Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
In der Bundesrepublik Deutschland sind die flächenbezogenen Stickstoff (N)-Salden mit etwa 90 bis 100 kg ha-1 a-1 seit Jahren auf zu hohem Niveau; dies führt zu umwelt- und klimarelevanten N-Emissionen sowie zu Konflikten mit dem Trinkwasserschutz.
Hohe N-Überschüsse treten insbesondere in Betrieben und Regionen mit intensiver Tierhaltung und hohem Gülleanfall auf. Langjährig organisch gedüngte Böden können hohe N-Mineralisierungspotenziale aufweisen, die bei der Mineral-N-Düngung oftmals nur unzureichend berücksichtigt werden.
Eine weitere Ursache hoher N-Salden ist die schlageinheitliche N-Düngung auf heterogenen Schlägen. In Niedrigertragszonen kann dies zur N-Überdüngung und hohen N-Verlusten führen; in Hochertragszonen wird das Ertragspotenzial nicht ausgeschöpft oder es kommt zur Abnahme der Boden-N-Vorräte.
Die präzise Bestimmung des Stickstoffdüngebedarfs von Kulturpflanzenbeständen erfordert die Berücksichtigung zahlreicher Einflussfaktoren, vor allem des Ertragspotenzials, der Nährstoffdynamik von Böden, der Pflanzenentwicklung und Nährstoffaufnahme sowie der Witterungsbedingungen in der Vegetationsperiode. Aufgrund der Komplexität der Stickstoffflüsse im System Boden ? Pflanze ? Umwelt, zahlreicher Interaktionen sowie der kleinräumigen Variabilität von Bodeneigenschaften ist eine exakte N-Düngebedarfsermittlung nach wie vor eine Herausforderung und auch mit digitalen Düngesystemen noch nicht optimal gelöst.
Ein Lösungsansatz zur wirksamen Minderung der N-Überschüsse besteht in der Nutzung innovativer Technologien der sensorgestützten Stickstoffdüngung und des digitalen Stickstoffmanagements.
Im Forschungsprojekt wird in Teilprojekt 1 ein sensorgestütztes teilflächenspezifisches N-Düngesystem für die Fruchtart Mais nach dem Verfahren Online + Map-overlay entwickelt. Bisher gab es keine entsprechenden Düngealgorithmen und Düngestrategien für Mais. Mit diesem Düngesystem sollen sowohl (indirekt) die N-Nachlieferung des Bodens als auch die Bodenheterogenität bei der N-Düngung berücksichtigt und dadurch die N-Düngung präzisiert werden.
In Teilprojekt 2 wird das Potenzial der teilflächenspezifischen N-Bilanzierung analysiert. Bisher werden N-Salden nur im Mittel von Ackerschlägen ausgewiesen, wodurch die tatsächlichen N-Verlustpotenziale nur unzureichend erfasst werden. Anhand unterschiedlicher Datenquellen und Analysemethoden (Mähdrescherertragserfassung, Sensordaten, Satellitendaten) werden teilschlagspezifische N-Salden berechnet. Als Einflussfaktoren auf die räumlich variablen N-Salden werden ertragsrelevante Bodenparameter untersucht. Die ökologische Relevanz der teilflächenspezifischen N-Bilanzierung wird bewertet. Die teilflächenspezifische N-Bilanzierung wird in ein digitales Stickstoffmanagementsystem eingebunden.
Beide Teilprojekte und Untersuchungsansätze ? die teilflächenspezifische N-Düngung und die teilflächenspezifische N-Bilanzierung sind eng vernetzt. Beide Ansätze sind in digitale, web-basierte Stickstoffmanagementsysteme integrierbar.
Die Projektziele sind somit (a) die Entwicklung eines Verfahrens zur teilflächenspezifischen sensorgesteuerten Stickstoffdüngung von Mais nach dem Verfahren Online + Map-overlay, (b) die Weiterentwicklung eines webbasierten N-Bilanzierungs- und Managementsystems durch ein GIS-gestütztes Tool zur teilflächenspezifischen N-Bilanzierung, (c) die Kopplung beider Systeme und (d) die Praxiserprobung der neuentwickelten Tools.
<p>In seinen jeweiligen Verbindungen hat Stickstoff vielfältige Wirkungen auf Mensch und Umwelt: Lachgas kann das Klima schädigen, Stickstoffdioxid wirkt gesundheitsschädlich, zu viel Nitrat gefährdet das Grundwasser. Durch menschliche Aktivitäten gelangt zu viel Stickstoff in die Umwelt. Wie können wir Stickstoffüberschüsse reduzieren? Mit diesen Themen befasst sich der multimediale UBA-Umweltatlas.</p><p>Neues Informationsangebot: <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>-Umweltatlas </p><p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umweltatlas/reaktiver-stickstoff/reaktiver-stickstoff">UBA-Umweltatlas</a> ist ein neues interaktives und multimediales Angebot auf der Website des Umweltbundesamtes, das dazu entwickelt wurde, um Fachinformationen zu Umweltthemen in einem grafisch ansprechenden Format für Bürgerinnen und Bürger bereitzustellen.</p><p>Themenschwerpunkt: Reaktiver Stickstoff</p><p>Mit dem Thema „Reaktiver Stickstoff“ werden eine Reihe von brisanten Umweltthemen angesprochen. Über die Belastung der Gewässer durch überschüssigen Stickstoff aus der Landwirtschaft, den Verlust der Artenvielfalt durch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>, die Nitratbelastung des Grundwassers oder die Folgen von hohen Stickstoffoxid-Konzentrationen für die menschliche Gesundheit wird mit aktuellen Daten berichtet und es werden Wege zum eigenen und zum politischen Handeln aufgezeigt.</p><p>Auf rund 80 Seitenansichten erhalten die Nutzerinnen und Nutzer Zugang zu einer Fülle von Daten, Fakten und Bewertungen zu diesem wandelbaren Element, dem reaktiven Stickstoff. Der Umweltatlas Reaktiver Stickstoff ist in fünf Rubriken unterteilt: </p><p>Einfacher Aufbau, attraktives Design und intuitive Bedienung</p><p>Durch eine übersichtliche Navigation und den Einsatz moderner digitaler Medien wie interaktiver Diagramme, Schaubilder, Kartenanwendungen und Zeitstrahlen ermöglicht der Umweltatlas den Nutzerinnen und Nutzern einen schnellen Zugang zu Umweltinformationen und erlaubt tiefreichende Einblicke in komplexe Umweltzusammenhänge. Auf spielerische Art und Weise werden die Anwenderinnen und Anwender an neue Themen herangeführt und erhalten über Verlinkungen Zugang zu externen Fachportalen und weiterführenden Angeboten.</p>