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Urease- und Nitrifikationsinhibitoren: Chance ohne Risiko?

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.

Urease- and nitrification inhibitors for climate and environmental protection: opportunity or risk?

Urease and nitrification inhibitors are used in agriculture to reduce ammonia and nitrous oxide emissions and the leaching of nitrate. However, the risks of inhibitors for human health and the environment have not yet been sufficiently investigated. Also, the specific effectiveness of different urease and nitrification inhibitors has not yet been sufficiently clarified. These uncertainties have so far only been partially considered in legal regulations. This paper summarizes the current state of knowledge on the effects of the substances and examines the extent to which the legal regulations take the risks into account. Finally, recommendations are made as to how legal regulations should be changed so that the inhibitors contribute to achieving environmental and climate goals. Veröffentlicht in Texte | 77/2025.

Urease- und Nitrifikationsinhibitoren für Klima- und Umweltschutz: Chance oder Risiko?

Urease und Nitrifikationsinhibitoren werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um Ammoniak- und Lachgasemissionen sowie die Auswaschung von Nitrat zu reduzieren. Allerdings sind die Risiken der Inhibitoren für die menschliche Gesundheit und die Umwelt bislang unzureichend untersucht. Auch die spezifische Wirksamkeit unterschiedlicher Urease- und Nitrifikationsinhibitoren ist noch nicht ausreichend geklärt. Diesen Unsicherheiten wird in den gesetzlichen Regelungen bislang nur teilweise Rechnung getragen. Dieses Papier trägt den aktuellen Kenntnisstand zu den Wirkungen der Stoffe zusammen und untersucht, inwieweit die gesetzlichen Regelungen die Risiken berücksichtigen. Abschließend werden Empfehlungen gegeben wie gesetzliche Regelungen geändert werden sollten damit die Inhibitoren einen Beitrag zur Erreichung von Umwelt- und Klimazielen leisten können. Veröffentlicht in Texte | 76/2025.

Extraktion von Lithium aus thermalen Solen, Teilvorhaben: Entwicklung von Vor- und Nachbehandlungsstrategien für die Rückgewinnung von Lithium

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau, Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Lachgas(N2O)-Emissionen der Landwirtschaft sind für rund 80% der gesamten N2O-Emission in Deutschland verantwortlich und für 45% der Treibhausgasemission (THG) des Sektors Landwirtschaft. Die größte N2O-Quelle in der Landwirtschaft ist der Einsatz von Stickstoffdüngern, der rund 60% der gesamten N2O-Emission der Landwirtschaft verursacht. Bedeutend sind hierbei sowohl direkte N2O-Emissionen aus den gedüngten Böden als auch indirekte N2O-Emissionen, die durch den Austrag reaktiver Stickstoffverbindungen verursacht werden. Sowohl direkte als auch indirekte THG Emissionen der N-Düngung hängen direkt mit der ausgebrachten N-Menge zusammen. Die Minderung dieser Emissionen und die Verbesserung der Effizienz des Stickstoffeinsatzes sind daher vordringliche Maßnahmen für das Einhalten des verbindlichen Emissionsreduktionsziels des Sektors Landwirtschaft. Nitrifikationshemmstoffe werden als robuste und skalierbare THG Reduktionsmaßnahme für den Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies aber eine effiziente, praxisgerechte und umweltschonende Maßnahme zur Verringerung düngungsinduzierter N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird von Wissenschaft, Politik und Praxis kontrovers diskutiert. Einerseits bestehen die Potenziale, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch indirekten N2O-Emissionen deutlich zu mindern und die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen für eine gesicherte Bewertung in mehreren Punkten wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierende Ergebnisse: i) die Bewertung der Wirkung auf die N2O-Jahresemission und Nitratauswaschung, ii) die ökologischen Langzeitwirkungen einer regelmäßigen Ausbringung der Hemmstoffe und ihre Wirkung auf andere umwelt- und klimawirksamen Emissionen sowie iii) die zusammenführende und standortdifferenzierende Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Einbeziehung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken, sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten.

Wirkungen von Herbiziden auf den pflanzlichen Stoffwechsel

Untersuchungen, um genauere Kenntnis des Angriffs von phytotoxischen Substanzen im Chloroplasten der Pflanze zu erhalten: (1) direkte Hemmung des photosynthetischen Elektronentransports, (2) Hemmung der Carotinbiosynthese und damit photooxidative Zerstoerung des Chlorophylls, (3) peroxidativ wirkende Herbizide (Radikalbildner) und (4) Hemmstoffe der ATP-Synthese, Lipidbiosynthese. - Studien zu Struktur/Aktivitaetsbeziehungen, Bindungsstudien mit radioaktiv markierten Herbiziden, Selektion und Charakterisierung herbizidresistenter Mutanten, Untersuchungen zur lichtinduzierten Peroxidation und Antioxidantien. Die Arbeiten werden auf weitere Stoffwechselbereiche ausgedehnt.

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau, Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Lachgasemissionen (N2O-Emissionen) der Landwirtschaft sind für rund 80% der gesamten N2O-Emission in Deutschland verantwortlich und für 45% der Treibhausgasemission des Sektors Landwirtschaft. Die größte N2O-Quelle in der Landwirtschaft ist der Einsatz von Stickstoffdüngern (mineralische Dünger und organische Wirtschaftsdünger), der rund 60% der gesamten N2O-Emission der Landwirtschaft verursacht. Bedeutend sind hier sowohl direkte N2O-Emissionen aus gedüngten Böden als auch indirekte N2O-Emissionen, die durch den Austrag von Stickstoffverbindungen (z.B. Nitratauswaschung, Ammoniakemissionen) verursacht werden. Die Minderung dieser Emissionen und die Verbesserung der Effizienz des Stickstoffeinsatzes sind daher vordringliche Maßnahmen für das Einhalten des verbindlichen Emissionsreduktionsziels. Nitrifikationshemmstoffe werden als robuste und skalierbare THG Reduktionsmaßnahme für den Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies eine effiziente, praxisgerechte und umweltschonende Maßnahme zur Verringerung düngungsinduzierter N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird kontrovers diskutiert. Einerseits bestehen Potenziale, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch indirekten (Minderung der Nitratauswaschung) N2O-Emissionen deutlich zu mindern und die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen für eine gesicherte Bewertung in mehreren Punkten wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierende Ergebnisse: i) Bewertung der Wirkung auf die N2O-Jahresemission und Nitratauswaschung, ii) ökologische Langzeitwirkungen einer regelmäßigen Ausbringung der Hemmstoffe und ihre Wirkung auf andere umwelt- und klimawirksamen Emissionen (z.B. Ammoniakemission) sowie iii) zusammenführende und standortdifferenzierende Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Einbeziehung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken, sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten.

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau, Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Lachgasemissionen (N2O-Emissionen) der Landwirtschaft sind für rund 80% der gesamten N2O-Emission in Deutschland verantwortlich und für 45% der Treibhausgasemission des Sektors Landwirtschaft. Die größte N2O-Quelle in der Landwirtschaft ist der Einsatz von Stickstoffdüngern (mineralische Dünger und organische Wirtschaftsdünger), der rund 60% der gesamten N2O-Emission der Landwirtschaft verursacht. Bedeutend sind hier sowohl direkte N2O-Emissionen aus gedüngten Böden als auch indirekte N2O-Emissionen, die durch den Austrag von Stickstoffverbindungen (z.B. Nitratauswaschung, Ammoniakemissionen) verursacht werden. Die Minderung dieser Emissionen und die Verbesserung der Effizienz des Stickstoffeinsatzes sind daher vordringliche Maßnahmen für das Einhalten des verbindlichen Emissionsreduktionsziels. Nitrifikationshemmstoffe werden als robuste und skalierbare THG Reduktionsmaßnahme für den Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies eine effiziente, praxisgerechte und umweltschonende Maßnahme zur Verringerung düngungsinduzierter N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird kontrovers diskutiert. Einerseits bestehen Potenziale, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch indirekten (Minderung der Nitratauswaschung) N2O-Emissionen deutlich zu mindern und die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen für eine gesicherte Bewertung in mehreren Punkten wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierende Ergebnisse: i) Bewertung der Wirkung auf die N2O-Jahresemission und Nitratauswaschung, ii) ökologische Langzeitwirkungen einer regelmäßigen Ausbringung der Hemmstoffe und ihre Wirkung auf andere umwelt- und klimawirksamen Emissionen (z.B. Ammoniakemission) sowie iii) zusammenführende und standortdifferenzierende Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Einbeziehung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken, sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten.

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Lachgasemissionen (N2O-Emissionen) der Landwirtschaft sind für rund 80% der gesamten N2O-Emission in Deutschland verantwortlich und für 45% der Treibhausgasemission des Sektors Landwirtschaft. Die größte N2O-Quelle in der Landwirtschaft ist der Einsatz von Stickstoffdüngern (mineralische Dünger und organische Wirtschaftsdünger), der rund 60% der gesamten N2O-Emission der Landwirtschaft verursacht. Bedeutend sind hier sowohl direkte N2O-Emissionen aus gedüngten Böden als auch indirekte N2O-Emissionen, die durch den Austrag von Stickstoffverbindungen (z.B. Nitratauswaschung, Ammoniakemissionen) verursacht werden. Die Minderung dieser Emissionen und die Verbesserung der Effizienz des Stickstoffeinsatzes sind daher vordringliche Maßnahmen für das Einhalten des verbindlichen Emissionsreduktionsziels. Nitrifikationshemmstoffe werden als robuste und skalierbare THG Reduktionsmaßnahme für den Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies eine effiziente, praxisgerechte und umweltschonende Maßnahme zur Verringerung düngungsinduzierter N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird kontrovers diskutiert. Einerseits bestehen Potenziale, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch indirekten (Minderung der Nitratauswaschung) N2O-Emissionen deutlich zu mindern und die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen für eine gesicherte Bewertung in mehreren Punkten wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierende Ergebnisse: i) Bewertung der Wirkung auf die N2O-Jahresemission und Nitratauswaschung, ii) ökologische Langzeitwirkungen einer regelmäßigen Ausbringung der Hemmstoffe und ihre Wirkung auf andere umwelt- und klimawirksamen Emissionen (z.B. Ammoniakemission) sowie iii) zusammenführende und standortdifferenzierende Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Einbeziehung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken, sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten.

Der Nadelblatt-Apoplast der Fichte als Lebens- und Reaktionsraum für autotrophe Nitrifizierer

Eigene Untersuchungen in einem hohen atmogenen N-Eintrag sowie erhöhten NH3- und NO2-Konzentrationen in der Außenluft ausgesetzten Fichtenwald-Ökosystem zeigen erstmals, dass autotrophe Nitrifizierer einen für diese Mikroorganismen zuvor nicht identifizierten Lebensraum, die Phyllosphäre, wahrscheinlich den Nadelapoplasten, besiedeln. Erste Ergebnisse aus in situ-Begasungsexperimenten von Fichtenzweigen dieses Standorts mit NH3 bzw. mit NH3 plus 10 Pa C2H2 (als Inhibitor der Ammoniak-Monooxygenase: AMO) deuten darauf hin, daß die beobachtete NH3-Aufnahme über die Fichtennadeln nicht allein auf pflanzliche Aktivität zurückgeführt werden kann, sondern das autotrophe Nitrifizierer hierzu wesentlich beitragen. Ziel des Vorhabens ist es, unter Einsatz molekularbiologischer und mikroskopischer Techniken (confokales LSM) zum einen die Besiedlung des Nadel-Apoplasten von Fichten durch autotrophe NH3- und NO2-Oxidierern zu charakterisieren, zum anderen die Aufnahme von atmosphärischem NH3 und NO2 in die Nadelblätter in Abhängigkeit von dieser Besiedlung zu quantifizieren. Zu diesem Zweck sollen an zwei unterschiedlich stark atmogenen N-Einträgen ausgesetzten Fichten-Standorten die Nitrifizierer im Nadel-Apoplasten genau lokalisiert und deren Zellzahlen quantifiziert werden. Diese Daten sollen mit Ergebnissen aus NH3-Gaswechselmessungen korreliert werden, die mit bzw. ohne C2H2 als Inhibitor der AMO durchgeführt werden. Darüber hinaus soll die NH3- sowie NO2-Aufnahme an sterilen bzw. mit Nitrifizierern inokulierten Fichtenjungpflanzen parametrisiert sowie im Rahmen von 15NO3-Nachweis in der apoplastischen Waschflüssigkeit die Nitrifiziereraktivität zusätzlich nachgewiesen werden.

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