Abteilung Acker- und Pflanzenbau

2020-NH3-Min-Rentenbank

 

Drittmittelprojekt (Forschungsgebiet "Klimaschutz, Stickstoffdüngung")


 

"Minderung von NH3-Verlusten und Steigerung der Stickstoffeffizienz beim Einsatz systhetischer Stickstoffdünger
(NH3-Min)"

 

Homepage aller Teilprojekte im NH3-Min

 

Projektlaufzeit


17.03.2020 bis 31.03.2024

 

Bearbeiter


Julian Brokötter, Sandra Kiesow, Prof. Dr. Henning Kage

 

Finanzierung


Landwirtschaftliche Rentenbank

 

Ziele

 

Objectives


 
  • Erhebung von gesicherten Informationen über die Höhe von NH3-Verlusten in Abhängigkeit von Standort, Düngeform, Ausbringungstechnik und Ausbringungszeitpunkt
  • Prüfung von Maßnahmen zur Minderung von NH3-Emissionen durch synthetische Stickstoffdünger und Bewertung hinsichtlich der Emissionsmengen, Stickstoffeffizienz und Ertragswirksamkeit
  • Bewertung von Harnstoff-Hemmstoff-Mischdüngern bezüglich der Ammoniakemissionen und betrieblicher Vor- und Nachteile
  • Vergleich verschiedener, parzellentauglicher Methoden zur NH3-Emissionsmessung
  • Einpflegen der Ergebnisse für eine modellgestützte Regionalisierung zur kleinräumigen Differenzierung unterschiedlicher Düngestrategien im Hinblick auf die Emissionsminderung
  • Transfer der Ergebnisse in die landwirtschaftliche Praxis und Beratung
 
  • Determination of secure data of ammonia-emissions regarding of location, fertiliser, fertilisation-technique and time of application
  • Examination of measures capable of reducing ammonia-emissions from synthetic nitrogen fertiliser and assessing amount, nitrogen-use-efficiency and yield productivity
  • Evaluation of the benefits of urea-inhibitor-mix fertilisers regarding ammonia-emissions and operational pros and cons.
  • Comparison of different field-methods for ammonia determination
  • Using the results in a model-based regionalisation to distinguish different small-scale fertiliser-strategies in regards of emission-reduction
  • Transferring the results into agricultural practices and consulting
     

 

Beschreibung

 

Description


 

Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft belasten Umwelt, Klima und die menschliche Gesundheit und führen zu Verlusten von pflanzenverfügbarem Stickstoff. Das Erarbeiten von effizienten Maßnahmen zur Minderung von Ammoniakemissionen stellt eine der großen Herausforderungen für die moderne Landwirtschaft und die Agrarforschung dar. Etwa 15% der NH3-Emissionen in der deutschen Landwirtschaft stammen aus der Applikation synthetischer Stickstoffdünger. Im Zentrum dieses Projektes stehen die Stickstoffdünger Harnstoff (HS), Kalkammonsalpeter (KAS), Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung (AHL) und Ammoniumsulfat-Harnstoff (ASH), welche zusammen für über 85% der Ammoniakemissionen aus synthetischen Stickstoffdüngern in Deutschland verantwortlich sind. Im Weiteren werden Kombinationen mit Urease- und Nitrifikationsinhibitoren untersucht.

