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Emissionen prioritärer Luftschadstoffe

<p> <p>Seit den 1970-er Jahren führten zahlreiche politische und technische Anstrengungen zur Reduzierung der Emissionen von Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden, flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan sowie von Feinstaub. Dennoch sind die Einträge in Ökosysteme nach wie vor zu hoch.</p> </p><p>Seit den 1970-er Jahren führten zahlreiche politische und technische Anstrengungen zur Reduzierung der Emissionen von Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden, flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan sowie von Feinstaub. Dennoch sind die Einträge in Ökosysteme nach wie vor zu hoch.</p><p> Entwicklung seit 2005 <p>Die Bundesregierung hat sich in der <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-318846">Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie</a> zum Ziel gesetzt, die Emissionen von Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxiden (NOx), Ammoniak (NH3), flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>) und Feinstaub (PM2,5) deutlich zu reduzieren. Deutschland hat sich im Rahmen der neuen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nec-richtlinie">NEC-Richtlinie</a> der EU (siehe weiter unten) zu nationalen Emissionsminderungen für diese Stoffe verpflichtet. Ziel der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie ist es, das ungewichtete, arithmetische Mittel der zugesagten Emissionsminderungen (45 %) zu erreichen. Die Verrechnung der Emissionsentwicklungen zu einem Index ermöglicht es, steigende Emissionen einzelner Schadstoffe durch stärkere Eindämmung des Ausstoßes anderer Schadstoffe zu kompensieren.</p> <p>Die Emissionen von Schwefeldioxid sinken am stärksten und zeigen im Jahr 2024 nur noch knapp 43&nbsp;% des Niveaus des Jahres 2005. Die Emissionen von Stickstoffoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan (NMVOC) und Feinstaub zeigen ebenfalls einen stetigen Abwärtstrend und sanken bis 2024 auf etwa 49 % (Stickstoffoxide) bzw. 64 % (NMVOC) und 56 % (Feinstaub PM2.5) des Niveaus von 2005. Die Emissionen von Ammoniak lagen bis 2017 über dem Niveau von 2005 und sanken seitdem sichtbar, liegen im Jahr 2024 aber noch bei 76 % des Jahres 2005. Dadurch fällt der Schadstoff-übergreifende Indikatorwert mit 57,6 % etwas höher aus (siehe Abb. „Index der Luftschadstoff-Emissionen“).</p> <p>Eine Sonderrolle im Trendverlauf nimmt dabei das Jahr 2009 ein, das durch die Effekte der globalen Wirtschaftskrise geprägt war. Die verminderten Aktivitäten führten zu sichtbaren Einbrüchen und Kompensationseffekten im Folgejahr 2010 bei allen Schadstoffen außer Ammoniak (NH3).</p> <ul> <li>Die <em>Schwefeldioxid-Emissionen</em> konnten zwischen 2005 und 2023 deutlich gemindert werden. Wesentliche Gründe hierfür sind die Senkung des Schwefelgehaltes im Heizöl, sowie die Verbesserung der Abgasreinigung in Großfeuerungsanlagen im Zuge der Neufassung der 13. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bimschv">BImSchV</a> aus dem Jahre 2013.</li> <li>Ebenfalls deutliche Minderungen konnten bei den <em>flüchtigen organischen Verbindungen (ohne Methan)</em> erreicht werden. Zum einen gelang dies durch den Einsatz von lösemittelärmeren Produkten und einen reduzierten Lösemittelverbrauch im industriellen und gewerblichen Bereich. Des Weiteren wirken sich hier die fortschreitende Verschärfung der Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge und mobile Maschinen sowie der starke Verbrauchsrückgang von Benzin als Kraftstoff aus.</li> <li>Die Minderung der <em>Stickstoffoxid-Emissionen </em>resultiert in Teilen ebenfalls aus einer fortschreitenden Verschärfung der Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge und mobile Maschinen. Eine wichtige Rolle kommt hier aber auch dem Einsatz von Entstickungsanlagen im Kraftwerksbereich zu.</li> <li>Die überwiegend landwirtschaftlich verursachten <em>Ammoniak-Emissionen</em> liegen mit ihren Minderungen der letzten Jahre noch nicht weit unter dem Ausgangswertes des Jahres 2005. Es bleibt abzuwarten ob verschärfte Regelungen wie z.B. die novellierte Düngeverordnung einen nachhaltigen Effekt auf das Emissionsniveau haben werden.</li> <li>Auch die <em>Feinstaub-Emissionen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm25">PM2,5</a>) </em>sind seit dem Jahr 2005 deutlich gesunken. Einen wesentlichen Beitrag leistete hier der zunehmende Einsatz von Partikelfiltern in Kraftfahrzeugen. Die Novellierung der 1. BImSchV führte zu verminderten Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen. Im Industriebereich folgen die Emissionen der Konjunktur sowie dem technischen Fortschritt von Maßnahmen zur Emissionsminderung.</li> <li>Als <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> für die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a> wird das Versauerungspotenzial aus den Emissionsangaben der Säurebildner Schwefeldioxid, Stickstoffoxide und Ammoniak ermittelt. Der Anteil der Landwirtschaft (Ammoniak-Emissionen, aber auch Stickstoffoxid-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden) stieg von gut 16 % im Jahre 1990 auf 43 % in 2005 bzw. 56 % im Jahr 2024. Er liegt damit seit Mitte der 90er Jahre höher als der jedes anderen Bereichs (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).</li> </ul> <p>Ein Diagramm zeigt die Entwicklung des Ausstoßes von fünf Luftschadstoffen sowie eines Gesamt-Index relativ zum Basisjahr 2005 (=100 %). Der Trend aller Substanzen sinkt deutlich, Ammoniak aber erst seit 2014. Das Ziel für 2030 (55 %) scheint in Reichweite.</p> <strong> Index der Luftschadstoff-Emissionen </strong> <p>* Wert Schwefeldioxid 1995: 360<br>** Zielwert 2020 basiert auf den Reduktionsverpflichtungen des Göteborg-Protokolls.</p> <p>*** Der Zielwert basiert auf den Verpflichtungen aus der „National <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/emission">Emission</a> Ceilings Directive“ (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nec-richtlinie">NEC-Richtlinie</a>) der EU sowie auf dem Ziel der Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung.</p> Quelle: <p>Umweltbundesamt 2026</p> Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/DE_Indikator_LUFT-01_Emission-Luftschadstoffe_2026-06-09.pdf">Diagramm als PDF (48,20 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/DE-EN_Indikator_LUFT-01_Emission-Luftschadstoffe_2026-06-10.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (72,08 kB)</a></li> </ul> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Tab_Emi-ausgew-Luftschadst_2026-06-09.png"> </a> <strong> Tab: Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Tab_Emi-ausgew-Luftschadst_2026-06-09.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung (163,25 kB)</a></li> </ul> </p><p> Problematische Stoffe <p>Obwohl der Ausstoß von Luftschadstoffen bis heute deutlich verringert wurde, ist er, gemessen an der dauerhaften Belastbarkeit der Ökosysteme, immer noch zu hoch. Dies gilt besonders für versauernde und eutrophierende Luftverunreinigungen (vor allem Stickstoffoxide und Ammoniak). Die über Jahrzehnte erfolgten Einträge von Schwefel und Stickstoff in die Böden hinterlassen noch für lange Zeit eine kritische Altlast. So haben zum Beispiel viele Waldböden erhebliche Anteile basischer Nährstoffe (zum Beispiel Calcium, Magnesium, Kalium) verloren und versauern. Damit geht auch eine Belastung des Sickerwassers einher. Ammoniak wird im Boden durch Bodenbakterien zu Nitrat oxidiert und ausgewaschen. Hohe Ammoniakdepositionen induzieren damit auch eine stärkere Nitratbelastung des Grundwassers und stellen somit eine Gefährdung unseres Trinkwassers dar. Luftverunreinigungen, insbesondere Stickstoffverbindungen, führen auch zum Rückgang der biologischen Vielfalt.</p> </p><p> Internationale Vereinbarungen zur Minderung der Emissionen <p>Das Problem des grenzüberschreitenden sauren Regens machte deutlich, dass die Umweltprobleme nur durch internationale Anstrengungen bekämpft werden können. Der <a href="http://www.unece.org/env/lrtap/welcome.html">Genfer Luftreinhaltekonvention</a> der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/unece">UNECE</a>) über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigungen im Jahr 1979 folgten acht internationale rechtsverbindliche Vereinbarungen (Protokolle) zur Luftreinhaltung.</p> <ul> <li>In den 1980er und 1990er Jahren wurden Protokolle zur Minderung versauernder und eutrophierender Substanzen (1. Schwefelprotokoll, 1985; Stickoxidprotokoll, 1988; 2. Schwefelprotokoll, 1994), in den 1990er Jahren die Protokolle über flüchtige organische Verbindungen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>-Protokoll, 1991) und über die Schwermetalle und schwer abbaubare organische Stoffe (Schwermetallprotokoll und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pop">POP</a>-Protokoll, 1998) beschlossen.</li> <li>Die zunehmende Belastung der Umwelt durch bodennahes Ozon und eutrophierenden Stickstoff in den 1990er Jahren machte eine internationale Vereinbarung zur Emissionsreduktion von Ozon-Vorläufersubstanzen (NOx und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/voc">VOC</a>) und Stickstoffverbindungen notwendig. Mit dem am 1. Dezember 1999 auch von Deutschland unterzeichneten <a href="http://www.unece.org/env/lrtap/multi_h1.html">Multikomponentenprotokoll </a>(Göteborg-Protokoll) zur Verringerung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/eutrophierung">Eutrophierung</a> und bodennahem Ozon wurde ein integrierter Ansatz mit mehreren Schadstoffkomponenten (NOx, VOC, SO2, NH3) einschließlich ihrer Wechselwirkungen eingeführt.</li> <li>Die Vertragsstaaten des Protokolls haben im Mai 2012 weitergehende Emissionsminderungen für das Jahr 2020 ff. sowie zahlreiche weitere Änderungen des Multikomponenten-Protokolls vereinbart. So wurden für Deutschland im Zeitraum 2005 bis 2020 folgende Emissionsminderungsverpflichtungen festgelegt: SO2: -21 %, NOx: -39 %, NH3: -5 %, NMVOC: -13 % und PM2.5: -26 %.</li> <li>Die <a href="http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=celex%3A32001L0081">Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen</a> (NEC-Richtlinie 2001/81/EG) legt für die EU-Mitgliedsstaaten (wie das Göteborg-Protokoll für UNECE-Staaten) nationale Höchstmengen für die jährlichen Emissionen der geregelten Schadstoffe fest, die seit dem Jahr 2010 nicht mehr überschritten werden dürfen.</li> <li>Die <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">neue NEC-Richtlinie</a> (EU) 2016/2284 enthält zudem relative Minderungsverpflichtungen für die Jahre 2020 und 2030, jeweils ausgedrückt als prozentuale Minderung gegenüber 2005. Für 2020 wurden dabei die Ziele des Göteborg-Protokolls (siehe oben) in den Rechtsakt übernommen. Die neuen Minderungsverpflichtungen für 2030 sind folgende: SO2: -58 %, NOx: -65 %, NH3: -29 %, NMVOC: -28 % und PM2.5: -43 %.</li> </ul> </p><p> Ansätze für weitere Maßnahmen <p>Weitere Minderungen der NOx-Emissionen aus dem Straßenverkehr sind vor allem durch anspruchsvolle Abgasstandards für LKW (EURO VI), leichte Nutzfahrzeuge und PKW (EURO 6 und 7) sowie durch eine umweltverträgliche Gestaltung des Verkehrs zu erzielen. Selbstverständlich haben Abgasrichtlinien nur eine positive Wirkung, wenn sie nicht nur auf dem Prüfstand, sondern auch auf der Straße eingehalten werden.</p> <p>Im Bereich der Lösemittel (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>) besteht die Möglichkeit der Verwendung lösemittelarmer oder freier Produkte in allen Produktbereichen, die durch zusätzliche europäische Regelungen zur Beschränkung des Lösemittelgehaltes in Produkten gefördert werden soll.</p> <p>Potenziale der Luftreinhaltung liegen auch in Energiesparmaßnahmen, der Steigerung der Energieeffizienz (zum Beispiel durch verbrauchsarme Motoren und neue Antriebstechnologien), dem Einsatz von emissionsfreien regenerativen Energien (beziehungsweise weitestgehender Verzicht auf Energieerzeugung aus fossilen Brennstoffen) sowie die Verwendung emissionsarmer Einsatzstoffe und Produkte.</p> <p>Die Reduzierung der Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft soll durch die Reform der gemeinsamen europäischen Agrarpolitik und durch verschiedene <a href="https://www.bmel.de/DE/themen/landwirtschaft/eu-agrarpolitik-und-foerderung/agrarumwelt-und-klimamassnahmen-aukm/agrarumweltmassnahmen-deutschland.html">nationale Agrarumweltmaßnahmen</a> erreicht werden (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/15699">„Ammoniak-Emissionen“</a>).</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Bodengesellschaften 2015

