KNAW

Research

Nitro Europe

Pagina-navigatie:


Update content


Title Nitro Europe
Period 01 / 2008 - 12 / 2011
Status Completed
Research number OND1333942

Abstract

Description:
The nitrogen cycle is of fundamental importance in human health issues, ecosystem functioning and global change: it provides a key control of the global carbon cycle through effects on primary production and decomposition; it is a major determinant of terrestrial and aquatic biodiversity; it affects particle and other chemical production in the atmosphere; and it has major impacts on greenhouse gas fluxes and stratospheric ozone depletion. It is therefore a matter of great concern that global cycling of reactive nitrogen (Nr, which includes all N forms except N2) is estimated to have more than doubled, whereas, by comparison, the C cycle is less than 10% perturbed by human activities3. Despite this concern, much less effort has recently been given to quantifying the N cycle than the C cycle. This may be partly due to the apparent simplicity of the carbon story and the dominant role of carbon dioxide (CO2) as a greenhouse gas. By contrast, the complexity of multiple interactions and impacts makes the N problem less accessible to a wide audience. This has not been helped by previous research efforts on Nr being widely dispersed between the different Nr forms and their impacts: e.g., research on nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO) and ammonia (NH3) fluxes has been considered separately, as have studies on Nr in atmospheric chemistry and Nr impacts on ecosystem functioning. It is therefore a major scientific challenge to bring together these issues and provide a clear picture of the role of nitrogen in global change.

Research objectives:
NitroEurope addresses the major question: What is the effect of reactive nitrogen (Nr) supply on net greenhouse gas budgets for Europe? Major objectives included:

- quantification of effects of past and present global changes (climate, atmospheric composition, land-use/land-management) on C-N cycling and net green house gas exchange.
- scale up these fluxes for terrestrial ecosystems from plot and landscape level to regional and European levels, considering spatial variability and allowing assessment of past, present and future changes.
- assess uncertainties in the European model results and use these for verification of European N2O and CH4 inventories and refinement of IPCC approaches.

Results and products:
Results include:

- Results on an extensive laboratory study research on the role of oxygen exchange in relation to nitrous oxide production has been published in Rapid Communications in Mass Spectrometry.
- A review was made of the effect on N deposition on carbon sequestration including: (i) empirical relationships between measured NEP and nitrogen deposition in the field, accounting for other influencing factors (own research), (ii) results of 15N experimental data on the fate of N, combined with C/N ratios in forest ecosystem compartments, (iii) results of long-term (15-30 year) low dose N fertilizer experiments on the C pool in biomass and soil and (iv) model simulations predicting carbon response to environmental change including N deposition (including own research). The results of the various studies are in close agreement and show that above-ground accumulation of carbon in forests is generally within the range 15-30 kg C/kg N. The uncertainty in carbon sequestration per kg nitrogen addition in soils is larger than for above ground biomass and varies on average between 5-35 kg C/kg N. All together these data indicate a total carbon sequestration range of 30-70 kg C per kg N deposition. Results are published in Nature and a special issue of Forest Ecology and management will come out on this topic
- Model results for the Dutch landscape Noordelijke Friese Wouden show that measures which focus on NH3 emission reductions to reach the emission target, such as low protein feeding, are significant but insufficient to reach the target for critical load exceedance in the NFW area. Additionally, spatial abatement strategies, such as buffer zones in the landscape are needed in the area to reach these goals. Results are published in Conference proceedings and submitted to the journal Environmental Sciences.

The present knowledge on the geographic variation in nitrogen budgets for terrestrial (agricultural and non-agricultural) ecosystems over Europe has been summarized for a European Nitrogen assessment. The chapter focuses on presenting tables of farm and field scale nitrogen budgets at country level (partly included in background material) and maps of key nitrogen fluxes to give an overall picture of the status of nitrogen in Europe using a range of different modeling and measurement approaches. By using different approaches, it implicitly includes an assessment of uncertainties.

