Nährstoffe. Kommen wir im Jahr 2025 zu geschlossenen Nährstoffkreisläufen? Jutta Rogasik und Ewald Schnug

Transkript

1 Nährstoffe Kommen wir im Jahr 2025 zu geschlossenen Nährstoffkreisläufen? Jutta Rogasik und Ewald Schnug

2 Was sind geschlossene Nährstoffkreisläufe?

3 Natürliche Ökosysteme zeichnen sich durch weitgehend geschlossene Nährstoffkreisläufe aus. Durch die weitgehende Entkoppelung von Tierhaltung und Pflanzenproduktion sind die Nährstoffkreisläufe in der Landwirtschaft einerseits überfrachtet, andererseits völlig offen, so dass der mit dem Verkauf pflanzlicher Produkte verbundene Nährstoffexport durch Düngerzukauf ausgeglichen werden muss. Sinnvolle Gestaltung der globalen Stoffkreisläufe!!!

4 N Stickstoff Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossener N-Kreislauf? NEIN hohe N-Überschüsse NH 3 - und N 2 O Emission NO 3 Auswaschung N-Eutrophierung Treibhauseffekt Akzeptable N- Bilanz-Überschüsse Flächenbilanz < 40kg ha -1 N Gesamtbilanz < 80kg ha -1 N N-Effizienz unbefriedigend! Flächenbilanz 60% Gesamtbilanz 30% Verbesserung der N-Effizienz

5 Schema des N-Kreislaufes

6 Einfluss von Bodenbearbeitung und Düngung auf Ertrag und Qualität von Zuckerrüben

7 N min -Konzentration im Bodenprofil als Funktion der N-Bilanzsalden (Müncheberg, V140/00, 0-50cm) 20 N min [mg kg -1 ] 15 y = 5,72 + 0,111x r = 0, ungedüngt NPK NPK+Stm 1 NPK+Stm 2 NPK+Stroh N - Bilanzsaldo [kg ha -1 ]

8 Einfluss der Bodenbearbeitungsintensität auf umweltrelevante Bodeneigenschaften

9 Stickstoffeffizienz [%] N-Effizienz für Flächen- und Gesamtbilanz in Deutschland Flächenbilanz Gesamtbilanz

10 Stickstoffflächenbilanz der Bundesrepublik Deutschland und Möglichkeiten der Reduzierung des Stickstoffüberschusses Parameter Reduktionsszenario N-Input [kg ha -1 ] 210,5 212,0 204,5 Dünger Mineraldünger organische Stoffe Input tierischer Exkremente Anfall tierischer Exkremente Lager- und Ausbringverluste Sonstige N-Input Deposition Biologische N-Fixierung Saat- und Pflanzgut 105,0 103,1 1,9 67,0 87,9 21,0 38,5 23,0 14,3 1,2 N-Output [kg ha -1 ] 111,2 113,3 110,5 2,8 60,9 80,2 19,4 37,8 23,0 13,6 1,2 128,9 105,0 105,0 0-5 % -100 % 62,8 80,2 17,4-10 % 36,7 21,9 13,6 1,2 128,9-5 % Feldfrüchte Futterpflanzen Koppelprodukte 51,1 58,9 1,2 N-Saldo [kg ha -1 ] 99,3 65,8 61,7 1,4 83,1 65,8 61,7 1,4 75,6-10 %

11 N-Saldo [kg ha -1 ] Entwicklung der N-Bilanzsalden für Flächen- und Gesamtbilanz Bundesrepublik Deutschland 150 Gesamtbilanz: y = -7,13ln(x) r 2 = 0,48 Prognose kg ha -1 N Flächenbilanz: y = -9,71ln(x) r 2 = 0,75 31 kg ha -1 N

12 N Stickstoff Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossener N-Kreislauf? NEIN hohe N-Überschüsse NH 3 - und N 2 O Emission NO 3 Auswaschung N-Eutrophierung Treibhauseffekt Akzeptable N-Bilanzüberschüsse Flächenbilanz < 40kg ha -1 N Gesamtbilanz < 80kg ha -1 N N-Effizienz unbefriedigend! Flächenbilanz 60% Gesamtbilanz 30% Verbesserung der N-Effizienz

