Dataset to: Waterlogging effects on N2O and N2 emissions from a Stagnosol cultivated with Silphium perfoliatum and silage maize
In field experiments, perennial biomass crops emitted less N2O, a potent greenhouse gas, than their annual counterparts. To test if the perennial crop (cup plant, Silphium perfoliatum L.) has lower N2O emissions due to an increased reduction of N2O to N2 under moist to water conditions than an annual crop (maize, Zea mays L.), we conducted an incubation experiment. We incubated intact soil cores (35 cm height and 14.4 cm diameter) from a maize and a cup plant field and exposed them to increasing waterlogging in three consecutive phases (drainage, 1/3 and 2/3 waterlogged). Source specific N2O and N2 emissions were measured with the 15N gas flux method in an N2 reduced atmosphere. In both soils two N levels were established (60 and 120 kg N ha-1). N2O emissions from the cup plant soil were 33.6 ±78.1 mg N m-2 and 95.8 ±64.4 mg N m-2 higher than from the maize soil in the 60N and 120N treatment, respectively. With increasing waterlogging, in cup plant soil the product ratio of denitrification (N2Oi=N2O/(N2+N2O)) was lower than in maize soil. The results did not show N2O mitigation from cup plant soil, instead highlighted the complexity of plant-soil effects on denitrification. This study showed that the N2Oi varies widely in agricultural soils between annual and perennial cropping.
In Feldversuchen konnte gezeigt werden, dass mehrjährige Biomassekulturen weniger N2O emittierten als einjährige Kulturen. Inwiefern die geringeren N2O Emissionen in dem mehrjährigen System (Durchwachsene Silphie, Silphium perfoliatum L.) im Vergleich zum einjährigen System (Mais, Zea mays L.) durch eine verstärkten Reduktion von N2O zu N2 zu erklären sind, haben wir in einem Bodeninkubationsversuch unter feuchten bis staunassen Bedingungen getestet. Dafür wurden ungestörte Bodenkerne (35 cm Höhe und 14.4 cm Durchmesser) aus einem Mais- und einem Silphiefeld inkubiert. Der Inkubationsversuch bestand aus drei aufeinander folgenden Phasen mit zunehmender Staunässe (Entwässert, Stauwasser in 1/3 und 2/3 des Bodens). In beiden Böden wurde ein 60 und ein 120 kg N ha-1 N-Level etabliert. N2O und N2 Emissionen wurden mit der 15N Gasflussmethode in N2-reduzierter Atmosphäre gemessen. Der Silphieboden emittierte in der 60N Variant 33.6 ±78.1 mg N m-2 und in der 120N Variante 95.8 ±64.4 mg N m-2 mehr N2O als der Maisboden. Mit ansteigendem Stauwasserspiegel hatte der Silphieboden ein niedrigeres Produktverhältnis der Denitrifikation (N2Oi=N2O/(N2+N2O)) als der Maisboden. Im Versuch konnten keine geringeren N2O-Emissionen aus dem Silphieboden nachgewiesen werden. Insgesamt konnte in dem Versuch gezeigt werden, dass komplexe Effekte von Kulturart und Boden auf die Denitrifikation einwirken und dadurch das N2Oi zwischen unterschiedlichen ackerbaulichen Produktionssystemen stark variieren kann.
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