Definition des Bodens Der Boden ist die an der Oberfläche entstandene, mit Luft, Wasser und Lebewesen durchsetzte sowie aus mineralischen und organischen Substanzen bestehende Verwitterungsschicht des obersten Teils der Erdkruste, die sich unter Einwirkung aller Umweltfaktoren gebildet hat. Natürliche Böden entstehen durch das Zusammenwirken von Ausgangsgestein, Klima, Wasser, Relief, Flora und Fauna, wobei sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Standortverhältnissen und Bodenbildungszeiträumen unterschiedliche Bodentypen mit charakteristischem Profilaufbau und spezifischen physikalischen und chemischen Eigenschaften entwickeln. Zusammen mit Luft, Wasser und Sonnenlicht ist der Boden die Lebensgrundlage für Pflanzen, Tiere und Menschen. Böden sind nicht nur Produktionsgrundlage für Nahrungs- und Futtermittel, nachwachsende Rohstoffe und selbst Rohstoffquelle, sondern haben bezüglich ihrer vielfältigen Funktionen eine herausragende Bedeutung im Naturhaushalt und sind eine bedeutende natürliche Ressource. Böden sind: naturgegebener Lebensraum für Tiere und Pflanzen, Teil des Ökosystems mit seinen Stoffkreisläufen, Grundlage für die Erzeugung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und pflanzlichen Rohstoffen, Filter und Speicher für das Grundwasser, Baugrund als Standort und Träger baulicher Anlagen, prägendes Element der Natur und Landschaft sowie Archiv für Natur- und Kulturgeschichte. Böden werden aber auch durch menschliche Aktivitäten (z.B. in der Landwirtschaft oder bei der Erstellung von Bauwerken) umgelagert, verändert, versiegelt und zerstört. Böden stellen somit ein begrenztes und nicht erneuerbares Schutzgut dar, mit dem verantwortungsvoll umgegangen werden muss. Bodenbildung Die Bodenbildung ist ein natürlicher, an der Erdoberfläche beginnender und in die Tiefe fortschreitender Prozess. Die in Tab. 1 genannten Faktoren und Prozesse führen in Abhängigkeit von der Zeit zu Differenzierungen in Aufbau und Eigenschaften und zur Bildung unterschiedlicher Bodenhorizonte (-schichten). Somit können sich unterschiedliche Bodentypen (als Kombinationen von Bodenhorizonten) herausbilden. Der durch bodenbildende Prozesse aus dem Ausgangsgestein entstandene Boden ist ein Dreikomponenten- und Dreiphasengemisch aus festen, flüssigen und gasförmigen Bestandteilen: feste Bestandteile mineralische Bestandteile wie Gesteinsfragmente, verschiedener Größe, Oxide, Salze, Kolloide, organische Bestandteile flüssige Bestandteile Bodenwasser mit gelösten Nährstoffen und andere Elemente gasförmige Bestandteile Bodenluft (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid). Systematik der Böden Die Vielfalt der Böden wird in Abteilungen, Klassen, Bodentypen, Subtypen und Bodenformen systematisiert. Je nach Grundwasserstand werden folgende bodensystematische Abteilungen unterschieden: Terrestrische Böden (Landböden), Semiterrestrische Böden (halbhydromorphe Böden), Hydromorphe Böden (Grundwasserböden), Subhydrische Böden (Unterwasserböden) sowie Moore. Das Prinzip der Systematik wird an der Abteilung der Landböden, speziell an der Klasse der Braunerden, kurz verdeutlicht (vgl. Tab. 2). Eine ausführliche Beschreibung der Bodensystematik enthält die Bodenkundliche Kartieranleitung (1982, 1994 und 2005). Bodentypen – Horizontierung Bodentypen werden als unter bestimmten Umweltbedingungen relativ häufig anzutreffende Stadien der Bodenentwicklung angesehen. Sie vereinigen Böden mit gleichem oder ähnlichem Profilaufbau (Horizontfolgen), was auf die in ihrer Gesamtwirkung gleichartigen Stoffumwandlungs- und Stoffverlagerungsprozesse zurückzuführen ist. Die häufigsten Böden in Berlin sind die mineralischen Böden mit weniger als 30 Masse-Prozent organischer Substanz. Sie sind z. T. durch einen mehr oder weniger mächtigen organischen Horizont (H-, L- oder O-Horizont, mit mehr als 30 Masse-Prozent organische Substanz, vor allem in Wäldern) überlagert. Die Bodentypen der Mineralböden untergliedern sich beginnend an der Geländeoberfläche in folgende Horizonte: mineralischer Oberbodenhorizont – A-Horizont mineralischer Unterbodenhorizont – B-Horizont mineralischer Untergrundhorizont – C-Horizont. Der mineralische Oberbodenhorizont (A-Horizont) zeichnet sich durch Akkumulation von organischer Substanz und/oder Verarmung an mineralischer Substanz (Auswaschung von Ton, Huminstoffen, Eisen- und Aluminiumoxiden) aus. Stoffspezifische Anreicherungs- und Verlagerungsprozesse ermöglichen eine weitere Untergliederung des A-Horizontes. Diese Differenzierung in der Horizontbezeichnung wird mit den nachgestellten Kleinbuchstaben (z. B. Ah – h steht für eine Humusakkumulation, Al – l steht für Tonauswaschung) gekennzeichnet. Der mineralische Unterbodenhorizont (B-Horizont) zeigt durch Akkumulation von eingewaschenen Stoffen aus dem Oberbodenhorizont sowie durch Verwitterungs- und Umwandlungsprozesse (Verbraunung, Tonbildung usw.) gegenüber dem Ausgangsgestein eine andere Farbe und einen veränderten Stoffbestand. Eine weitere Differenzierung des B-Horizontes erfolgt analog dem A-Horizont (z. B. Bv – v steht für verwittert, verbraunt, verlehmt, Bt – t steht für tonangereichert). Der mineralische Untergrundhorizont (C-Horizont) wird durch das unter dem Boden liegende, relativ unveränderte Ausgangsgestein gebildet. Böden, die durch mehrere Stoffverlagerungs- oder Umwandlungsprozesse charakterisiert werden, weisen in ihrem Bodenprofil demnach mehrere übereinanderliegende A- und/oder B-Horizonte auf. Die Horizontabfolge ergibt das Horizontprofil, nach welchem die Differenzierung der Böden in Bodentypen erfolgt. Ein weiterer, hinsichtlich der Ausbildung von Bodentypen bestimmender Faktor ist der Einfluß des Grundwasserstandes. Die zeitweilige oder ständige Beeinflussung des Bodens durch das Grundwasser bewirkt die Ausbildung von Gleymerkmalen (z.B. Rost-, Bleichflecke) in terrestrischen und semiterrestrischen Bodentypen. Die Tiefenlage der Gleymerkmale findet Eingang in die Benennung des Bodentyps, z.B. der Braunerde: < 40 cm – Braunerde-Gley 40 – 80 cm – Gley-Braunerde 80 – 130 cm – vergleyte Braunerde. Anthropogene Veränderung des Bodens Der Grad der anthropogenen Veränderung des Bodens nimmt mit fortschreitender Technisierung sowie wachsender flächenhafter Inanspruchnahme zu. Heutzutage gibt es kaum noch unberührte und in ihrem Horizontaufbau anthropogen unbeeinflusste Böden. Wo die Horizontabfolge der Böden trotz Nutzungsüberprägung durch den Menschen weitgehend erhalten blieb, wie zumeist bei forstwirtschaftlicher Nutzung, werden die Böden als naturnahe Böden, bei Zerstörung der Horizontabfolge als anthropogene Böden eingestuft. Eine eindeutige Zuordnung der Böden in diese zwei Gruppen erweist sich aufgrund des fließenden Übergangs anthropogener Überprägung als äußerst schwierig. Bei landwirtschaftlicher Nutzung sind in der Regel die oberen 20 bis 30 cm des Bodenprofils durch Pflügen durchmischt. Bei Nutzung als Truppenübungsplatz oder Friedhof können naturnahe Böden z. T. in kleinräumigem Wechsel mit stark anthropogen veränderten Böden erhalten bleiben. Ohne entsprechende Bodenuntersuchungen ist der Grad der anthropogenen Beeinflussung bzw. der Grad der Zerstörung des Bodens schwer einschätzbar. Ebenso kommt es bei der jeweiligen Nutzung darauf an, ob das zu betrachtende Gebiet durch die Nutzung nur teilweise oder flächendeckend in Anspruch genommen wurde. Entwicklungsgeschichtlich gibt es relativ “alte” und relativ “junge” Böden. Von der Nutzung wenig beeinflusste Böden haben einen Entwicklungszeitraum bis zu einigen tausend Jahren. Der wesentliche Entstehungszeitraum der Böden in der Jungmoränenlandschaft des Berliner Raumes ist das Holozän, das vor rd. 12.000 Jahren begann. Günstige klimatische Verhältnisse sowie die damit verbundene rasche Ausbreitung der Vegetation bewirkten eine verstärkte Bodenbildung. Während der langen Entwicklungszeit dieser Böden liefen verschiedene bodenbildende Vorgänge ab, die sich in der Ausbildung typischer Horizonte widerspiegeln. Deshalb ist die Horizontabfolge dieser Bodentypen wesentlich differenzierter als die der relativ “jungen” Böden. Der Boden ist unvermehrbar. Seine Nutzung ist häufig mit einer Veränderung der ursprünglichen ökologischen Bedingungen verbunden und kann zu schwerwiegenden Gefährdungen der Funktionsfähigkeit oder gar des Bestandes des Bodens führen. Die Ressource Boden ist aufgrund fortschreitender Versiegelung in ihrer Quantität gefährdet. Die Intensität der Inanspruchnahme des Bodens als Industrie-, Gewerbe-, Verkehrs- und Wohnfläche nimmt immer weiter zu. Ehemals landwirtschaftlich genutzte, unversiegelte und in ihrem Bodenaufbau weitgehend naturnahe Böden der Stadtrandbereiche wurden durch Bauvorhaben umgelagert, durchmischt, großflächig versiegelt und zerstört. Belastungen durch Schadstoffe verändern den Boden in seiner Qualität . Schadstoffeinträge durch ungeregelte Abfallentsorgung, Unfälle, Leckagen und unsachgemäße Lagerung sowie Schadstoffeinträge aus den Emissionen von Industrie, Gewerbe und Verkehr schädigen die Böden irreparabel. Die eingetragenen Schadstoffe können direkt und indirekt zu einer Gefährdung aller Organismen einschließlich des Menschen führen. Im Vordergrund steht dabei die Aufnahme von Schadstoffen über den Nahrungskreislauf, aber auch der direkten oralen Bodenaufnahme (insbesondere durch Kleinkinder) muss Beachtung geschenkt werden. Der Boden kann nur eine bestimmte Menge an Schadstoffen speichern und filtern. Wird seine Speicher- und Filterkapazität überschritten, können sie den Boden ungehindert passieren und ins Grundwasser gelangen. Gerade in einem Ballungsraum wie Berlin treten die Probleme hinsichtlich des Flächenverbrauches, u. a. durch Versiegelung (quantitative Gefährdung), sowie der stofflichen Belastung des Bodens durch Altlasten und andere Bodenverunreinigungen (qualitative Gefährdung) konzentriert auf. Da der Boden nicht vermehrbar ist und stark beeinträchtigte Böden kaum in ihren ursprünglichen Qualitäten wiederherstellbar sind, ist der Schutz verbliebener naturnaher Böden dringend notwendig. Bodenschutz Diskussionen und Überlegungen zum Bodenschutz sind auf Bundes- und auf Landesebene erst zu Beginn der 1980er Jahre in Gang gekommen. Gesetzlich verankert wurde der Schutz des Bodens mit Inkrafttreten des Bundesbodenschutzgesetzes im Jahre 1998. Dieses Gesetz wurde 2004 durch ein Berliner Landesgesetz ergänzt. Ziel des Berliner Bodenschutzgesetzes ist es, “den Boden als Lebensgrundlage für Menschen, Tiere und Pflanzen zu schützen, schädliche Veränderungen abzuwehren und Vorsorge gegen das Entstehen neuer zu treffen”. Nachhaltige Einwirkungen auf den Boden sollen vermieden und die natürlichen Bodenfunktionen geschützt werden. Voraussetzungen für einen wirksamen Bodenschutz sind Kenntnisse über den räumlichen Zustand der Böden sowie seine quantitative und qualitative Beeinträchtigung. In Berlin werden z. T. seit Jahrzehnten Informationen über die Nutzung, den Versiegelungsgrad und die stoffliche Belastung des Bodens erarbeitet, die die Grundlagen für die Bewertung der anthropogenen Belastung des Bodens darstellen. Ein Bodenbelastungskataster wurde aufgebaut sowie eine Versiegelungs- und Nutzungskartierung durchgeführt. Planungen von Bodenschutzmaßnahmen sowie die Berücksichtigung von Bodenschutzbelangen in den einzelnen Planungsebenen erfordern eine Bestimmung des Wertes, der Eignung oder der Empfindlichkeit der Böden. Hierzu müssen flächendeckende Daten bezüglich der Verbreitung der Böden und ihrer ökologischen Eigenschaften zur Verfügung stehen. Die vorliegende Karte bietet die Grundlage für die Ableitung ökologischer Kennwerte, die der Bewertung von Eigenschaften und Funktionen der Böden dienen.

Effects of diversity on plant ecophysiological and biogeochemical processes in experimental grassland communities

This project research will focus on plant functional diversity and its implications for carbon, nutrient and water cycling by varying plant species richness. Interactions of plant ecophysiology, but also community ecology with ecosystem processes, and processes at the transition between the biosphere and the pedosphere will be studied. This study has the following objectives: (1) to quantify the effect of changing plant biodiversity on ecophysiological and biogeochemical processes, such as net carbon, nitrogen and cation sequestration in above-ground plant biomass as well as gaseous soil CO2 and NO losses in experimental grassland communities, (2) to investigate the underlying ecophysiological mechanisms that produce plant biodiversity effects, (3)to test the redundancy of different plant species within a functional group, (4) to compare ecophysiological responses of individual plant species to responses of grassland communities to varying environmental conditions, and (5) to determine the relationship between inter-annual variability of those ecosystem processes and plant biodiversity.

Überschuss der Stickstoff-Flächenbilanz der Landwirtschaft in den Kreisen für die Jahre 1995-2023 (3-jährige Mittelwerte) (Datensatz)

Die Stickstoff-Gesamtbilanz (synonym: Hoftorbilanz, Sektorbilanz, Stoffstrombilanz) für die Landwirtschaft umfasst die drei Komponenten: Flächenbilanz (Pflanzen- bzw. Bodenproduktion), Stallbilanz (tierische Erzeugung) und Biogasbilanz (Erzeugung von Biogas). Für regionale Gliederungen unterhalb der Ebene des Bundesgebietes, das heißt für Bundesländer, Kreise oder Gemeinden, können nach wie vor aufgrund der eingeschränkten Datenverfügbarkeit im Regelfall nur Flächenbilanzen ermittelt werden. Grundsätzlich ist an regionalisierte Bilanzierungen die Forderung zu stellen, dass sich mit der jeweiligen Methodik ein annähernd identischer Wert des Flächenbilanzüberschusses berechnet (in der Summe über alle regionalen Einheiten im Bundesgebiet) wie für Deutschland als Ganzes. Die Zeitreihe des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL 2024) für das Bundesgebiet ist dabei als Referenzwert anzusehen. Der N-Überschuss der Flächenbilanz entspricht der Differenz zwischen den N-Zufuhren und den N-Abfuhren auf der landwirtschaftlich genutzten Fläche der Kreise während eines Bilanzjahres. In der vorliegenden Berechnung beinhaltet der Flächenbilanz-Überschuss den Eintrag von Stickstoff in den Boden (i) ohne Abzug der NH3-Verluste, die bei der Ausbringung von Wirtschaftsdünger, Gärresten und Mineraldünger auf der Fläche auftreten, sowie (ii) ohne Abzug von N2-, NOX- und N2O-Emissionen aus dem Boden, die in Folge von Nitrifikation und Denitrifikation entstehen. Weiterhin werden die N-Verluste infolge des Abbaus der organischen Bodensubstanz in anmoorigen und Moor-Böden unter Acker- und Grünland-Nutzung nicht berücksichtigt.

