Tower CO2 flux measurements from 20 European grasslands in the EUROGRASSFLUX data set covering a wide range of environmental and management conditions were analyzed with respect to their ecophysiological characteristics and CO2 exchange (gross primary production, Pg, and ecosystem respiration, Re) using light-response function analysis. Photosynthetically active radiation (Q) and top-soil temperature (Ts) were identified as key factors controlling CO2 exchange between grasslands and the atmosphere at the 30-min scale. A nonrectangular hyperbolic light-response model P(Q) and modified nonrectangular hyperbolic light–temperature-response model P(Q, Ts) proved to be flexible tools for modeling CO2 exchange in the light. At night, it was not possible to establish robust instantaneous relationships between CO2 evolution rate rn and environmental drivers, though under certain conditions, a significant relationship rn=r0ekTTs was found using observation windows 7–14 days wide. Principal light-response parameters—apparent quantum yield, saturated gross photosynthesis, daytime ecosystem respiration, and gross ecological light-use efficiency, ɛ = Pg/Q, display patterns of seasonal dynamics which can be formalized and used for modeling. Maximums of these parameters were found in intensively managed grasslands of Atlantic climate. Extensively used semi-natural grasslands of southern and central Europe have much lower production, respiration, and light-use efficiency, while temperate and mountain grasslands of central Europe ranged between these two extremes. Parameters from light–temperature-response analysis of tower data are in agreement with values obtained using closed chambers and free-air CO2 enrichment. Correlations between light-response and productivity parameters provides the possibility to use the easier to measure parameters to estimate the parameters that are more difficult to measure. Gross primary production (Pg) of European grasslands ranges from 1700 g CO2 m−2 year−1 in dry semi-natural pastures to 6900 g CO2 m−2 year−1 in intensively managed Atlantic grasslands. Ecosystem respiration (Re) is in the range 1800 < Re < 6000 g CO2 m−2 year−1. Annual net ecosystem CO2 exchange (NEE) varies from significant net uptake (>2400 g CO2 m−2 year−1) to significant release (<−600 g CO2 m−2 year−1), though in 15 out of 19 cases grasslands performed as net CO2 sinks. The carbon source was associated with organic rich soils, grazing, and heat stress. Comparison of Pg, Re, and NEE for tower sites with the same characteristics from previously published papers obtained with other methods did not reveal significant discrepancies. Preliminary results indicate relationships of grassland Pg and Re to macroclimatic factors (precipitation and temperature), but these relationships cannot be reduced to simple monofactorial models.

Abstract Bioenergy from crops is expected to make a considerable contribution to climate change mitigation. However, bioenergy is not necessarily carbon neutral because emissions of CO 2 , N 2 O and CH 4 during crop production may reduce or completely counterbalance CO 2 savings of the substituted fossil fuels. These greenhouse gases ( GHG s) need to be included into the carbon footprint calculation of different bioenergy crops under a range of soil conditions and management practices. This review compiles existing knowledge on agronomic and environmental constraints and GHG balances of the major E uropean bioenergy crops, although it focuses on dedicated perennial crops such as M iscanthus and short rotation coppice species. Such second‐generation crops account for only 3% of the current E uropean bioenergy production, but field data suggest they emit 40% to >99% less N 2 O than conventional annual crops. This is a result of lower fertilizer requirements as well as a higher N‐use efficiency, due to effective N‐recycling. Perennial energy crops have the potential to sequester additional carbon in soil biomass if established on former cropland (0.44 Mg soil C ha −1 yr −1 for poplar and willow and 0.66 Mg soil C ha −1 yr −1 for M iscanthus ). However, there was no positive or even negative effects on the C balance if energy crops are established on former grassland. Increased bioenergy production may also result in direct and indirect land‐use changes with potential high C losses when native vegetation is converted to annual crops. Although dedicated perennial energy crops have a high potential to improve the GHG balance of bioenergy production, several agronomic and economic constraints still have to be overcome.

The nitrogen (N) cycle represents one of the most well studied systems yet the taxonomic diversity of the organisms that contribute to it is mostly unknown, or linked to poorly characterized microbial groups. While progress has allowed functional groups to be refined, they still rely on a priori knowledge of enzymes involved, and the assumption of functional conservation, with little connection to the role the transformation plays for specific organisms. Here, we use soil microcosms to test the impact of N deposition on prokaryotic communities. By combining chemical, genomic and transcriptomic analysis we are able to identify and link changes in community structure to specific organisms catalyzing given chemical reactions. Urea deposition led to a decrease in prokaryotic richness, and a shift in community composition. This was driven by replacement of stable native populations, which utilize energy from N-linked redox reactions for maintenance, with fast responding populations that use this energy for growth. This model can be used to predict response to N disturbances and allows us to identify putative life strategies of different functional, and taxonomic, groups thus providing insights into how they persist in ecosystems by niche differentiation.