Technologie zur automatischen Messung von Treibhausgasemissionen in Reisfeldern

Ab Oktober 2024 werden das Institute of Agricultural Environment und das Global Wetlands Center – Universität Kopenhagen (Dänemark) das Projekt „Etablierung von Feldmessmethoden zur Modellierung, Berechnung und Prognose von Treibhausgasemissionen im Reisanbau in Vietnam“ in der Gemeinde Phu Luong, Bezirk Dong Hung, Provinz Thai Binh, umsetzen.

Professor Bo Elberling (links) vom Global Wetlands Center überprüft die Leistung von Emissionsmessgeräten im Feld. Foto: Bao Thang.

Ziel des Projekts ist es, über einen Zeitraum von zwei Jahren den Austausch von Treibhausgasen wie CO₂, CH₄ und N₂O zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre zu messen und zu analysieren und so die Auswirkungen landwirtschaftlicher Aktivitäten auf die Umwelt zu bewerten.

Das Forschungsteam führte Messungen sowohl an Reiskulturen (Frühlings- und Sommerkulturen) als auch an Winterkulturen (unfruchtbares Land) durch. Dies ermöglicht eine Schätzung der gesamten Treibhausgasemissionen pro Jahr. Daraus resultiert eine umfassende Bewertung der Treibhausgasemissionen jeder einzelnen Kulturpflanze und jeder Phase des Anbauprozesses.

In Vietnam gibt es eine Reihe von Studien zur Messung der Treibhausgasemissionen beim Reisanbau. Allerdings geschieht dies größtenteils manuell oder nur in bestimmten Phasen der Bewirtschaftung, beispielsweise beim Ablassen von Wasser von den Feldern.

Die Projekte des Agri-Environmental Institute und des Global Wetlands Center unterscheiden sich darin, dass sie alle automatisch in Echtzeit gemessen werden. Nutzer haben jederzeit Zugriff auf die Daten und wissen genau, wie viel von welchem ​​Treibhausgas ausgestoßen wird.

Dieses automatische System besteht aus zwei Hauptteilen. Zuerst gibt es einen Container, der die Gasanalyseausrüstung enthält. Die Aufgabe des Containers besteht darin, Treibhausgasdaten aus automatisierten Messkammern auf dem Feld zu sammeln, zu analysieren und zu speichern.

Ein Sensor, der Emissionen misst. Foto: Bao Thang.

Einige Dutzend Meter vom Container entfernt sind auf dem Feldboden sechs automatische Gasmesskammern aufgestellt und in zwei Reihen aufgeteilt. Eine Reihe misst die Emissionen vom nackten Boden (kein Reis in der Kammer), die andere Reihe enthält Reis in der Kammer.

Zu jedem festgelegten Messzeitpunkt (etwa alle 15 Minuten) schließt sich die Probenkammer automatisch, sodass die Pumpe das gesamte Gas im Inneren ansaugen und zum im Behälter befindlichen Analysator befördern kann. Die Messung der CO₂-, CH₄- und N₂O-Konzentrationen erfolgt vollautomatisch.

Sobald die Probenahme abgeschlossen ist, öffnet sich die Kammer automatisch und die Probe wird zur nächsten Kammer in der Reihe weitergeleitet.

Um die Treibhausgasschwankungen während der Studie besser analysieren zu können, wurde auf dem Versuchsfeld eine Wetterstation installiert. Die Aufgabe dieser Station besteht darin, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit usw. zu messen, um die Treibhausgase sowie etwaige Veränderungen während der Projektdurchführungsphase zu analysieren und einen umfassenden Überblick darüber zu geben.

Alle Messdaten werden aufgezeichnet und auf einem Datenlogger gespeichert, wodurch eine kontinuierliche Überwachung und Analyse gewährleistet wird.

Eine Kammer ist geöffnet. Es schließt sich gemäß dem festgelegten Zeitplan nach etwa 15 Minuten automatisch, um die aus dem Boden austretende Gasmenge zu bestimmen. Foto: Bao Thang.

Professor Bo Elberling (Global Wetlands Center) sagte, dass die Ergebnisse des Projekts dazu beitragen werden, spezifische Richtlinien für Landwirte zu entwickeln, um Ernteertrag, Qualität, Bewässerungswasser und Dünger zu optimieren und gleichzeitig den organischen Bodengehalt zu erhalten und zu verbessern und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren.

Obwohl sie nur einen kleinen Teil der Erdoberfläche bedecken, sind Feuchtgebiete (einschließlich Reisanbaugebiete) „Hotspots“ für die Absorption und Freisetzung von Treibhausgasen. In den letzten Jahrhunderten sind Feuchtgebiete tendenziell geschrumpft oder in landwirtschaftliche Nutzflächen umgewandelt worden, was zur Freisetzung eines Teils des in diesen Böden gespeicherten Kohlenstoffs als CO₂ geführt hat. Eine erneute Flutung dieser Gebiete könnte die CO₂-Emissionen verringern, aber die CH₄- und N₂O-Emissionen erhöhen.

Das Global Wetlands Center beabsichtigt, neue Ansätze zur Modellierung und Vorhersage des Treibhausgasemissionspotenzials von Feuchtgebieten (einschließlich Reisfeldern) zu entwickeln, um das Ziel der Menschheit zur Kohlenstoffneutralität voranzutreiben.

Laut Associate Professor Dr. Mai Van Trinh, Direktor des Institute of Agricultural Environment, sind die Treibhausgasemissionen aus der landwirtschaftlichen Produktion zu einem globalen Problem geworden. Gerade in einem Agrarland wie Vietnam ist die landwirtschaftliche Produktion stark vom Klimawandel betroffen und verursacht den Klimawandel direkt, da sie zu CH₄-Emissionen beiträgt.

Das Messsystem des Projekts wird über zwei Jahre hinweg Ergebnisse aufzeichnen und so Hinweise für eine genauere Berechnung der Emissionen aus dem Reisanbau geben. Foto: Bao Thang.

Durch die Reisproduktion werden etwa die Hälfte der landwirtschaftlichen Treibhausgase freigesetzt. Daher verfügt jede Technologie, die die CH₄-Emissionen von Reis messen kann, über das Potenzial, Maßnahmen zur Emissionsreduzierung abzuleiten. Dies liegt daran, dass die drei Treibhausgase, die durch landwirtschaftliche Aktivitäten freigesetzt werden, darunter CO₂, CH₄ und N₂O, allesamt Produkte des biogeochemischen Kreislaufs von Kohlenstoff und Stickstoff im Ökosystem sind.

Bisher hat Vietnam in den Jahren 1994, 2000, 2010, 2013, 2014, 2016, 2018 und 2020 sechs nationale Treibhausgasinventare durchgeführt. Die meisten Berechnungen der Treibhausgasinventare basieren auf Emissionsfaktoren der Stufe 1 des IPCC, ohne länderspezifische Faktoren (Stufe 2 und höher) zu verwenden.

Direktor Mai Van Trinh räumte ein, dass die genaue Quantifizierung der Treibhausgasemissionen von Reis und anderen Nutzpflanzen aufgrund von Veränderungen bei Klima, Boden, Nutzpflanzen und Anbaumethoden weiterhin eine Herausforderung darstelle. Das Projekt in Kooperation mit dem Global Wetlands Center eröffnet somit viele Chancen für die vietnamesische Landwirtschaft.

Quelle: https://nongnghiep.vn/cong-nghe-tu-dong-do-khi-nha-kinh-phat-thai-tren-ruong-lua-d745694.html