Abstract (NL)

Doel:
Hoofddoel van het project is het kwantificeren van het effect van de toevoer van reactief stikstof (in de vorm van biologische N fixatie, kunstmest, organische mest en depositie) op:

- de netto uitstoot van broeikasgassen uit terrestrische en aquatische ecosystemen,
- de depositie van stikstof op natuur (link met biodiversiteit) en
- de netto afvoer van N naar grond- en oppervlaktewater in Europa.

Centraal staat daarbij het kwantificeren van effecten van veranderingen in landgebruik en management, met name in de landbouw maar ook in natuur. Daarnaast wordt onderzoek gedaan op lokale schaal en op landschapsschaal (Noordelijke Friese Wouden) naar die effecten en de mogelijkheid om middels opschalen betrouwbare uitspraken te doen op Europese schaal. Die doelstelling is niet gewijzigd
Het programma beoogt de opzet van een European Research Area (ERA) voor stikstof, vergelijkbaar in klimaat. Het draagt bij aan International Nitrogen Initiative (INI), gefinancierd door UNEP. Daarin worden alle mogelijke effecten van stikstof (op klimaatverandering, biodiversiteit van terrestrische en aquatische systemen, lucht en waterkwaliteit, gezondheid etc) onderzocht.

Resultaten
In 2009 zijn de volgende resultaten behaald:

- Innovatief experimenteel onderzoek naar het ontrafelen van de mechanismen die lachgasemissies tot gevolg met behulp van 15N en 18O isotopen in reactie op veranderingen in abiotische omstandigheden. Hierover zijn publicaties geschreven met nieuw inzicht inde vorming van lachgas.
- Publicaties van uitgevoerd onderzoek naar het kwantificeren van de invloed van stikstofdepositie op broeikasgasemissies (met name de koolstofuitwisseling) uit bosecosystemen. In dit kader is in 2008 een Communication Arising in Nature gepubliceerd en is in 2009 special issue uitgekomen met 8 papers in Forest Ecology en Management met W. de Vries als editor.
- Rapportage over een toepassing van het een integraal Decision support systeem INITIATOR2 in het landschap van de Noordelijke Friese Wouden, gericht op zelfsturing door de boeren (rapport en publicatie) . De resultaten van het modelonderzoek in combinatie met metingen (door het ECN) laten zien dat een combinatie van eiwitarm voeren met bovengronds uitrijden van mest onder gunstige weersomstandigheden geen significant verschil in ammoniak emissie oplevert ten opzichte van de huidige emissie waarbij sprake is van injecteren.
- De verdere uitbouw en toepassing van een integraal Decision support systeem (INTEGRATOR) waarmee inzicht wordt gegeven in de emissie van ammoniak en broeikasgassen in Europa in relatie tot veranderingen in landgebruik, management en klimaat. Emissies van broeikasgassen uit landbouw (grasland en bouw land) en natuur (met name bossen en natte natuurlijke ecosystemen) zijn met INTEGRATOR doorgerekend in reactie op veranderingen in landgebruik en management op Europese schaal voor de periode 2000-2030. Daarnaast is een op basis van een reconstructie van het landgebruik en het bedrijfsmanagement in de periode 1970-2000 een berekening gemaakt van de verandering in broeikas gasemissies in die periode. Over de INTEGRATOR aanpak en resultaten is een rapport en artikel in voorbereiding wat in 2009 wordt afgerond.
- Een publicatie over de variatie van stikstofbudgetten in landbouw systemen, terrestrische systemen en aquatische systemen als onderdeel van een European Nitrogen Assessment. Nieuw hierbij is de systematische vergelijking van INTEGRATOR met verschillende emissiefactor methoden (EDGAR, IPCC, GAINS, IMAGE) en detailmodellen (DNDC).

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Researcher Dr.ir. J. Kros
Researcher Dr.ir. G.J. Reinds
Project leader Prof.dr.ir. W. de Vries

Related research (upper level)

Classification

A61000 Environmental planning
D15500 Atmospherical sciences

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation