neutral in methane emissions. Restored sites were found in between (1.5 ± 0.2 – 7.1 ± 3.1 g CH4-C m-2a-1). Instant methane fluxes at the natural sites could be explained significantly with NEE (r2 0.53-0.68), representing the functional link between carbon dioxide uptake and methane production. The annual methane-balances could be explained with water-table (r2 0.54), quantity of aerenchymous leaves (r2 0.82), multiple linear regression of both fac-tors (r2 0.85) and finally best with NEP (r2 0.87). All these factors are functionally related to the production or emission of methane. Due to their low nutrient status and normally high water table, bog ecosystems show very small N2O emissions. Consequently only the dry former peat-cut areas had notable emissions rates (50 ± 47 - 168 ± 94 mg N2O-N m-2a-1). The carbon balance (chapter 6) was calculated as CO2-C balance minus the CH4-C balance. Carbon losses via DOC/DIC however, had to be estimated based on literature, as the complex hydrology of the sites did not allow for studying this export path. The carbon balance of the degraded sites was only slightly influenced by the methane emissions. At the natural sites, however, rising methane emissions led to significant differences between the carbon dioxide balance (-71 ± 40.5 g CO2-C m-2a-1) and the carbon balance (-45.6 ± 40.5 g C m-2a-1). The differences at the restored sites were significantly lower (127 ± 47.3 g CO2-C m-2a-1 to 137.6 ± 47.4 g C m-2a-1). The climatic relevance was calculated via the multiplication of the balances of all three gases with their corresponding global warming potential (GWP) differentiated for 100 years and 500 years timescale. At the 100 years timescale, all sites contributed to global warming. This is remarkable especially for the wet part of the natural sites, which acted as notable carbon sinks (-80.5 ± 37.3 g C m-2a-1) but heated the atmosphere with 77.5 ± 40.5 g CO2-C equivalents m-2a-1 (GWP-balance). This is an effect of the elevated methane emissions at the natural sites and the fact that methane holds a 21-times higher global warming potential than carbon dioxide. The degraded sites, however, contributed to global warming up to 465.6 ±71.1 g CO2-C eq. m-2a-1. Calculating the climatic relevance for the 500 years timescale, results in similar global warming effects of the de-graded sites (455.4 ± 70.3 g CO2-C eq. m-2a-1), whereas the wet natural sites shift in the long-term to mitigate global warming at a rate of –52.6 ± 37.6 g CO2-C eq. m-2a-1. The reason beeing the reduced global warming potential of methane for the long-term (5.6 times CO2) because of shorter lifetimes of methane in the atmosphere. Restoration of former peat cut sites contributes to climate mitigation with a reduction of 339.5 ± 53.3 g CO2-C m-2a-1 or 336.8 ± 54 g CO2-C g eq. m-2a-1 respectively. Restoration of the widespread drained-only bog heathlands leads still to climate mitigation in the range of 108.5 ± 53.3 g CO2-C m-2a-1 and 66.6 ± 55 g CO2-C g eq. m-2a-1. Bavaria published a climate protection programme with the overall goal to reduce the CO2 emissions to 80 Mio t per year. However, it is likely that a 3 Mio t gap in reaching this goal with technical measures exclusively will remain. Based on the above outlined climate mitigation effect of bog restoration together with the potential total area for restoration, the overall climate mitigation potential was calculated and divided by the per capita gap of the climate protection programme for the population in the mire belt. This leads to a range of 27 – 36 % for closing the per capita gap via the assessed restoration measures. Therefore, bog restoration can significantly contribute to the achievement of climate protection goals at a regional level. If Bavaria, however, targets to fulfil the stronger Kyoto goals, bog restoration can still help to meet 10 – 13% of the per capita commitments. The recently published Bavarian mire-development programme could serve as a suitable platform for the application of the synergistic goals of mire conservation and climate protection.     «

Natural mires accumulate organic substances continuously and act as carbon sinks. At a worldwide scale, the amount of carbon stored in peatlands represents about 20% of the total soil carbon stock, unless peatlands cover just 3% of the worlds land-surface. Drainage and peat cutting provoke the decomposition of the carbon pools and convert peatlands to carbon sources. Research on carbon-exchange and climatic relevance were up to now mainly focused on boreal and sub-arctic peatlands. Therefore, th...     »

Moore akkumulieren in natürlichem Zustand kontinuierlich organische Substanz und wirken als Koh-lenstoffsenken. Weltweit sind in Mooren 20 % des gesamten Bodenkohlestoffs gespeichert, obwohl die Moore nur 3 % der Landfläche bedecken. Durch Entwässerung und Torfabbau werden diese Kohlenstoffspeicher abgebaut, und die Moore wirken als Kohlenstoffquellen. Untersuchungen zum Kohlenstoffhaushalt und zur Klimawirksamkeit wurden bisher vorwiegend in borealen und subarktischen Mooren durchgeführt. Daher wurde mit der vorliegenden Arbeit eine Lücke zur Kenntnis des Spurengashaushaltes von naturnahen, degradierten und renaturierten Regenmoorstandorten am Alpenrand geschlossen. Ziel war es, mittels gashaushaltlicher Messungen die Kohlenstoffbilanz und die Klimawirksamkeit verschiedener Moorstandorte zu erfassen und zu prüfen, inwieweit Renaturierungsmaßnahmen zum Klimaschutz beitragen können. Da unter den Gegebenheiten der potenziellen Untersuchungsstandorte (insbesondere kleinteiliges Mosaik aus naturnahen, degradierten und renaturierten Standorten; fehlender Stromanschluss) und der Notwendigkeit, mehrere Untersuchungsflächen parallel zu beproben, keine etablierte Erfassungstechnik eingesetzt werden konnte, wurde ein eigenes Messsystem entwickelt (Kap. 2). Die wesentlichen Eigenschaften der Messhaube sind das transparente Haubenmaterial und die Klimatisierung mittels eines modularen Kühlungssystems, das ohne Stromanschluss funktioniert. Die Haubenluft (300 – 500 l Volumen je nach Haubenhöhe) kann selbst an Strahlungstagen auf ± 1°C gegenüber der Außenluft geregelt werden. Damit kann die Vegetation weitestgehend ungestört Photosynthese betreiben, und der Nettoökosystemaustausch von CO2 ist differenziert in einem kleinteiligen Mosaik von Ökosystemtypen erfassbar. Vergleichstest mit der etablierten Eddy-Kovarianzmethode erbrachten weitestgehende Übereinstimmung bei den ermittelten CO2-Flussraten (r2 = 0,94, 1:1 plot). Parallel zu CO2 erlaubt die Haube die Erfassung von Methan- und Lachgasflüssen als Voraussetzung für die Ermittlung der aktuellen Kohlenstoffbilanz sowie der Klimawirksamkeit der Ökosystemtypen. Es wurden 12 Untersuchungsstandorte in der Kendlmühlfilze, Lkr. Traunstein, als repräsentative Beispielsflächen für die Ausprägung der Regenmoorökosysteme im voralpinen Moorgürtel ausgewählt. Die Standorte reichen von trockenen ehemaligen Torfstichen über vorentwässerte Regenmoorheiden, wiedervernässte Torfstiche und Regenmoorheiden bis zu einer naturnahen Reihe aus feuchten Regenmoorheiden, Latschengebüsch, Sphagnen-Rasen, Eriophorum-Bulten und Scheuchzeria-Sphagnen-Schlenken. Diese auf Vegetationsausstattung und Geländerelief beruhende Auswahl wurde in einem post-hoc Ansatz hinsichtlich der Differenzierung der Standorte überprüft (Kap. 3). Die Vegetationszusammensetzung und die im Messprogramms erhobenen Standortfaktoren wurden mittels multivariater Methoden auf Ähnlichkeiten untersucht. Eine Kanonische Korrespondenzanalyse (CCA) erbrachte eine klare Differenzierung der Standorte entlang des Degradierungsgra-dienten. Damit konnte die a-priori getroffene Standortauswahl bestätigt werden. Auf diesen Standorten wurden im Standardmessprogramm über ein gesamtes Kalenderjahr hinweg wöchentlich Messungen des Austausches von CO2, CH4 und N2O durchgeführt. Die erhobenen CO2-Flüsse dienten der Parametrierung eines CO2-Austauschmodells (Kap. 4). Als Ergebnis konnte der Nettoökosystemaustausch (NEE) von CO2 in 0,5 Stundenschritten übers Jahr modelliert und zur Netto-Ökosystemproduktion (NEP) integriert werden (negativ, wenn Aufnahme ins System). So sind die ehemaligen trockenen Torfstiche mit mittleren Emissionen von 401,5 ± 47,5 g CO2-C m-2a-1 erhebliche Quellen, während die naturnahen Standorte als Senken für CO2 wirken (-71 ± 40,5 g CO2-C m-2a-1). Die renaturierten Stand-orte liegen im Mittel bei 127 ± 47,3 g CO2-C m-2a-1 und wirken damit noch nicht als Senken für Kohlendioxid, weisen aber nur ca. 30 % der Emissionen der degradierten Standorte auf. Das NEP differenziert entlang des Degradierungsgradienten. Die Bilanzen korrelieren signifikant mit der mittleren elektrischen Leitfähigkeit (r2=0,91), dem Blattflächenindex (r2=0,87) und dem mittleren Wasserstand (r2=0,84). Die Bilanzen der Methan und Lachgasflüsse (Kap. 5) differenzieren ebenfalls entlang des Standortgradienten. Die höchsten Jahresemissionen von Methan weist der naturnahe nasse Schlenkenstandort mit 38,2 ± 2,2 g CH4-C m-2a-1 auf, während sich die trockenen ehemaligen Torfstiche hinsichtlich Methan neutral verhalten. Die renaturierten Standorte liegen mit 1,5 ± 0,2 – 7,1 ± 3,1 g CH4-C m-2a-1 dazwischen. Die Methanflüsse können auf den naturnahen Standorten signifikant mit dem NEE erklärt werden (r2 0,53 – 0,68), was die funktionelle Verknüpfung von Methanproduktion und Kohledioxidaufnahme widerspiegelt. Die Methan-Jahresbilanzen lassen sich signifikant mit dem mittleren Wasserstand (r2 0,54), der Anzahl aerenchymhaltiger Blätter (r2 0,82), einer multiplen Regression der beiden Faktoren (r2 0,85) und schließlich am besten mit dem NEP (r2 0,87) erklären. Alle diese Faktoren haben funktionelle Bedeutung für die Methanproduktion bzw. Emission. Regenmoorökosysteme weisen aufgrund der nährstoffarmen Standorte sehr geringe Lachgasemissionen auf. Einzig auf den beiden ehemaligen trockenen Torfstichen konnten mit 50 ± 47 - 168 ± 94 mg N2O-N m-2a-1 nennenswerte Emissionen nachgewiesen werden. Zur Ermittlung der Kohlenstoffbilanz (Kap. 6) wurde die CH4-C-Bilanz von der CO2-C-Bilanz abgezogen, wobei die gelösten organischen Verluste aus Literaturangaben mit 7 g C m-2a-1 miteinbezogen wurden. Auf den degradierten Standorten wird die Kohlenstoffbilanz nur unwesentlich vom Methan beeinflusst, während auf den naturnahen Standorten die erheblichen Methanemissionen zu einem deutlichen Unterschied zwischen der mittleren CO2-C-Bilanz (-71 ± 