Fixierungen - lessco2.es

CO
CO22 -FIXIERUNG
-FIXIERUNG DURCH
DURCH DEN
DEN LANDBAU
LANDBAU
Prof. Micaela Carvajal
Professorin
Professorin am
am
Consejo
Consejo Superior
Superior de
de Investigaciones
Investigaciones Científicas
Científicas
(CSIC)
(CSIC)
• Einleitung
• Angewandte Methodologie
• Ergebnisse
• Schlussfolgerungen
• Einleitung
• Angewandte Methodologie
• Ergebnisse
• Schlussfolgerungen
Athmosphärisches CO2
Atmosphär
e
Sonne
Fotosynthese
Respiration
Kompost
Verbrennen von
Pflanzenmaterial
Organisches
Material (Biomasse)
Boden
Fossile
Brennstoffe
Atmosphärisches CO2
Boden
Nach Vorhersagen werden
100.000 KÜNSTLICHE BÄUME im
Jahr 2050 CO2-Emissionen von
330 mT absorbieren.
(Bild: Künstliche Bäume in der Nordsee IMechE’s
künstlerische Impressionen für GB 2060 )
Fotosynthese
Erste Phase
luz
H2O + NADP+ +Pi + ADP
O2 + H+ + NADPH + ATP.
Zweite Phase
CO2 + NADPH + H+ + ATP
GLUCOSA + Pi + NADP+ + ADP
Unterschiedliche
CO2-Fixierungen
C3-Pflanzen: Spaltöffnungen tagsüber für die CO2 -Fixierung
geöffnet. So entsteht ein ständiger Wasserverlust durch
Transpiration.
C4-Pflanzen: Spaltöffnungen tagsüber geöffnet. Da sie eine
CO2 Pumpe haben, können sie die Spaltöffnungen schließen
und die Fotosynthese fortsetzen.
CAM-Pflanzen: Spaltöffnungen nachts geöffnet. Geringerer
Wasserverlust durch Transpiration. Die CO2 Pumpe wirkt wie
ein Speicher.
UMWELTSTRESS
Umweltbedingungen,
die Stress verursachen
CO2
CO
O2
H2 O
H2O
2
• Wasserstau
• Trockenheit
• hohe oder niedrige
Temperaturen
• Versalzung
• falsche Mineralien im Boden
• zu viel oder zu wenig Licht
Mineralien
N, P , K, S, Mg, Ca
H2 O
Fe Mo
Cu, Mn, Zn, B
CO2
Umweltstress
CO2 -Fixierung
Fotosynthese
CO
-CO2 -Fixierung 2
offene Spaltöffnungen
Konduktivität
-CO2 Diffusion
Interne Konduktivität
Murcianische Landwirtschaft
Ausgezeichnete klimatische Bedingungen - Hohe Produktivitä
Keine limitierenden Faktoren – Optimisierung der Ressourcen
Gute Anbaumethoden -
Nachhaltiges Management
landwirtschaftlicher Betriebe
ZIELE
In dieser wissenschaftlichen Arbeit wurde
die CO2 -Fixierung der wichtigsten
Anbauarten der Region Murcia bestimmt.
•Landbau mit einer bewässerten Fläche von
› 1000 Ha
•Die CO2 -Fixierung wurde berechnet für:
- Jährlicher Biomasse
- Kohlenstoffgehalt im Gewebe
• Einleitung
• Angewandte Methodologie
• Ergebnisse
• Schlussfolgerungen
Pflanzenmaterial und Vorgehen
CO2 -Fixierung
Produktion jährlicher Biomasse:
Pflanze
Baum
Trieb (Frucht)
Wurzel
Der Gesamtkohlenstoffgehalt wurde anhand der
jährlichen Biomasse analysiert.
Früchte und Gemüse
Tomate, Pfeffer, Wassermelone, Honigmelone, Kopfsalat und Brokkoli
•Von jeder Art wurden drei Pflanzen am Ende
ihres Wachstumszyklus geerntet.
•Früchte, Blätter und Wurzeln wurden getrennt
und zur Bestimmung des Frischgewichts
gewogen.
•Zur Bestimmung des Trockengewichts wurden
sie in einen Heißluftofen bei 70 º C bis zum
Erreichen eines konstanten Gewichtes gelegt.
•In einer Labormühle wurden sie gemahlen.
•Der Kohlenstoffgehalt wurde gemessen.
Obstbäume
Aprikose, Pflaume, Pfirsich, Nektarine und Tafeltrauben
•Von jeder Art wurden je drei Pflanzen nach der Obsternte
genommen
•Blätter, diesjährige Zweige und Wurzeln wurden getrennt
und zur Bestimmung des Frischgewichts pro Jahr gewogen.
•Stamm und ältere Äste und Zweige wurden gewogen und
zur Bestimmung des jährlichen Frischgewichts nach
n-Jahren geteilt.
•Obsternten wurden getrennt genommen.
•Eine repräsentative Probe wurde zur Ermittlung des
Trockengewichts in einen Heißluftofen bei 70 º C bis zum
Erreichen eines konstanten Gewichts gelegt.
•In einer Labormühle wurden sie gemahlen.
•Der Kohlenstoffgehalt wurde gemessen.
Zitrusbäume
Zitrone, Orange und Mandarine
•Von jeder Art wurden drei Pflanzen genommen.
•Blätter, frische Zweige und Wurzeln wurden abgetrennt zur
Bestimmung des Frischgewichts. Zur Berechnung des
gesamten Kohlenstoffgehalts pro Baum und Jahr wurde eine
Erneuerung der Biomasse nach drei Jahren zugrunde gelegt.
•Stamm und ältere Äste und Zweige wurden gewogen und zur
Bestimmung des jährlichen Frischgewichts nach n-Jahren
geteilt.
•Die Früchte wurden geerntet.
•Zur Bestimmung des Trockengewichts wurde eine
repräsentative Probe in einen Heißluftofen bei 70 º C bis zum
Erreichen eines konstanten Gewichtes gelegt.
•In einer Labormühle wurden sie gemahlen.
•Der Kohlenstoffgehalt wurde gemessen.
Heißluftofen bei 70oC
Kohlenstoff-Analysegerät
Der gesamte Kohlenstoffgehalt wurde in
Unterproben (von 2-3 mg PS) von Blättern,
Trieben, Früchten und Wurzeln mit einem
N-C-Analysegerät bestimmt.
NC-Analysegerät Thermo Finnigan 1112 EA. Basic
Analizer (Thermo Finnigan, Mailand, Italien).
• Einleitung
• Angewandt Methodologie
• Ergebnisse
• Schlussfolgerungen
Ergebnistabellen
Frisch
gewicht
TOMATE
Wurzeln
Triebe
BlŠtter
FrŠchte
Gesamt
-1
(g Pflanze )
134
1.434
866
3.394
5.827
Trockengewicht
(g
-1
Pflanze )
22,5
296,8
169,7
510,8
1.000
Frisch
-gewicht
APRICOSE
Wurzeln
€ste und Zweige
BlŠtter
FrŠchte
Stamm
GESAMT
-1
(g Baum )
25.217
10.185
12.081
125.000
10.297
182.780
Feuchte
%C
%
83,23
79,30
80,40
84,95
Ź
(% TG.)
38,96
40,36
40,99
46,05
Ź
Trockengewicht
-1
(g Baum )
15.130
6.057
5.074
18.588
6.134
50.983
Feuchte
%
40,00
40,53
Ź58,00
85,13
40,53
Ź
C GESAMT
-2
C GESAMT
-1
-1
PFLANZE GESAMT
-1
-1
-1
(g m Jahr ) (T ha Jahr ) g C Pflanze
g CO2 Pflanze
17,5
0,2
8,8
32,3
240
2,4
120
440
139
1,4
69,6
255
470,4
4,7
235,2
862
867
8,7
433
1.590
%C
(%
Trockengewicht)
43,04
46,74
45,13
64,5
46,74
Ź
C GESAMT
-2
(g m Jahr)
132,8
57,8
46,7
174,3
58,5
470,1
C GESAMT
-1
-1
TOTAL TREE
-1
(T ha Jahr ) g C Baum
1,3
6.512
0,6
2.831
0,5
2.290
1,7
8.545
0,6
2.867
4,7
23.045
-1
g CO2 Baum
23.870
10.381
8.396
31.331
10.512
84.498
Gesamter jährlich fixierter Kohlenstoff pro Anbauart nach Flächeneinheit (m2)
1200
C fixed annual (g m-2)
1000
800
600
400
200
0
e
n
i
a
a
fa
or
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a
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T
Zi
a
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Or a n d
M
Gesamter jährlich fixierter Kohlenstoff pro Anbauart nach Pflanze bzw. Baum
35000
600
-1
C annual fixed (g plant-1)
25000
400
20000
300
15000
200
10000
100
0
C annual fixed (g tree )
30000
500
5000
ne
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Z
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M
d
Gesamter, in den Böden
akkumulierter Kohlenstoff (%)
Bodenart
C GESAMT
(%)
Gemüseanbau
6.05
Getreide
6.36
Obstbäume
7.15
Zitruspflanzen
7.13
Nicht bebaute Felder
5.77
Wege
5.79
Proben wurden bei 30 cm unter der Oberfläche genommen.
Vergleich mit Ergebnissen aus der Literatur
1200
C annual fixed (g m-2)
1000
800
600
400
200
0
ne
o
l
li
n e at
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K
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A
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an
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as
Pf
M
Bl
T
W
• Einführung
• Angewandte Methodologie
• Ergebnisse
• Schlussfolgerungen
Biomasseentwicklung
CO2
Arten Fixierung
• Alle untersuchten
sind hocheffizient in der
CO2 -Fixierung
• Bessere
Anbaubedingungen
werden die CO2 -Effizienz
optimieren
• Nebenprodukte müssen
mitberücksichtigt werden
Nährstoffaufnahme
Wasseraufnahme
Danksagungen
Technische Assistenz und Ernte
LANGMEAD FARMS,
Experimental farm of CEBAS-CSIC,
JOSÉ PEÑALVER FERNÁNDEZ,
CDTA EL MIRADOR,
MORTE QUILES,
FRUTAS ESTHER,
FRUTAS TORERO,
APROEXPA
FECOAM
Abtlg. Pflanzenernährung CEBAS-CSIC
Mitarbeiter Aquaporine
Analyse Spaltöffnungen
Protein-Identifizierung
CO2 -Austausch
Prof. Micaela Carvajal
Dr. M. Carmen Martínez-Ballesta
Dr. Carlos Alcaraz
Beatriz Muries- PhD student
María Iglesias -PhD student
Cesar Mota- PhD student
M. Carmen Rodriguez- PhD student
Celia Gutierrez-PhD student
Eva Morales-Technician
Kohlenstoff-Analyse