Urease- und Nitrifikationsinhibitoren sind Chemikalien, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um die pflanzliche Stickstoffausnutzung von Düngern zu steigern und dabei Ammoniak-, Nitrat- und Lachgasemissionen zu mindern. Da hierbei eine Gefährdung der Umwelt und der menschlichen Gesundheit nicht ausgeschlossen werden kann, empfiehlt das Umweltbundesamt eine bessere Regulierung der Stoffe. Berechnungen des Umweltbundesamtes ( UBA ) zeigen, dass ein umfassender Einsatz von Inhibitoren landwirtschaftliche Ammoniakemissionen um bis zu neun und Lachgasemissionen um bis zu fünf Prozent reduzieren könnten. Diese Wirkung kann aber nur erreicht werden, wenn die Stoffe großflächig mit den Düngemitteln in der offenen Umwelt ausgebracht werden. Ein großer Teil der Wirkstoffe kann jedoch die Umwelt oder die menschliche Gesundheit gefährden. So sind einige der Stoffe potenziell giftig für Wasserorganismen oder beeinträchtigen die Fortpflanzungsfunktion von Säugetieren. Diese Risiken werden aktuell in der Genehmigungspraxis weder auf nationaler noch auf europäischer Ebene systematisch berücksichtigt. Dies zeigt sich zum Beispiel daran, dass fünf der elf auf dem deutschen Markt erhältlichen Inhibitoren mit hoher Wahrscheinlichkeit nach den Anforderungen der EU-Pflanzenschutzmittelverordnung nicht zulassungsfähig wären. Darüber hinaus bestehen auch noch Unsicherheiten bei der Effektivität und Dauer der Wirkungen von Inhibitoren, insbesondere bei wiederholter Anwendung. Ein großflächiger Einsatz der derzeit auf dem Markt erhältlichen Inhibitoren kann deshalb vom UBA zum jetzigen Zeitpunkt pauschal nicht empfohlen werden. Stattdessen empfiehlt die Behörde eine einheitliche europäische Regelung, die sicherstellt, dass jeder genehmigte Wirkstoff ohne Risiko für Umwelt und menschliche Gesundheit angewendet werden kann. Diese Regelung sollte über die Schaffung einer EU-Verordnung mit einem Genehmigungs- und Zulassungsverfahren ähnlich dem der EU-Pflanzenschutzverordnung oder über die Integration in diese Verordnung umgesetzt werden. Unter diesen Voraussetzungen können Inhibitoren einen Beitrag zum Erreichen von Umwelt- und Klimazielen leisten. Wichtig ist, schnell die entsprechenden Schritte zu einer Neuregulierung insbesondere von Nitrifikationsinhibitoren zu ergreifen. Der Landwirtschaftssektor war im Jahr 2024 für rund 13 Prozent der Treibhausgasemissionen in der EU verantwortlich. Ab 2030 wird auch der Landwirtschaftssektor einen signifikanten Beitrag zu den ambitionierten europäischen und nationalen Klimazielen leisten müssen. Dann werden kostengünstige und einfache Minderungstechniken, wie der Einsatz von treibhausgasmindernden Inhibitoren, deutlich an Attraktivität gewinnen.
Landwirtschaftliche Böden erfahren einen hohen Eintrag an Agrochemikalien, die wiederum abgebaut, gespeichert oder auch in andere Umweltkompartimente wie den Untergrund verlagert werden können. Unbenommen der generellen Bedeutung der Böden für die Oberflächen- und Grundwasserqualität fehlt nach wie vor ein mechanistisches Verständnis der gekoppelten geochemischen Prozesse, die den Schadstoffabbau in Böden steuern. Auf Basis eines Untersuchungsprogramms zum Pestizid- und Stickstoffaustrag auf repräsentativen Böden im Ammergebiet werden in dem Projekt die limitierenden Faktoren des Pestizidabbaus untersucht, um zu klären, weshalb intrinsisch abbaubare Stoffe auf der Feldskala äußerst persistent sein können.
Grundwasserneubildung ist eine wichtige Komponente des natürlichen Wasserkreislaufs, die eine zentrale Bedeutung für die nachhaltige Nutzung der Grundwasserressourcen hat. Zukünftige Landnutzungsänderungen und Verschiebungen durch den Klimawandel erfordern mehr denn je detailliertes Wissen über räumliche Verteilung, Intensität und zeitliche Variabilität der Grundwasserneubildung, ebenso, wie der Eintrag von Düngemitteln und Agrochemikalien ins Grundwasser. Ihre Abschätzung und Messung ist jedoch schwierig, da sie räumlich und zeitlich sehr variabel ist, große Gebiete betrifft und nicht direkt von der Landoberfläche messbar ist. Die Anwendung von Messungen des natürlichen Neutronenhintergrunds an der Landoberfläche (CRNS) könnte erstmalig konkret dazu genutzt werden, Grundwasserneubildungsraten für größere Flächen als bisher abzuschätzen. Durch die hohe Sensitivität und die räumliche Mittelung der Methode kann nicht nur die Dynamik der Bodenfeuchte im Oberboden repräsentativ und nicht-invasiv erfasst werden, sondern ebenso Schnee, der als saisonaler Wasserspeicher einen relevanten und kurzfristigen Beitrag zur Grundwasserneubildung liefern kann. Die Forschungsfragen dieses Teilprojekts der Forschergruppe 'Cosmic Sense' konzentrieren sich darauf, 1) wie die gewonnenen CRNS Daten zur Abschätzung der Grundwasserneubildung eingesetzt werden können, auch wenn mit CRNS allein bisher noch keine komplette Wasserbilanz des gesamten Bodenkompartiments möglich ist; 2) diese Abschätzung bei der experimentellen Untersuchung mehrerer, unterschiedlicher Standorte einzusetzen und zu validieren; und 3) über CRNS erstmalig auch Schnee in die Bilanzierung einzubeziehen und Schneewasseräquivalente für hydrologische Modelle zur Verfügung zu stellen. Für die Interpretation der experimentellen Daten werden sowohl die Ergebnisse eindimensionaler Simulationen der Bodenwasserströmung herangezogen als auch der Vergleich mit einer hydrogeophysikalischen Messung der Wasserverteilung im Boden bis zum Grundwasser (in einem anderen Teilprojekt). Bei den beiden Großversuchskampagnen der Forschergruppe wird die Grundwasserneubildung für das am jeweiligen Standort (in einem anderen Teilprojekt) installierte großflächige CRNS-Bodenfeuchte-Netzwerk über diese Methodik ermittelt. Die räumliche Verteilung und zeitliche Dynamik der Grundwasserneubildungsrate wird dann in einem numerischen Grundwassermodell für das Gebiet zusammengeführt und beides wird zur Überprüfung der Gesamtwasserbilanz des Gebietes im jeweiligen Großversuch dienen.
Gesamtziel des Vorhabens ist es, Handlungsempfehlungen hinsichtlich der Möglichkeiten und Grenzen von unternehmerischen Sorgfaltspflichten und Zertifizierungssystemen in den globalen Wertschöpfungsketten von biogenen Massenrohstoffen zu formulieren. Deutschland und die Europäische Union (EU) sind im hohen Maße auf den Import verschiedener biogener Massenrohstoffe angewiesen. Viele dieser Rohstoffe finden nicht nur im Lebensmittelsektor Anwendung, sondern auch in der industriellen Produktion sowie der energetischen Nutzung. Dabei ist bekannt, dass gerade die Gewinnung und Herstellung von Massenrohstoffen in Nicht-OECD-Ländern in vielen Fällen eng mit sozialen und ökologischen Problemen einhergeht. Diese reichen vom übermäßigen Einsatz von Agrochemikalien bis hin zur Finanzierung bewaffneter Konflikte. Für die bioökonomische Transformation resultiert hieraus die Herausforderung, sowohl die heutige Situation, als auch die mittel- bis langfristigen Auswirkungen und Nutzungskonkurrenzen einer steigenden Nachfrage so zu beeinflussen, dass zum einen wichtige Ökosystemdienstleistungen erhalten werden, zum anderen auch Konfliktpotenziale minimiert und sozioökonomische Chancen global erhöht werden.