IBAN

Integrative Betrachtung von Stickstoff-Umsatzprozessen zur Optimierung der Stickstoffeffizienz

Sie wollen beim Projekt mitwirken?

Aktuell suchen wir Biogasbetriebe, die uns für einzelne Schläge, alle N-relevanten Daten für einen Zeitraum von etwa 5-10 Jahren zur Verfügung stellen. Für Ihren Aufwand werden Sie entschädigt.

Oder Sie nehmen an unserer Umfrage für Biogasanlagenbetreiber teil, so fließen Ihre Erfahrungen in unsere Empfehlungen ein. Dafür füllen sie den Fragebogen (N-Effizienz_JLU_IBAN) aus und schicken ihn an iban oder per Post an:

Beatrice Tobisch, Professur für ökologischen Landbau, Justus-Liebig-Universität Giessen, Karl-Glöckner-Str. 21 C,35394 Gießen

Mehr Infos gibt es im Kurzfilm zum Projekt

Hintergrund

Stickstoff (N) ist für landwirtschaftliche Kulturen ein unverzichtbarer Nährstoff und spielt eine zentrale Rolle beim Pflanzenwachstum und der Ertragsbildung. Obwohl unsere Atmosphäre aus rund 78 % Stickstoff besteht, kann dieser Stickstoff von den meisten Pflanzen nicht zur Ernährung verwendet werden. Deshalb werden im Ackerbau teils große Mengen an pflanzenverfügbarem Stickstoff (v.a. Nitrat & Ammonium) gedüngt, um hohe Biomasse- und Kornerträge zu erreichen oder Qualitätskriterien (z.B. Proteingehalt beim Weizen) zu erfüllen.

Herausforderung

Gerade bei der N-Düngung treten jedoch häufig auch erhebliche Nährstoffverluste auf, die sowohl einen wirtschaftlichen Verlust darstellen, weil ein wertvoller Pflanzennährstoff verloren geht, aber auch zu Umweltschäden führen. So kann Stickstoff zum einen in der Form von Nitrat aus den Böden ausgewaschen werden, auf diesem Weg bis in das Grundwasser gelangen und so die Gesundheit von Mensch und Tier gefährden. Zum anderen können gasförmige Verluste verschiedener Stickstoffformen (Ammoniak (NH₃), Lachgas (N₂O), elementarer N₂) aus dem Boden auftreten. Bei N₂O handelt es sich um ein starkes Treibhausgas, welches große Auswirkungen auf den Klimawandel hat. Aus sowohl wirtschaftlichen als auch ökologischen Gründen besteht daher ein großes Interesse, diese Stickstoffverluste zu minimieren. Politisch wurde auf diese Problematik mit mehreren Novellierungen der Düngeverordnung (DüV) reagiert, durch welche die Düngung und vor allem die organische Düngung zunehmend eingeschränkt und reglementiert wird. Durch eine Steigerung der N-Effizienz kann eine ausreichende N-Versorgung der Kulturpflanzen trotz geringerer Düngung sichergestellt werden.

Geplante Innovation und Zielsetzung

Das dreijährige Projekt IBAN soll dazu beitragen, die Stickstoffverlustwege im Pflanzenbau zu ermitteln und Strategien zur Erhöhung der N-Nutzungseffizienz zu ermitteln, die neben der guten fachlichen Praxis zusätzliches Verbesserungspotential bieten.

Ein wichtiges Ziel dabei ist, den Praktikern eine verbesserte, wissenschaftlich abgestützte Düngebedarfsermittlung zur Verfügung zu stellen, welche dem Fruchtfolgeaspekt oder dem Einsatz von effizienzsteigernden Zusätzen wie Ureasehemmern, Nitrifikationsinhibitoren oder anderen Gülleadditiven stärker Rechnung trägt.

Der Fokus des Projekts soll dabei auf verschiedenen Biogasfruchtfolgen liegen, da die Biogasfruchtfolgen häufig mit Düngestrategien verbunden sind, in denen größere Mengen an Düngemitteln für den Anbau von nährstoffintensiven Energiepflanzen eingesetzt werden.