Das Projekt „NH3-Min“ verfolgt das Ziel, Ammoniakemissionen bei der Applikation synthetischer Stickstoffdünger zu reduzieren und die Stickstoffeffizienz zu steigern. Zum Erreichen dieses Ziels werden Parzellenversuche mit unterschiedlichen Düngevarianten auf Winterweizen (RGT Reform A) auf dem Versuchsgut „Hohenschulen“ der CAU durchgeführt. Dabei kommen unterschiedliche übliche und neu entwickelte Messmethoden für NH3-Emissionen zum Einsatz. Um quantitative Ergebnisse der Ammoniakemissionen zu erzielen wird die „Dräger-Tube-Methode“ (DTM) eingesetzt. Passivsammler, wie Säurefallen mit H2SO4 und „CEH Alpha-Sampler“ ermitteln qualitative Ergebnisse. Die „Leuning-Sampler“, welche auf einer separaten Rundparzelle mit Harnstoffdüngung eingesetzt werden, sind eine mikrometeorologische Messmethode zu Erfassung der Ammoniakflüsse in unterschiedlichen Höhen über dem Bestand. Zusätzlich werden während der ganzen Kampagne Bodenproben zur Ermittlung des mineralischen Stickstoffgehalts im Boden parzellenscharf erhoben. Des Weiteren werden kontinuierlich Wetterdaten mit Windgeschwindigkeiten in fünf unterschiedlichen Höhen aufgezeichnet.

Die Messungen finden im Rahmen von Kampagnen nach jeder Düngeteilgabe statt. Diese Teilgaben werden im ersten Jahr (2021) im April, Mai und Juni erfolgen und die Kampagnen dauern 2-3 Wochen. Dabei werden täglich die Ammoniakemissionen im Tageslauf mithilfe von fünf DTM erhoben und alle Sampler werden täglich ausgewechselt. Zur zweiten Messkampagne wird zusätzlich das „Gasmet GT5000 Terra“ Portable Gas Analyser zur Ammoniakmessung eigesetzt.

 

Ammonia-emissions from agriculture land use harm the environment, the climate, the human health and lead to the loss of plant-available nitrogen. To elaborate efficient measures for the reduction of ammonia-emissions is one of the great challenges for the modern agricultural research. Nearly 15% of NH3-emissions from agricultural practices in Germany originate from synthetic nitrogen fertilisers. The focus of this study lies on Urea (U), Calcium Ammonium Nitrate (CAN), Urea Ammonium Nitrate (UAN), Urea Ammonium Sulphate (UAS), as the widely used representatives of this group. They account for more than 85% of ammonia-emissions from synthetical nitrogen fertilisers in Germany. Furthermore, combinations of urease- and nitrification-inhibitors with the fertilisers are investigated.

The study’s goal is to reduce ammonia-emissions from synthetic nitrogen fertilisers and to increase the nitrogen efficiency. To reach this goal a plot-trail study with different fertilisers on winter wheat (RGT Reform A) is performed at the site of “Hohenschulen”, an experimental farm operated by the CAU. Therefor, a variety of common and newly developed methods for ammonia-emission measurement are implemented. The “Dräger-Tube-Method” produces quantitative results. Passive-samplers like poison-traps with H2SO4 and the “CEH Alpha-samplers” deliver qualitative results of ammonia-emissions. “Leuning-samplers”, which are micro-meteorological samplers to record ammonia-fluxes at different heights, are installed on a separate circular plot with urea application. Additionally, soil-samples are taken on every plot to assess the amounts of mineral nitrogen in the soil during the whole campaign. Furthermore, continuous weather data is recorded with wind speed measurements at five different heights.

Measurements take place subsequently after every fertilizer part-application in form of campaigns. In the first year (2021) these applications take place in April, May and June and the campaigns last for 2-3 weeks. During those campaigns, ammonia-emissions are recorded daily with five DTM-measurements over the course of the day. Additionally, all the samplers are renewed every day. For the second campaign, measurements using the “Gasmet GT5000 Terra” Portable Gas Analyser are performed for ammonia-detection.

Projektpartner/Partner organisations


  • Thünen-Institut für Agrarklimaschutz, Braunschweig
  • Julius-Kühn-Institut – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Braunschweig
  • Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt
  • Forschungszentrum Jülich, Jülich
  • Technische Universität Berlin, Berlin
  • Universität Hohenheim, Hohenheim
  • Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising
  • Ingenieurgemeinschaft für Landwirtschaft und Umwelt (IGLU), Göttingen
  • Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Oldenburg
  • SKW Stickstoffwerke Piesteritz, Lutherstadt Wittenberg
  • Technische Universität München, Freising