Technologien zur Messung des Stickstoffbedarfs der Pflanzen werden weiter automatisiert. Foto: Agricon

Zukunft der Düngung

Umweltauflagen leisten Precision Farming Vorschub

Die Schlinge um die konventionelle Düngung zieht sich immer mehr zu. Die EU-Kommission macht beim Klima- und Umweltschutz mächtig Druck. Wissenschaft und Hersteller forschen an nachhaltigen Produkten und ressourcenschonender Technik.

Die Nitratbelastung des Grundwassers in Deutschland bleibt auch in den kommenden Jahren ein Streitthema. Dabei stehen die Nitrateinträge aus der Landwirtschaft im Mittelpunkt der Debatte. Die EU-Umweltkommission lässt nicht locker und droht der Bundesregierung mit weiteren Klagen vor dem Europäischen Gerichtshof wegen des Verstoßes gegen die Europäische Ni­tratrichtlinie. Die Novelle der Düngeverordnung 2020 bringt nicht den erhofften Durchbruch. Vielmehr moniert die EU-Kommission die eingeführte Binnendifferenzierung zur Ausweisung von nitratbelasteten und eutrophierten Flächen. Mit großer Wahrscheinlichkeit müssen die Messstellen immer wieder angepasst werden. Hinzu kommen die Vorgaben der europäischen Farm-to-Fork- und Biodiversitätsstrategie. Die Flächen für den ökologischen Landbau sollen bis 2030 auf 25 Prozent ausgeweitet werden und der chemische Düngemitteleinsatz um 20 Prozent sowie Pflanzenschutz um 50 Prozent reduziert werden. Zudem müssen die Vorgaben der Wasserrahmenrichtlinie erfüllt werden. Um für sauberes Grundwasser zu sorgen, ist es für die Betriebe unerlässlich, die Eintragspfade und Stellschrauben für Einträge genau zu kennen. Derartiges Wissen erlaubt Rückschlüsse, ob die strengen Vorgaben der Düngeverordnung tatsächlich geeignet sind, die Nitratfrachten ins Grundwasser nachhaltig zu verringern. Um dies festzustellen, sollten sich Betriebe nicht scheuen, ihre Daten offenzulegen und an Pilotprojekten teilzunehmen. So sucht das Julius-Kühn-Institut (JKI) für das Demonstrationsvorhaben „Multiparametrisches Monitoring von Nitratfrachten in der Landwirtschaft“ (MoNi) landwirtschaftliche Betriebe, die aktiv an der Aufklärung der Zusammenhänge zwischen dem eigenen betrieblichen Management und der daraus unmittelbar resultierenden Nitratemission mitwirken möchten. Dies könnte das von der Landwirtschaft geforderte Verursacherprinzip voranbringen.

Anzeige

image

Gülleanfall rückläufig

Berater empfehlen Betrieben dringend, an solchen Projekten teilzunehmen. Sie erhalten dadurch Einsichten in die Stickstoffeffizienz des eigenen Betriebs und können ihre Daten anonymisiert mit denen anderer ihrer Region vergleichen. Zudem können die Daten der Düngebedarfsermittlung für Dokumentationspflichten sowie zur Stoffstrombilanzierung verwendet werden. Denn die Stickstoff(N)-Düngung wird es auch noch in 25 Jahren geben. Ersatzprodukte sind nicht in Sicht. Gleichzeitig sinkt der Anfall von organischen Wirtschaftsdüngern. In den kommenden Jahren dürfte mit einer Reduktion der Tierbestände ein Rückgang des Gülleaufkommens einhergehen. Um die Düngung so effektiv wie möglich durchzuführen, bieten sich in Zukunft digitale Ausbringungstechnologien an sowie auf die individuellen Betriebsabläufe abgestimmte Farmmanagementprogramme. Die digitalen Möglichkeiten im Pflanzenbau beschreibt Thomas Dibbern, Geschäftsführer der Farmfacts GmbH: „Angesichts sich verschärfender Umweltauflagen und der Frage nach Ernährungssicherung werden Digitalisierung und Robotik zukünftig einen festen Platz in der Landwirtschaft einnehmen. Besonders eine bedarfsgerechte Düngung und die Präzisierung von Pflanzenschutzmaßnahmen werden dabei von Bedeutung sein, was sich schon heute durch innovative Ansätze und Technologien realisieren lässt – mithilfe von Satellitendaten, Drohnen, Sensortechnik oder Wachstumsmodellen. Wer über eine präzise Kenntnis von Bodenzustand, Ertragspotenzialen und aktuellen Wachstumsbedingungen verfügt, kann seine Bestände optimal mit Nährstoffen versorgen und zeitgleich Betriebsmittel ressourcenschonend einsetzen.“ Das Tochter-Unternehmen der Baywa AG in München ist ständig auf der Suche nach neuen Next-Farming-Lösungen, um Betriebe bei der Umsetzung und Anwendung von Landwirtschaft 4.0 auf ihren Betrieben und Feldern zu unterstützen.

Hybride Düngemittel

Auch bei den Düngerherstellern tut sich einiges. So stellen die SKW Stickstoffwerke Piesteritz innovative Dünger in Aussicht: „In den kommenden Jahren wird die Forschung daran arbeiten, die Stickstoffverlustpotenziale bei der Düngung weiter zu reduzieren. Für jedes Düngemittel werden passgenaue Anwendungsstrategien entwickelt. Unsere Vision ist es, hybride Düngemittel zu entwickeln, die sowohl in der konventionellen als auch in der ökologischen Landwirtschaft eingesetzt werden können“, sagt Dr. Maximilian Severin, Marketingleiter bei SKW. Dabei setzt er auf die Beratung. Pflanzenbauberater berücksichtigen zusammen mit dem Betriebsleiter den Gewinn, der sich mit zukunftsweisenden Anbaustrategien erzielen lässt, am Bildschirm App oder beim persönlichen Treffen auf dem Acker. Über einen Erfahrungsschatz von mehr als 20 Jahren Precision Farming mit dem N-Sensor verfügt Peer Leithold, Gründer und Geschäftsführer des ostdeutschen Vorzeigeunternehmens Agricon GmbH. Wie in allen Wirtschaftsbranchen strebe auch die Landwirtschaft zur höchsten Effizienz aller eingesetzten Ressourcen, seien es Boden, Arbeitszeit, Kapital oder die N-Düngung, so Leithold. Die Effizienzsteigerungen dieser Ressourcen stünden nicht selten im Wettbewerb gegenüber. „Bei der N-Düngung im klassischen Ackerbau müssen wir uns zunächst die Systemgrenzen von Stickstoff und Ertrag anschauen. Unter langjähriger Brache oder auch unter Dauergrünland und Wald haben wir unvermeidbare Verluste von 5 bis 40 Kilogramm N/ha. Hinsichtlich des Stickstoffs sind N-Bilanzen von beispielsweise 20 bis 40 Kilogramm N/ha als nachhaltig anzusehen. Wollen wir also nicht von der Substanz leben und langfristig Bodenfruchtbarkeit und damit die Ertragsfähigkeit von Ackerboden erhalten, können und dürfen wir nicht unter diese N-Bilanz absinken“, lautet die Forderung von Leithold. Bei der Nutzung von Ackerland zur Produktion von Nahrungsgütern gilt es für ihn, in einer nachhaltigen Volkswirtschaft die eingesetzten Ressourcen in Geld messbar zu erwirtschaften. „Unsere Produktionstechnik und Züchtung sind heute schon so weit, dass wir beim Düngen am Optimum mehr Stickstoff entziehen als wir zuführen. Das bedeutet allerdings langfristig einen Abbau von Bodenfruchtbarkeit“, so Leithold. So liege die unterste Systemgrenze der Optimierung der N-Bilanz im Bereich von 20 bis 40 kg N/ha. Die Vorgaben der Düngeverordnung führten tendenziell zu negativen N-Bilanzen und bei nicht optimaler Produktionstechnik oder schwächeren Standorten zu Ertragsrückgängen aufgrund Stickstoffmangels. Alle N-Bilanzen, die dauerhaft oberhalb dieser geschätzten Grenze liegen, könnten und sollten optimiert werden. Dies könnte bedeuten, schwächere Standorte aus der Produktion auszuschließen und möglicherweise das Getreide aus Polen oder Rumänien zu importieren.

„Wer Bodenzustand und Wachstumsbedingungen kennt, kann Betriebsmittel ressourcenschonend einsetzen.“

Thomas Dibbern, Geschäftsführer Farmfacts GmbH

Uneingeschränkte Verfügbarkeit

Messwerkzeuge zur Pflanzenanalyse wie N-Tester, Nitratschnelltest und Sensortechnik zur Messung der N-Aufnahmen von Pflanzen würden weiter automatisiert werden. Ob die Sensortechnik auch zukünftig traktorgebunden sein wird oder ob sich Drohnen oder Satelliten durchsetzen, bleibe, so der Agricon-Geschäftsführer abzuwarten. Die Qualität der Daten, deren uneingeschränkte Verfügbarkeit sowie das Handling seien bei der traktorgebundenen Sensorik deutlich besser als Fernerkundungsverfahren. Leithold erwartet, dass Sensoren, wie heute ein automatisches Lenksystem von Traktoren oder eine elektronische Abschaltautomatik der Pflanzenschutzspritze, in den kommenden Jahren zur Serienausstattung der Landtechnik gehören werden.

Ertragslücken schließen

Auch für Wissenschaftler der Universität Hohenheim sind Agrarroboter keine Science-Fiction mehr, sondern kommen immer mehr zum Einsatz. „Für die Landwirtschaft und ihre Auswirkungen auf die Umwelt können sie Hervorragendes leisten – oder das Gegenteil“, sagt Dr. Thomas Daum von der Universität Hohenheim. Der Agrarökonom stellt beide Szenarien vor: Die Utopie, in der Flotten von kleinen, intelligenten Robotern im Einklang mit der Natur vielfältige Nutzpflanzen auf ökologische Weise zu produzieren und damit Ertragslücken zu schließen. Und die Dystopie, in dem großen, traktorähnlichen Roboter sich die Landschaft mit schwerem Gerät und chemischen Dünge- und Pflanzenschutzmitteln untertan zu machen. Beide Szenarien seien denkbar: „Wir als Gesellschaft können entscheiden, in welche Richtung wir wollen und politische Leitplanken dafür setzen.“

Verbraucher zahlt Biodiversitätsprämie

Eine Möglichkeit ist die Finanzierung von Biodiversität entlang der Wertschöpfungskette, bei der Verbraucher eine Biodiversitätsprämie auf ein nachhaltig produziertes Endprodukt zahlen. Diese Prämie wird entlang der Wertschöpfungskette verteilt, wobei Landwirte den größten Anteil erhalten, um weitere Biodiversitätsmaßnahmen umsetzen zu können. „Lerchenbrot“ ist hierfür ein gutes Beispiel. Landwirte legen Biodiversitätsmaßnahmen wie Lerchenfenster im Winterweizen an. Das geerntete Getreide wird gemahlen und geht als „Lerchenmehl“ an eine Bäckerei. Diese backt daraus ein „Lerchenbrot“ und verkauft es mit einem Aufschlag von rund 10 Cent pro 750 Gramm an den Verbraucher. Für den Landwirt bedeutet das einige Hundert Euro pro Hektar mehr, die er wieder in die Umsetzung von weiteren Biodiversitätsmaßnahmen investiert. Die zweite Möglichkeit der Finanzierung ist die Förderung von Biodiversitätsmaßnahmen über das Loyalitätsprogramm der BASF. Hier sammeln Landwirte Punkte, die sie anschließend in verschiedene Biodiversitätsmaßnahmen umwandeln können. Zur Wahl stehen Maßnahmen aus der „Checkliste Biodiversität“. Wählt ein Landwirt eine der möglichen Biodiversitätsmaßnahmen, so bekommt er die Umsetzung dieser Maßnahmen finanziell unterstützt.

Bewältigung der Knappheit

Mit solchen Ansätzen will BASF ihr ambitioniertes Ziel erreichen, bis 2030 die vernetzte Biodiversitätsfläche auf 10 Prozent ohne Ertragsverlust und Verlust von Ackerfläche zu erhöhen. Denn die Herausforderungen sind gewaltig. Land auf der Welt für Menschen und Landwirtschaft wird knapper und knapper. Und Landwirte müssen auf ihren knapper werdenden Flächen nach wie vor gesunde Lebensmittel wirtschaftlich produzieren können. Wenn sie gleichzeitig knappe Ressourcen wie Wasser, Boden oder Biodiversität schützen, kann die Transformation der Landwirtschaft gelingen.

Dekarbonisierung

Auf dem Weg zu emissionsfreien Düngemitteln

Dünger, hergestellt aus erneuerbaren Energien, leisten einen wichtigen Beitrag zur klimafreundlichen Nahrungsmittelproduktion. Foto: Baywa

Der norwegische Düngerkonzern Yara will bis 2050 klimaneutral produzieren. Ab 2030 steht der erste Dünger aus grüner Produktion zur Verfügung

In einem ersten Schritt will Yara in den Pilotanlagen in Porsgrunn/Norwegen, in Sluiskil/ Niederlande und Pilbara/Australien Ammoniak aus erneuerbaren Energien herstellen. Die Anlage in Porsgrunn stößt zur Zeit mit einer Jahresproduktion von 500000 t Ammoniak etwa 800000 t CO₂ aus, was den Emissionen von 300000 Personenkraftwagen entspricht. „Um eine Netto-Null-Emission zu erreichen, werden wir in den kommenden Jahren den Produktionsprozess in Porsgrunn komplett auf grünes Ammoniak umstellen“, kündigt Yara-CEO Svein Tore Holsether an, vorausgesetzt der norwegische Staat kofinanziert das Projekt.

Bereits 2023 steht aus Porsgrunn und Pilbara das erste grüne Ammoniak zur Verfügung. Ammoniak ist der Ausgangsstoff für die meisten Stickstoff-Düngemittel und wird mit hohem Energieaufwand aus fossilen Brennstoffen, meist aus Erdgas im Haber-Bosch-Verfahren hergestellt. Nun soll der für diesen Prozess nötige Wasserstoff durch Elektrolyse mit Öko-Strom hergestellt werden, um damit die Klimabilanz von mineralischen Düngern zu verbessern. Bei der Produktion von AN und KAS aus Ammoniak wird außerdem Distickstoffoxid (N2O) freigesetzt. Die katalytische Abgastechnologie von Yara sorgt schon heute dafür, dass sich die N2O-Emissionen während der Salpeterproduktion um bis zu 90 Prozent verringern. Diese von Yara entwickelte Technologie wurde von der EU als eine der „Besten Verfügbaren Techniken“ anerkannt

CO2-Fußabdruck von Düngemitteln in CO2-Äquivalent/kg N

Die Wahl der Erneuerbaren richtet sich nach dem Standort: in Norwegen ist es Wasser, in den Niederlanden Wind und in Australien die Sonne. Der Konzern will mit der Umstellung eine weitere Verringerung des CO2-Fußabdruckes bei Nitratdüngern in Höhe von 80 bis 90 Prozent erreichen (siehe Grafik). Yara International hat seine direkten Treibhausgasemissionen (Scope-1-Emissionen) in Europa von 2005 bis 2019 bereits um 55 % reduziert. „Unser Ziel ist es, die weltweiten Emissionen bis 2030 um weitere 30 % zu senken“. Dabei habe „jedes Produkt seinen bestimmten CO2-Fußabdruck“, teilt das Unternehmen mit. Damit will Yara einen entscheidenden Beitrag zur Dekarbonisierung der Nahrungsmittelkette leisten. Denn das Unternehmen setzt auch in Zukunft auf mineralische Dünger, um die Welternährung sicherzustellen.

Gleichzeitig gehen die Anstrengungen des Düngerproduzenten mit den Klimazielen im Green Deal der EU-Kommission einher. In einem Etappenziel haben sich im Juli dieses Jahres alle 27 EU-Mitgliedstaaten dazu verpflichtet, bis 2030 in der EU die CO2-Emmissionen um 55 Prozent gegenüber 1990 zu senken. Das Klimapaket „Fit for 55“ sieht nur noch eine begrenzte Ausgabe von Gratis-Verschmutzungszertifikaten sowie eine jährliche Verknappung von Zertifikaten an Chemieunternehmen vor.

Mit der Farm-to-Fork Strategie geht die EU einen Schritt weiter hin zu einer umweltfreundlichen Lebensmittelproduktion. Bis 2030 sollen Nährstoffverluste in der Landwirtschaft um 50 Prozent gesenkt werden. Bis dahin verbleiben noch neun Jahre. Durch Effizienzsteigerungen lassen sich Nährstoffverluste weiter reduzieren. Um dies zu erreichen steht Yara weltweit im engen Austausch mit der Agrarwirtschaft und verfügt nach eigenen Angaben über ein breites Spektrum an praxistauglichen Lösungen, die schon heute zur Halbierung der Nährstoffverluste bis 2030 beitragen. Verfolgt wird dabei ein ganzheitlicher Ansatz wie die Grundsätze einer ausgewogenen Düngung, die Anwendung effizienter Dünger sowie die Steigerung der Effizienz des Düngereinsatzes.

Mit der Produktion von grünem Ammoniak liefert Yara einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Nahrungsmittelkette. Zusätzlich erforscht das weltweit agierende Unternehmen zusammen mit Abfallentsorgern wie Veolia und Lebensmittelherstellern Möglichkeiten, um Nährstoffkreisläufe zu schließen. „Durch die Optimierung des Recyclings von Siedlungsabfällen können Nährstoffe zurückgewonnen werden, die wir in Form organischer Dünger für den Öko-Landbau anbieten“, heißt es in einer aktuellen Stellungnahme von Yara. Sie ist eine Antwort des Konzerns auf die Farm-to-Fork-Strategie und den nationalen Plan der Bundesregierung zur Umsetzung der Gemeinsamen Agrarpolitik ab 2023. Nährstoffe, die während des Zyklus oder an dessen Ende als Abfälle anfallen, können entweder direkt oder nach Behandlung im landwirtschaftlichen Betrieb wiederverwendet werden. Yara legt dabei das gesellschaftliche Augenmerk darauf, Lebensmittelabfälle zu vermeiden und den Landwirten Methoden zur Verfügung zu stellen, um Nährstoffverluste zu vermeiden.

Ein wichtiger Aspekt in Yaras-Stellungnahme ist die Forschung innovativer Anbaumethoden. Sie sollten weiter ausgebaut und weitere Maßnahmen in den deutschen GAP-Plan aufgenommen werden. Vorgeschlagen wird in dem Yara-Positionspapier unter anderem eine Erleichterung der Methoden zum Carbon Farming. Mit der CO2-Speicherung durch Aufbau von Humus könnten Betriebe CO2-Gutschriften generieren oder klimafreundlich zertifizierte Produkte erzeugen. Auf diese Weise entstehen von Dritten zertifizierte CO2-Gutschriften, mit denen Landwirte neue Einkünfte generieren können.

Von Daphne Huber