Durchführung

Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der JLU, dem KIT und dem Fachverband Biogas e.V.. Es unterteilt sich in drei Arbeitspakete.

Arbeitspaket 1: Untersuchung verschiedener N-Managementstrategien in der Praxis

In dem ersten Arbeitspaket sollen Biogasbetriebe aus ganz Deutschland hinsichtlich ihrer N-Düngestrategie befragt werden. Dies soll die Datenlage für die Düngebedarfsermittlung verbessern. Hierzu sollen ein möglichst effektives N-Management, mögliche Verlustpfade und Lücken bei der Düngebedarfsermittlung sowie Schwachstellen im Düngemanagement identifiziert und untersucht werden. Dabei werden schlagspezifisch unter anderem N-Bilanz, Düngestrategien, Humusgehalt und Fruchtfolge betrachtet. Es wird davon ausgegangen, dass die etablierte fachliche Praxis die Düngenutzungseffizienz in den letzten Jahren erhöht hat. Zusätzlich sollen auch andere Aspekte untersucht werden, beispielsweise die Rolle von Leguminosen in der Fruchtfolge für die N-Salden. Das zweite Ziel ist demnach, die Datenlage der N-Nutzungseffizienz im Hinblick auf Leguminosen in Fruchtfolgen zu ergänzen. Um dies zu erreichen werden die teilnehmenden Betriebe in zwei Kategorien – Betriebe mit mindestens 20 % Leguminosenanteil in der Fruchtfolge und solche mit geringem bis keinem Leguminosenanbau – unterteilt, wobei darauf geachtet wird, dass Betriebe aus ähnlichen Bodenklimaräumen stammen, um diese Faktoren weitestgehend ausschließen zu können. Diese betriebsspezifischen Ergebnisse werden den teilnehmenden Betrieben im Anschluss an das Projekt zur Verfügung gestellt. Es finden zudem drei Workshops (zu Beginn, Mitte und Ende des Projekts) statt, an denen Erkenntnisse zwischen den Landwirten, sowie zwischen Praxis und Forschung ausgetauscht werden sollen.

Arbeitspaket 2: Feldversuche zu N-Verlusten in verschiedenen Bewirtschaftungssystemen

Auf dem Lehr- und Versuchsbetrieb Gladbacherhof der Universität Gießen werden verschiedene Düngestrategien sowie der Einfluss langjähriger organischer Düngung und langjährigem Leguminosenanbau im Hinblick auf die N-Verluste untersucht. Dabei werden sämtliche Verluste (Nitrat, Ammoniak, Lachgas und elementarer Stickstoff) im Feld unter Praxisbedingungen erfasst und durch detaillierte Untersuchungen an intakten Boden-Pflanzen-Säulen ergänzt. Aufgrund der aufwändigen und analytisch anspruchsvollen Messungen wurden bisher in nur wenigen Untersuchungen all diese Verlustpfade gleichzeitig untersucht. Zudem sollen in den Versuchen unterschiedliche innovative Düngezusätze und deren Wirkung im Hinblick auf die Vermeidung von N-Verlusten untersucht werden.

Arbeitspaket 3: Umsetzen der Erkenntnisse für optimiertes N-Management

In diesem Arbeitspaket sollen die Erkenntnisse aus den Arbeitspaketen 1 & 2 zusammengeführt werden. Die Daten sollen in ein Computermodell überführt werden, welches eine verbesserte Düngebedarfsermittlung ermöglicht. Zudem sollen anhand des Modells für die Praxis Düngebedarfskarten für bestimmte Fruchtfolgen erstellt und zur Verfügung gestellt werden und dadurch standortspezifisch Möglichkeiten aufzeigen, um die N-Effizienz zu steigern. Die Ergebnisse des Projekts werden sowohl wissenschaftlich als auch praxisorientiert veröffentlicht.

Publikationen