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Anpassung der N-Düngung an die Variation in Ertragspotential und Nachlieferung in der Teilfläche, Teilprojekt F

Anpassung der N-Düngung an die Variation in Ertragspotential und Nachlieferung in der Teilfläche, Teilprojekt E

Standortdifferenzierte Modellierung der N-Dynamiken zur Verringerung der gasförmigen N-Emissionen und weiterer N-Verluste im Pflanzenbau, Standortdifferenzierte Modellierung der N-Dynamiken zur Verringerung der gasförmigen N-Emissionen und weiterer N-Verluste im Pflanzenbau

Das übergeordnete Ziel des Verbundprojekts besteht in der Verringerung der N2O- und NH3-Emissionen sowie der N-Auswaschung durch eine vorausschauende, informierte und standortangepasste Bewirtschaftung im Pflanzenbau. Das spezifische Ziel des Teilprojekts 'Dauerfeldversuch Thyrow' liegt in der Quantifizierung der Wirkung von organischer und mineralischer N-Düngung auf gasförmige N-Verluste an einem aus pflanzenbaulicher Sicht ungünstigem Standort mit ton- und humusarmen Oberböden. Der Standort repräsentiert typische Anbaubedingungen der Norddeutschen Jungmoränenlandschaft mit trocken-warmen diluvialen Böden des Ostdeutschen Tieflands. Das Corg-Niveau im Boden des Dauerfeldversuchs ist inzwischen stark differenziert (ca. 0,3 % - 1,1 %), so dass langfristige Effekte der Düngungsvarianten sehr gut abgebildet werden können. Die Varianten mit Oderbruchboden ermöglichen den Vergleich verschiedener Bodentexturen bei gleichen Klimabedingungen bzw. gleicher Bewirtschaftung.

Anpassung der N-Düngung an die Variation in Ertragspotential und Nachlieferung in der Teilfläche, Teilprojekt A

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

Die Landwirtschaft ist für etwa 80% der gesamten N2O-Emissionen in Deutschland und für 45% der Treibhausgasemissionen (THG) aus dem Agrarsektor verantwortlich. Die größte N2O-Quelle in der Landwirtschaft ist der Einsatz von Stickstoffdüngern (Mineraldünger und organischer Dünger, einschließlich Biogasgärresten), der ca. 60% der gesamten N2O-Emissionen aus der Landwirtschaft verursacht. Dabei sind sowohl direkte N2O-Emissionen aus den gedüngten Böden als auch indirekte N2O-Emissionen durch die Freisetzung reaktiver Stickstoffverbindungen (z.B. Auswaschung von Nitrat, Emission von Ammoniak) von Bedeutung. Die Verringerung dieser Emissionen und die Verbesserung der Effizienz der Stickstoffnutzung sind unerlässliche Maßnahmen, um die in internationalen Vereinbarungen festgelegten Emissionsminderungsziele für den Agrarsektor zu erreichen. Nitrifikationshemmer werden als robuste und skalierbare Maßnahme zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen im Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies jedoch eine effiziente, praktikable und umweltverträgliche Maßnahme zur Reduzierung der düngemittelbedingten N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird in Wissenschaft, Politik und Praxis kontrovers diskutiert. Einerseits besteht das Potenzial, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch die indirekten N2O-Emissionen deutlich zu reduzieren und damit die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierte Ergebnisse, die NI-Effekte unter mehreren Gesichtspunkten verlässlich bewerten: i) die standortdifferenzierten jährlichen N2O-Emissionen und Nitratauswaschungen, ii) die ökologische Langzeitwirkung der Hemmstoffe und ihr Einfluss auf andere umwelt- und klimawirksame Emissionen (z.B. Ammoniakemissionen) und iii) die Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Berücksichtigung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten.

MINCA - MItigation der StickstoffbelastuNg auf der CAtchment-Skala

Die Intensivierung der Landwirtschaft und insbesondere der Einsatz von Düngemitteln ist der Schlüssel zur Ernährungssicherung einer wachsenden Weltbevölkerung. Der im Dünger enthaltene Stickstoff geht jedoch nicht nur in die pflanzliche Biomasse ein und wird schließlich geerntet, sondern wird auch als reaktiver Stickstoff (Nr) über verschiedene gasförmige und hydrologische Pfade in die Umwelt abgegeben. Dies führt zu gravierenden Umweltproblemen wie Eutrophierung, Treibhausgasemissionen oder Grundwasserverschmutzung. Wir gehen davon aus, dass wissenschaftlich fundierte Stickstoffminderungsstrategien es ermöglichen, die N2O- und NH3-Emissionen zu reduzieren und die NO3-Einträge in die Gewässer zu verringern, während die Erträge erhalten bleiben. Ziel des MINCA-Projekts ist daher die Etablierung eines gekoppelten, prozessbasierten hydro-biogeochemischen Modells zur Identifizierung von Feldbewirtschaftungsstrategien zu nutzen, die es ermöglichen, den Nr-Überschuss zu reduzieren und damit die N-Belastung in landwirtschaftlich dominierten Landschaften zu mindern. Unser besonderes Interesse gilt den Nr-Umwandlungsmechanismen an den Schnittstellen von Feldern, Grundwasser, Uferzone und Bächen. Um das derzeit begrenzte Verständnisses der zeitlichen und räumlichen hydro-biogeochemischen Flüsse bei der Nr-Transformation in der Landschaft zu überwinden, werden wir innovative Feldexperimente mit einem prozessbasierten Modellierungsansatz kombinieren. Der N-Zyklus in hydro-biogeochemischen Modellen ist jedoch komplex und die Validierung der zugrunde liegenden Prozesse datenintensiv. Die Messungen werden daher auf vier verschiedenen landwirtschaftlichen-, einem Grünland- und einem Waldgebiet durchgeführt. MINCA besteht aus vier eng miteinander verbundenen Arbeitspaketen (WP). In WP1 werden bereits laufende Messung der Wasser- und Stickstoffflüsse im Vollnkirchener Bach Studiengebiet beschrieben. Die bereits relativ umfangreichen kontinuierlichen Messungen, z.B. N2O-Emissionen, Bodenfeuchte, Abfluss und Gewässerqualität, sollen durch weitere Messungen wie NO3-Auswaschung und -Konzentrationen, saisonale Blattflächenindices, Erträge, Biomasse und deren C- und N-Gehalt ergänzt werden. Zusätzlich werden 15N2O und 15NO3 Isotopomer in Feldkampagnen gemessen. Komplexe Messungen für Modellversuche in WP1, modellbasierte hochskalierungs-Methoden im Rahmen von WP2 und Parameterreduktion, Unsicherheitsanalyse und Prozessplausibilitätsprüfung von WP3 erlauben es uns zu erkennen, wann und wo N-Belastung in der Landschaft auftreten. Dieses vertiefte Wissen wird die Grundlage für die Entwicklung von wissenschaftlich fundierten Mitigationsszenarien im WP4 bilden. Das gekoppelte Modell wird im Echtzeit-Modus ausgeführt, um die vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft erstrebten Zielwerte von reduziertem Nr-Überschuss zu erreichen. Maßgeschneiderte in-situ-Experimente zu N2O-Emissionen und NO3-Auswaschung werden die Wirksamkeit des Minderungspotenzials aufzeigen.

Nitratbelastete Gebiete nach § 13aDüV

Die Nitratkulisse nach § 13a DüV (2021) informiert über alle mit Nitrat belasteten Gebiete, welche mit Inkrafttreten der BbgDüV (2022) und BbgDüV AendVO (2023) ausgewiesen wurden. Auf diesen ausgewiesenen Flächen gelten die abweichenden oder ergänzenden Anforderungen nach § 13a (2) DüV, § 1 BbgDüV AendVO (2023) in der ab dem 01.01.2024 geltenden Fassung. Gebiete mit einem Niederschlag größer gleich 550 mm sind in der vorliegenden Fachkulisse zur Umsetzung der Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021) separat dargestellt. Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt. Die Nitratkulisse nach § 13a DüV (2021) informiert über alle mit Nitrat belasteten Gebiete, welche mit Inkrafttreten der BbgDüV (2022) und BbgDüV AendVO (2023) ausgewiesen wurden. Auf diesen ausgewiesenen Flächen gelten die abweichenden oder ergänzenden Anforderungen nach § 13a (2) DüV, § 1 BbgDüV AendVO (2023) in der ab dem 01.01.2024 geltenden Fassung. Gebiete mit einem Niederschlag größer gleich 550 mm sind in der vorliegenden Fachkulisse zur Umsetzung der Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021) separat dargestellt. Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt. Die Nitratkulisse nach § 13a DüV (2021) informiert über alle mit Nitrat belasteten Gebiete, welche mit Inkrafttreten der BbgDüV (2022) und BbgDüV AendVO (2023) ausgewiesen wurden. Auf diesen ausgewiesenen Flächen gelten die abweichenden oder ergänzenden Anforderungen nach § 13a (2) DüV, § 1 BbgDüV AendVO (2023) in der ab dem 01.01.2024 geltenden Fassung. Gebiete mit einem Niederschlag größer gleich 550 mm sind in der vorliegenden Fachkulisse zur Umsetzung der Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021) separat dargestellt. Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt.

WFS Nitratbelastete Gebiete § 13aDüV

Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt.

Gebiete innerhalb der Nitratkulisse kleiner 550 mm langjähriges Niederschlagsmittel

Zur Erfüllung des Ziels der Düngeverordnung (DüV) des Bundes vom 26.05.2017 (BGBl. I S. 1305), zuletzt geändert am 10.08.2021 (BGBl. I S. 3436), die den ressourcenschonenden Einsatz von Pflanzennährstoffen und die Erfüllung der Anforderungen des Gewässerschutzes vorsieht, ist am 30.11.2022 die Erste Verordnung zur Änderung der Thüringer Düngeverordnung (ThürDüV) in Kraft getreten. In Thüringen ist eine Gebietskulisse zum Schutz der Gewässer vor Verunreinigung durch Nitrat (Nitratkulisse) ausgewiesen um den Nährstoffeintrag aus der Landwirtschaft in diesen belasteten Gebieten zu senken. Nach § 13a Abs. 2 Nr. 7 DüV dürfen in diesen Gebieten Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff im Falle des Anbaus von Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 01.02. nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut und nicht vor dem 15.01. umgebrochen wurde. Davon ausgenommen sind Flächen, auf denen Kulturen nach dem 01.10. geerntet werden und Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 mm beträgt. Die ausgewiesenen landwirtschaftlichen Flächen mit einem langjährigen mittleren Jahresniederschlag kleiner 550 mm sind die Referenzparzellen entsprechend der Thüringer Verordnung zur Umsetzung der gemeinsamen Agrarpolitik in der jeweils gültigen Fassung, die durch den Feldblock identifiziert werden. Landwirtschaftliche Flächen, die zu mindestens der Hälfte ihrer Fläche in dem vom Deutschen Wetterdienst ausgewiesenem Gebiet liegen, bilden die Gebiete mit langjährigem mittleren Jahresniederschlag kleiner 550 mm. Die Gebiete basieren auf der Bereitstellung des 30-jährigen Mittels (1991-2020) zum langjährigem mittleren Jahresniederschlag kleiner 550 mm. Diese behalten voraussichtlich für das aktuelle Jahrzehnt ihre Gültigkeit. Die Ausweisung dieser Gebietskulisse ist an die Nitratkulisse gebunden und wird nur für die betroffenen Feldblöcke angegeben. Die Geodaten der betroffenen Referenzparzellen werden jährlich zum 01.02. berechnet und in digitaler Form im Geoportal Thüringen veröffentlicht.

Optimierung und Fertigung eines seriennahen Prototyps zur präzisen Platzierung von Flüssigsubstraten in Böden mit Prüfung der Effizienzsteigerung bei Stickstoff, Teilprojekt E

Der in der Landwirtschaft eingesetzte Stickstoffdünger bildet einen zentralen Baustein, um ein stabiles Pflanzenwachstum zu garantieren. Für die landwirtschaftlichen Betriebe bedeutet dies die Sicherung der Erträge und der Wirtschaftlichkeit. Dem entgegen stehen die bekannten negativen Auswirkungen der Stickstoffmengen, welche nicht durch die Pflanze aufgenommen werden, sondern entweder ausgewaschen werden und die Nitratwerte in Gewässern erhöhen oder in Form von Ammoniak oder Lachgas ausgasen und den Klimawandel begünstigen. Im Vorhaben LiqInject wird ein Gerät entwickelt und zur Serienreife geführt, welches durch ein geeignetes Ausbringverfahren - die Ablage des Düngers in einem tiefen und abgeschlossenen Depot - die negativen Auswirkungen minimiert und durch die Erhöhung der Effizienz gleichzeitig eine Reduktion der eingesetzten Düngermenge ermöglicht. Zudem wird die Durchwurzelung der Pflanzen angeregt und damit die Trockenresistenz des Bestands gestärkt. Zum Erreichen des Projektziels sind insgesamt vier Arbeitspakete geplant: AP 1- Die Etablierung eines Parzellenversuchsgeräts als Vorarbeit zur Durchführung der pflanzenbaulichen Versuche zum wissenschaftlichen Nachweis der angesprochenen Vorteile in der landwirtschaftlichen Praxis in AP 4. Die nach dem aktuellen Stand der Vorarbeiten bestehenden technischen Lösungen werden optimiert und unter AP 2 zu einem serienreifen Produkt weiterentwickelt. Die dazu nötige Applikationstechnik wird im AP3 konzipiert und aufgebaut. Als Ergebnis liefert die Durchführung des Projekts ein für Landwirte und Lohnunternehmer zur Verfügung stehendes Gerät zur Depotdüngung mit flüssigen Substraten, welches bei minimalen negativen Auswirkungen gleichzeitig eine gesteigerte Effizienz, Ertragsstabilität und Wirtschaftlichkeit bietet.

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