Der Teufel steckt im Detail: Kontrolle phageninduzierter Stoffkreisläufe in Böden durch das Mikrohabitat

Einer der global größten Kohlenstoffspeicher ist die organische Bodensubstanz (OBS), welche eine zentrale Quelle für die Pflanzennährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P) darstellt. Bodenmikroorganismen sind die Hauptakteure beim Umsatz der OBS und damit ein zentrales Bindeglied zwischen Kohlenstoff- (C) und Nährstoffkreisläufen. Sie sind jedoch stark durch Phagen (also Viren, die Bakterien befallen) beeinflusst. In Ozeanen sterben täglich 20% der bakteriellen Zellen durch Phagen, was zu einem Umsatzpfad („viral shunt“) führt, der große Mengen organischer Substanz und damit assoziierter Nährstoffe aus bakterieller Biomasse freisetzt. Das erhöht die Produktivität der Ozeane und speichert C in bakteriellen Rückständen. Trotz ihrer hohen Abundanz in Böden wurden Phagen in der Bodenbiogeochemie kaum berücksichtigt. Meine Nachwuchsgruppe wird erstmals untersuchen wie die Biophysik des Mikrohabitats die Infektion durch Phagen und damit bakterielle Sterberaten steuert. Wir werden herausfinden, ob hierdurch ein vergleichbarer „viral shunt“ in Böden vorliegt und quantifizieren dessen Auswirkung auf Nährstoff- und CO2-Feisetzung sowie auch der Speicherung von C. Wir möchten gezielt über phänomenologische Beschreibungen hinausgehen und zugrundeliegende Mechanismen aufklären. Bodenmikrohabitate werden mit modernsten bildgebenden Verfahren zur Aufklärung mikroskaliger Strukturen charakterisiert: 3D Wasserverteilung im Habitat durch synchrotronbasierte Mikrotomographie, Verteilung der OBS mit Rasterelektronenmikroskopie und Mineralogie der Porenoberflächen mittels Raman-Mikrospektroskopie. Phagen aus Böden werden isoliert und ihre Phage-Habitat-Interaktionen erfasst, um so die Relevanz des Mikrohabitats für die Phagenausbreitung zu eruieren. Der Einfluss des Mikrohabitats auf die Infektionsrate und damit auf Stoffkreisläufe wird mittels der Kopplung molekularer Methoden mit Isotopenanwendungen untersucht werden, und zwar i) 18O-DNA Markierung (SIP) zur Erfassung der Phagenbildung sowie des bakteriellen Zellsterbens, ii) der Bestimmung der Abundanz relevanter funktioneller Gene und iii) der Quantifizierung der Mineralisationsraten durch Isotopenverdünnung. Der Einsatz isotopisch markierter Phagen (13C, 15N, 33P) wird die phageninduzierte Änderungen der Elementflüsse aufzeigen. Damit wird erstmal ein mechanistisches Verständnis erlangt, wie Bodenphagen in Interaktion mit ihrem Habitat biogeochemische Kreisläufe von globaler Bedeutung beeinflussen. Des Weiteren wird der Einfluss dynamischer Änderungen des Mikrohabitats auf Phagen untersucht sowie evolutionäre Anpassungen der Phagen an ihre Habitate. Detailliertes Prozessverständnis ist hier von höchster Relevanz um die Auswirkung anthropogener Aktivität oder des Klimawandels auf Bodenphagen vorherzusagen. Daher werden diese Erkenntnisse final in ein dynamisches Modell integriert, um erstmals die Vorhersage phageninduzierter Prozesse in Böden zu ermöglichen - für deren Einsatz in Landnutzung und Landwirtschaft.

Forschergruppe (FOR) 496: Poplar - a model to address tree-specific questions, Environment-dependent regulation of nitrogen import system in poplar

Poplar could succeed in nutrient rich areas as well as in nutrient poor forests soils where plants live in symbiosis with certain soil fungi to enable sufficient nutrition. Due to its huge demand, nitrogen, as major nutrient, is of special interest for poplar nutrition. In this project we want to characterize nitrate, ammonium and amino acid transporters from poplar roots that are differentially regulated as result of nitrogen nutrition (shortage or nitrogen excess), or by plant/fungus interaction. The kinetic parameters of selected transporters will be determined by heterologous expression. Tissue and organ specific expression of certain transporter genes will be investigated by Northern blot and RT-PCR and by the utilization of poplar transformants containing promoter-GFP fusions. GFP fusions with truncated promoters will also be used for the identification of cis-elements responsible for the nitrogen-dependent expression of selected transporter genes. In addition, the global impact of nitrogen nutrition on poplar gene expression will be investigated using macro and micro arrays hybridization and probes of poplar roots grown at different nitrogen sources and concentrations as well as mycorrhizas.