40,5 g CO2-C m-2a-1) und der C-Bilanz (-45,6 ± 40,5 g C m-2a-1) führt. Die Klimarele-vanz der Standorte wurde über die Multiplikation der Bilanzen aller drei Gase mit dem jeweiligen globalen Erwärmungspotential (GWP) für 100 und 500 Jahre Bezugszeitraum ermittelt. Es zeigt sich, dass alle Standorte beim kürzeren Bezugszeitraum (100 a) zur Klimaerwärmung beitragen. Besonders eindrücklich ist der Unterschied zwischen C-Bilanz und GWP-Bilanz (Klimarelevanz) auf den nassen naturnahen Standorten, die als C-Senke wirken (-80,5 ± 37,3 g C m-2a-1), aber mit 77,5 ± 40,5 g CO2-C Äquivalenten m-2a-1 (GWP-Bilanz) zur Klimaerwärmung beitragen. Dies liegt an den erheblichen Emissionen von Methan, das eine 21-fach stärkere Klimawirkung aufweist als CO2 (GWP 100). Die degradierten Standorte erreichen dagegen eine klimaerwärmende Wirkung bis zu 465,6 ± 71,1 g CO2-C Äquivalenten m-2a-1. Wird das GWP 500 gerechnet, ändert sich die klimabelastende Wirkung für den degradierten Standort kaum (455,4 ± 70,3 g CO2-C Äquivalenten m-2a-1), die nassen naturnahen Standorte dagegen wirken nun klimaentlastend (-52,6 ± 37,6 g CO2-C Äquivalenten m-2a-1). Dieser Unterschied liegt an der viel höheren Beteiligung von Methan an den Gasbilanzen der naturnahen Standorte, aber des auf lange Sicht zurückgehenden globalen Erwärmungspotentials von Methan auf-grund der gegenüber CO2 kürzeren Verweilzeiten in der Atmosphäre. Die Renaturierung von ehemaligen Torfstichen trägt mit 339,5 ± 53,3 g CO2-C m-2a-1 bzw. 336,8 ± 54 g CO2-C Äquivalente m-2a-1 zur Klimaentlastung bei. Werden die vorentwässerten Hochmoorheiden renaturiert, ist immerhin noch mit einer Einsparung von 108,5 ± 53,3 g CO2-C m-2a-1 bzw. 66,6 ± 55 g CO2-C g Äquivalente m-2a-1 zu rechnen. Bayern hat ein Klimaschutzprogramm aufgelegt, mit dem Ziel, die CO2-Emissionen auf 80 Mio. t zu senken. Es wird allerdings davon ausgegangen, dass eine Lücke von 3 Mio. t verbleibt, die mit technischen Maßnahmen alleine nicht zu schließen sein wird. Auf der Basis der ermittelten Klimaentlastungswirkung durch Regenmoorrenaturierung und der potenziellen Gesamtflächen für die Renaturierung wurde das gesamte Klimaentlastungspotenzial durch Regenmoorrenaturierung abgeschätzt und dem pro-Kopf-Anteil der Einsparungslücke aus dem Klimaschutzprogramm gegenübergestellt. Daraus ergibt sich, dass durch Regenmoorrenaturierung für die Bevölkerung des voralpinen Moorgürtels der pro-Kopf-Anteil der Einsparungslücke zu 27-36 % geschlossen werden kann. Regenmoorrenaturierung kann damit einen relevanten Beitrag zur Umsetzung von Klimaschutzzielen auf regionaler Ebene leisten. Wenn Bayern sich darüber hinaus doch dazu entschließen sollte, die ehrgeizigeren Kyoto-Ziele umzusetzen, könnten immerhin noch 10-13 % der pro-Kopf Reduktionsverpflichtungen im voralpinen Moorgürtel durch Regenmoorrenaturierung erreicht werden. Das bayerische Moorentwicklungsprogramm wäre die geeignete Plattform für die Umsetzung der Synergien von Moorschutz und Klimaschutz.     «

Moore akkumulieren in natürlichem Zustand kontinuierlich organische Substanz und wirken als Koh-lenstoffsenken. Weltweit sind in Mooren 20 % des gesamten Bodenkohlestoffs gespeichert, obwohl die Moore nur 3 % der Landfläche bedecken. Durch Entwässerung und Torfabbau werden diese Kohlenstoffspeicher abgebaut, und die Moore wirken als Kohlenstoffquellen. Untersuchungen zum Kohlenstoffhaushalt und zur Klimawirksamkeit wurden bisher vorwiegend in borealen und subarktischen Mooren durchgeführt. Daher...     »