SmartMaN2agement

Ammoniak (NH3) und Lachgas (N2O) stellen neben molekularem Stickstoff  (N2)  die  wichtigsten  gasförmigen  Stickstoffverluste  in der Landwirtschaft dar. Ausgewaschenes Nitrat kann eine Grundwasserverunreinigung und/oder Eutrophierung von Oberflächengewässern verursachen. Intensiv bewirtschaftete Ackerflächen sind die wichtigste Quelle für Nitratauswaschung. Denitrifikation ist ein weiterer Prozess des N-Verlustes in der Landwirtschaft. Hierbei bildet sich Lachgas (N2O), ein Treibhausgas, das ein höheres Treibhauspotenzial als CO2 hat. Die Stickstoffüberschüsse, die N2O- und NH3-Emissionen sowie die N-Auswaschung von mineralischem N im Boden (Nmin) können durch eine vorausschauende und standortangepasste Bewirtschaftung gesenkt werden. Das Ziel des Projekts ist es, die N-Verluste an mehreren Standorten in Deutschland zu quantifizieren und die Auswirkungen landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsstrategien (z.B. Fruchtfolge, Zwischenfrüchte, Düngung) auf den N-Verlust durch die Kombination von vier bis sechs langjährigen Feldversuchen und prozessbasierten Pflanzenwachstumsmodellen zu bewerten. Die konkreten Ziele des Projektes sind 1) den C-/N-Kreislauf und die Verluste (insbesondere die Art der N-Verluste und Rahmenbedingungen für das Eintreten der Verluste) besser zu verstehen, 2) die vielen Daten der unterschiedlichen Standorte zu verwenden, um das Modell robust zu kalibrieren und validieren, 3) Managementszenarien (Fruchtfolgen, Zwischenfrüchte, organische und anorganische Düngung) und deren Auswirkungen auf N-Verluste zu messen und zu simulieren, um die Wirksamkeit von Maßnahmen standortdifferenziert und unter verschiedenen Wetterbedingungen zu quantifizieren, sowie 4) Emissionsminderungspotentiale unterschiedlicher Bodenmanagementstrategien auf-zuzeigen, um modellgestützte deutschlandweite Handlungsempfehlungen für ein klimaschonendes Stickstoffmanagement zu ermöglichen. In dem vorgestellten modellbasierten Ansatz wird die Modellplattform SIMPLACE für die Erstellung von prozessbasierten Simulationsmodellen verwendet, welche den täglichen Nährstoffumsatz im Boden, den Nitrateintrag ins Grundwasser, die N2O-Emissionen in Abhängigkeit von den Bodeneigenschaften sowie das Pflanzenwachstum und die N-Aufnahme simuliert. Die Regionalisierung erfolgt auf Basis von vorhandenen Bodencharakteristika der Bodenzustandserhebung des Thünen Instituts sowie extrapolierte Wetterdaten. Die Modellvalidierung erfolgt an unabhängigen Datensätzen der vorgestellten Versuchsstandorte. Die Ergebnisse erlauben eine Quantifizierung von Stickstoffemissionen und der  Wirkung von Ammoniak- und Lachgasminderungsmaßnahmen sowie die Wirkung verschiedener Maßnahmen auf die Stickstoffeffizienz und den Ertrag.

Dr. Sabine Seidel

Sofia Hadir

Prof. Dr. Nicolas Brüggemann, Forschungszentrum Jülich IBG-3
Dr. Norman Gentsch, Leibniz Universität Hannover
Prof.Dr. Miriam Athmann, Universität Kassel
Prof. Dr. Timo Kautz, Humboldt-Universität zu Berlin