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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.

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.

Einsatz von Nitrifiziden - C- und N-Umwandlungsprozesse

Nitrifikationsinhibitoren bieten die Moeglichkeit, mineralische N-Duenger und organische Duenger effektiv und umweltschonender (Nitratproblematik) einzusehen. Bisherige und laufende Untersuchungen erstrecken sich auf die Erfassung von Wirkungsparametern in Abhaengigkeit von Boden- und Umweltbedingungen, Bewirtschaftungsmassnahmen ua. Im Rahmen der Grundlagenforschung werden Probleme der N-Dynamik im Boden in Abhaengigkeit von der organischen Duengung (Guelle) sowie generell Fragen der Umsetzung organischer Duenger im Boden bearbeitet.

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.

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.

Biologische Nitrifikationsinhibition für zukunftsfähigen und umwelt-orientierten Pflanzenbau 2030, Biologische Nitrifikationsinhibition für zukunftsfähigen und umwelt-orientierten Pflanzenbau 2030

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

Ziel des interdisziplinären Verbundvorhabens ist die standortdifferenzierte Bewertung des Einsatzes von Nitrifikationsinhibitoren bei der Stickstoffdüngung als Klimaschutzmaßnahme. Das beantragte Projekt der CAU Kiel ist Teil eines Verbundprojektes welches sowohl ein deutschlandweites Netzwerk abgestimmter Feld- (8 Standorte) und Laborversuche (4 Labors) zu den Wirkungen von Nitrifikationsinhibitoren auf die Stickstoffdynamik im Boden, die direkte N2O-Emission, die Nitratauswaschung sowie die Stickstoffeffizienz und die Qualität und Höhe der Erträge als auch integrierte Untersuchungen zu Wirkungen auf das Bodenmikrobiom (Zielorganismen und Nichtzielorganismen), die Verlagerung von Hemmstoffen, die Interaktion mit anderen umwelt- und klimawirksamen Emissionen (Ammoniak, Methan) sowie die ökonomische Bewertung von Nitrifikationshemmstoffen als Klimaschutzmaßnahme umfasst. Das Teilprojekt ist an der Modellierung und Regionalisierung der Wirkungen von Nitrifikationshemmstoffen, die Abbildung möglicher Klimaschutzwirkungen im Treibhausgasemissionsinventar Deutschlands, die zusammenführende Bewertung als mögliche Klimaschutzmaßnahme sowie der Wissenstransfer in die Praxis beteiligt. Es ist federführend bei der Modellierung der Stickstoffauswaschung als Komponente der indirekten THG-Emissionen. Wesentliche Ziele dieses des Projektes sind die standortdifferenzierte Erfassung und Bewertung - des annuellen Effekts von NI auf die direkte N2O Emission, - der Wirkung von NI auf Ammoniakemissionen und auf die Methanaufnahme von Böden, - der Wirkung von NI auf Ertragseffekte (Höhe, Qualität) und die Stickstoffnutzungseffizienz, - der Wirkung von NI auf die annuelle Nitratauswaschung, - der Wirkungen verschiedener Inhibitorprodukte, - der Effektivität von NI nach mehrmaliger und mehrjähriger Anwendung.

Düngemittelzusatzstoffe in Boden und - Experimentelle Untersuchungen und modellbasierte Abschätzung des Transports und Verbleibs von Nitrifikations- und Ureasehemmstoffen in Boden, Grundwasser und Uferfiltrat

Düngemitteln beigemischte Urease- und Nitrifikationsinhibitoren sollen die Pflanzenverfügbarkeit von Stickstoff erhöhen und sollen durch die Hemmung bestimmter mikrobieller bzw. enzymatischer Prozesse zu einer Reduzierung von klimarelevanten Gasemissionen beitragen. Allerdings haben die Stoffe eine biozide Wirkung sowie eine hohe Persitenz in der Umwelt und damit möglicherweise schädliche Einflüsse auf Böden, Grundwasser und Trinkwasserressourcen. In dem Vorhaben soll daher der Verbleib und Transport in Böden anhand von Lysimeter- und Säulenversuchen untersucht werden.?

Maßnahmen zur Minderung direkt und indirekt klimawirksamer Emissionen, die durch Denitrifikation in landwirtschaftlich genutzten Böden verursacht werden, Maßnahmen zur Minderung direkt und indirekt klimawirksamer Emissionen, die durch Denitrifikation in landwirtschaftlich genutzten Böden verursacht werden

Gasförmige Emissionen aus der Denitrifikation (Stickoxid, NO, Lachgas, N2O und molekularer Stickstoff, N2) verursachen pflanzenbaulich relevante Stickstoffverluste (N-Verluste) und direkte N2O-Emissionen. Die Höhe ist extrem variabel und abhängig von Klimafaktoren, Management und Bodeneigenschaften. Pflanzenbauliche Klimaschutzmaßnahmen im Bereich der Düngung, Bodenbearbeitung und Fruchtfolge sind im Hinblick auf die Rolle der Denitrifikation kaum erforscht, da der Prozess komplex geregelt und auf der Feldskala schwer messbar ist. Ziel des vorliegenden Antrags ist es daher, pflanzenbaulich praktikable Minderungsmaßnahmen im Hinblick auf N2- und N2O-Emissionen der Denitrifikation für Ackerbausysteme in Deutschland zu identifizieren. In diesem Teilprojekt werden Feld- und Laborexperimente durchgeführt, um Maßnahmen zur Optimierung der flüssig-organischen Düngung und der Einarbeitung von Ernteresten und Zwischenfrüchten auf ihre Wirksamkeit zur Vermeidung von N-Verlusten aus der Denitrifikation hin zu prüfen. Zur Prüfung der Maßnahmen zur Optimierung der flüssig-organischen Düngung wird in einem Parzellenversuch über mehrere Jahre hinweg der der Effekt der Applikation von Rindergülle in einer Mais-Weizen-Fruchtfolge durch Schlitzen mit oder ohne Nitrifikationsinhibitor bzw. Ansäuerung untersucht. N2 und N2O-Emissionen sowie N-Bilanzverluste werden mit verbesserten 15N-Techniken erfasst, zusätzlich erfasst werden u.a. Ammoniakemission, Nitratauswaschung und N-Aufnahme durch die Pflanze. Um die Einarbeitung von Ernteresten und Zwischenfrüchten zu prüfen werden in voll-faktoriellen Laborinkubationsversuchen die Effekte von Einarbeitungsmethoden sowie der Vorzerkleinerung von Ernteresten und Zwischenfrüchten in Abhängigkeit vom Bodenwassergehalt untersucht.

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