WMS - Hangneigung (Schwellwert 20 Prozent), Rasterauflösung 5 m

Die Hangneigung entspricht dem sogenannten Hangneigungswinkel und ist die Neigung der Geländeoberfläche gegenüber der Horizontalen entlang einer Falllinie (maximaler Neigungswinkel des Geländes). Die Karte stellt alle Flächen mit einer Hangneigung größer 20 Prozent in einer Rasterauflösung von 5 m dar. Sind mehr als 30% der Fläche eines Grünlandschlages oder eines Ackerschlages mit mehrschnittigem Feldfutterbau in Bereichen mit einer Hangneigung größer 20 Prozent, ist der Schlag von den Vorgaben des § 6 Abs. 3 Satz 2 DüV, wonach flüssige organische und flüssige organisch-mineralische Düngemittel, einschließlich flüssiger Wirtschaftsdünger, mit wesentlichem Gehalt an verfügbarem Stickstoff oder Ammoniumstickstoff auf Grünland und auf Ackerflächen mit mehrschnittigem Feldfutterbau ab dem 01. Februar 2025 nur noch streifenförmig auf den Boden aufgebracht oder direkt in den Boden eingebracht werden dürfen, befreit.

Soil physicochemical properties of the PhytOakmeter plots DBLL_13 and DBLL_14 (Bad Lauchstädt, Germany) in 2015, 2016, 2018, 2020 and 2022

As part of PhytOakmeter platform (www.phytoakmeter.de), soil chemical parameters were determined in 2015, 2016, 2018, 2020 and 2022. Soil pH was measured using a glass electrode in a 1:2.5 soil-to-0.01 M CaCl2 suspension after one hour of equilibration. Gravimetric soil moisture was assessed with a fully automated moisture analyzer (DBS60-3, KERN & SOHN GmbH, Balingen, Germany), here defined as soil moisture (MOI). Total nitrogen (TN) and total carbon (TC) contents in the soil were analyzed in triplicate through dry combustion using a Vario elemental analyzer (EL III, Elementar, Hanau, Germany), and the carbon-to-nitrogen ratio (TC/TN) was subsequently calculated from these values. To evaluate the potentially bioavailable soil organic carbon and nitrogen for microbial activity, hot water-extractable carbon and nitrogen (HWC and HWN, respectively) were determined following the methods of Ghani et al. (2003) and Schulz et al. (2011). Additionally, the labile organic carbon and nitrogen easily decomposable by soil microorganisms were measured as cold water-extractable carbon (CWC) and nitrogen (CWN) based on procedures described by Zsolnay (1996), Zakharova et al. (2015), and Schmidt et al. (2017). Ammonium and nitrate (NH4±N and NO3—N, respectively) were quantified, with their sum representing the total mineral nitrogen content (Nmin).

Hangneigung (Schwellwert 20 Prozent), Rasterauflösung 5 m

Die Hangneigung entspricht dem sogenannten Hangneigungswinkel und ist die Neigung der Geländeoberfläche gegenüber der Horizontalen entlang einer Falllinie (maximaler Neigungswinkel des Geländes). Die Karte stellt alle Flächen mit einer Hangneigung größer 20 Prozent in einer Rasterauflösung von 5 m dar. Sind mehr als 30% der Fläche eines Grünlandschlages oder eines Ackerschlages mit mehrschnittigem Feldfutterbau in Bereichen mit einer Hangneigung größer 20 Prozent, ist der Schlag von den Vorgaben des § 6 Abs. 3 Satz 2 DüV, wonach flüssige organische und flüssige organisch-mineralische Düngemittel, einschließlich flüssiger Wirtschaftsdünger, mit wesentlichem Gehalt an verfügbarem Stickstoff oder Ammoniumstickstoff auf Grünland und auf Ackerflächen mit mehrschnittigem Feldfutterbau ab dem 01. Februar 2025 nur noch streifenförmig auf den Boden aufgebracht oder direkt in den Boden eingebracht werden dürfen, befreit.

Untersuchung der Mineralisation der organischen Substanz in Buntsandstein-, Muschelkalk- und Keuperboeden; Containerversuch im Freiland

1. Untersuchung des Einflusses des Ausgangsgesteins und der Bodenart, des Humusgehaltes, der Witterungsverhaeltnisse sowie der mineralischen N-Duengung auf die Mineralisation der organischen Substanz des Bodens. 2. Pruefung der Verlagerung und des Austrags von Nitrat-Stickstoff. 3. Untersuchung der Zusammenhaenge zwischen Stickstoffangebot im Boden und der N-Aufnahme durch die Rebe. - Die o.g. Zielsetzungen sollen in einem 3-faktoriellen Versuch mit folgenden Faktoren geprueft werden: Faktor A: Bodenausgangsgesteine: 1. Buntsandstein, 2. Muschelkalk, 3. Gipskeuper. Faktor B: 1. ca. 1 v.H. Humus, 2. ca. 2 v.H. Humus. Faktor C: 1. 0 kg N/ha, 2. 120 kg N/ha. - Die Versuchskombinationen werden in 6 Wiederholungen angelegt. Jeweils 3 WH werden bereits ab dem Anlagejahr mit jeweils einer Pfropfrebe bepflanzt. Die Bepflanzung der uebrigen 3 WH erfolgt nach 3-jaehriger Versuchszeit. Der Rauminhalt der Container betraegt 0,6 m3.

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