MinDen - Maßnahmen zur Minderung von Emissionen aus der Denitrifikation

Hintergrund und Zielsetzung

Gasförmige Emissionen aus der Denitrifikation: Lachgas (N₂O), Stickoxid (NO) und molekularer Stickstoff (N₂), verursachen pflanzenbaulich relevante Stickstoffverluste und direkte Emissionen. Die Höhe der Emissionen ist sehr variabel und von Bewirtschaftung, Bodeneigenschaften und Klimafaktoren abhängig. Aktuell sind pflanzenbaulich praktikable Maßnahmen zur Minderung von direkten und indirekten Emissionen aus der Denitrifikation kaum erforscht, insbesondere da der komplexe Prozess auf der Feldskala schwer messbar ist. Neben der Feldskala, können Denitrifikationsverluste können auch durch Modelle quantifiziert werden, diese sind jedoch häufig noch unsicher und unzureichend im Hinblick auf N₂-Verluste validiert. Ziel des Verbundprojektes ist es daher pflanzenbaulich praktikable Minderungsmaßnahmen im Hinblick auf N₂ und N₂O-Emissionen der Denitrifikation für Ackerbausysteme in Deutschland zu identifizieren, indem der Kenntnisstand zu denitrifikativen Stickstoff-Verlusten durch Feld- und Laborexperimente verbessert und zur Parametrisierung, Validierung und Anwendung von Simulationsmodellen eingesetzt wird.

Zielgruppe

Wissenschaft, regulierende Behörden, Landwirtschaftliche Beratung, Landwirtschaftliche Praxis

Vorgehensweise

Im Verbundprojekt MinDen werden Denitrifikationsverluste in den Bereichen Düngung, Bodenbearbeitung, Fruchtfolge auf der Feld- und Laborskala experimentell untersucht und modelliert.

Im Arbeitsbereich Experimente werden unterschiedliche Feld- und Laborexperimente durchgeführt, um Maßnahmen zur Optimierung der flüssig-organischen Düngung, der Bodenbearbeitung und der Einarbeitung von Ernteresten und Zwischenfrüchten auf ihre Wirksamkeit zur Vermeidung von N-Verlusten aus der Denitrifikation zu untersuchen. Im Feldexperiment zur Optimierung der flüssig-organischen Düngung wird der Effekt von unterschiedlichen Gülleausbringungstechniken auf die gasförmigen N-Verluste (N₂O, N₂, NO, NH₃), N-Auswaschung und N-Aufnahme an drei Standorten in einer Mais-Weizen-Fruchtfolge untersucht. Der Einfluss der Vorbehandlung und Einarbeitungstiefe flüssig-organischer Dünger auf N₂- und N₂O-Emissionen nach Applikation in Abhängigkeit vom Bodenwassergehalt wird in Laborversuchen geprüft. Die Maßnahme zur Optimierung des Bodenbearbeitungssystems wird an Monolith-Lysimetern aus einem Dauerbodenbearbeitungsversuch in einer Getreidefruchtfolge auf N₂- und N₂O-Emissionen sowie ihre Regelgrößen untersucht. Um die Einarbeitung von Ernteresten und Zwischenfrüchten zu prüfen werden Laborinkubationsversuche zum Effekt von Einarbeitungsmethoden und Vorzerkleinerung von Zwischenfrüchten in Abhängigkeit vom Bodenwassergehalt durchgeführt.

Im Arbeitsbereich Modellierung werden die biogeochemischen Modelle LDNDC, DNDC-CAN und MONICA mit vorhandenen Messdaten, sowie gezielt durchgeführten Feldexperimenten weiterentwickelt und verbessert. Die verbesserten Modelle werden als Modellensemble verwendet, um ein deutschlandweites Kataster für N-Verluste aus landwirtschaftlich genutzten Böden zu berechnen und dabei Minderungspotentiale auf regionaler und nationaler Ebene räumlich und zeitlich zu bewerten.

Anschließend erfolgt die zusammenführende Bewertung der Ergebnisse aus den Arbeitsbereichen Experimente und Modellierung und der Wissenstransfer der Ergebnisse in Beratung, Praxis, Behörden und Politik.