13 P Phosphor Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossener P-Kreislauf? JA hohe P-Überschüsse in Veredlungsbetrieben P-Eutrophierung und Verlagerung im Boden P-Verluste durch Erosion und Runnoff ausgeglichene P-Bilanz, aber P ist eine sehr knappe Ressource Rückführung von P aus Sekundärrohstoffen P-Eutrophierung von Oberflächen- und Grundwasser Ressourcenvergeudung

14 Phosphorbilanzen für drei Betriebstypen Durchschnittswerte in kg ha -1 P für die Wirtschaftsjahre 1995/96 Marktfrucht Futterbau Veredlung Zufuhr gesamt Entzug durchmarktprodukte Überschuss Hans-Georg Frede, 2003

15 P DL [mg kg -1 Boden] Beziehung zwischen kumulativem P-Bilanzüberschuss und Gehalt des Bodens an DL-löslichem P (0-25 cm Bodentiefe, kumulativ 25 Versuchsjahre) V 140/01 V 140/02 V 140/03 V 140/ y = 0,0622x + 60,6 r 2 = 0,9206 n = P-Bilanzüberschuss [kg ha -1 ]

16 kg ha -1 P Phosphor: Bilanzparameter für die Bundesrepublik Deutschland P Input P mineralisch P organisch P Output Ackerfrüchte Futterpflanzen Jahre

17 Phosphoreintrag [t a -1 P] P-Einträge in die Gewässer Deutschlands (nach Behrendt et al., 1999) t a -1 P Reduktion -60% t a -1 P Kläranlagen Urbane Flächen Industrie Erosion Grundwasser Runoff Dränage Deposition

18 P Phosphor Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossener P-Kreislauf? JA hohe P-Überschüsse in Veredlungsbetrieben P-Eutrophierung und Verlagerung im Boden P-Verluste durch Erosion und Runnoff ausgeglichene P-Bilanz, aber P ist eine sehr knappe Ressource Rückführung von P aus Sekundärrohstoffen P-Eutrophierung von Oberflächen- und Grundwasser Ressourcenvergeudung

19 Ca Calcium Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossener Ca-Kreislauf? Abnehmender Trend in der Kalkung des Ackerlandes trotz hoher unvermeidbarer Ca- Verluste (bis 380 kg ha -1 ) CaO [10 6 t] 3,0 Ausgewogene Ca-Bilanzen Kationenbelegung ist Indikator für Ca- Bedarfsermittlung 2,0 NEIN 1,0 0 Verschlechterung der Bodenstruktur geringere Infiltrationsraten Bodenversauerung CaCO 3 [t ha -1 a -1 ]

20 C org - Gehalt [%] C org Humus Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossener C-Kreislauf? Bewirtschaftungsbedingter Humusabbau 5 4 Waldboden Zunahme der konservierenden Bodenbearbeitung Profiltiefe 0-30 cm cm Profiltiefe: 0-12 cm cm 3 2 Waldrodung langjährige Ackernutzung konservierende BB konventionelle BB NEIN 1 0 N-Austrag in Hydround Atmosphäre Quantifizierung der C- Senken- und Quellenpotentiale Minimierung des Treibhauseffektes C org [%] Humusbilanzierung ist integraler Indikator für Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit

21 Cd, Cr, Cu, Zn Schwermetalle Ackerbau und Umwelt heute 2025? Geschlossene SM- Kreisläufe? JA deutliche Reduktion des Schadstoffeintrages erreicht Aber: Eintrag > Austrag Gesamteintrag von Cd in das System Boden-Pflanze- Tier/Mensch Düngemittel 30 % Deposition 50 % Wirtschaftsdünger 14 % Umsetzung des Vorsorgeprinzip Keine Anreicherung von Schwermetallen im Boden Verzicht auf schwermetallhaltige Leistungsförderer in der Tierernährung

22 Schwermetalleinträge und -entzüge Schwermetall Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 0,15 6,1 2,9 0,0 1,5 0,24 4,5 Eintrag g ha -1 a -1 (Düngemittelfracht von 50 kg ha -1 a -1 P 2 O 5 ) 1, ,18 15, , ,98 97, Entzug g ha -1 a -1 (gewichtet über Fruchtartenanteil) 0, , UBA 2001, 2003

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Wir sehen uns wieder auf dem Mikronährstoff-Tag am ! Infos unter: