Analyses on the mitigation of environmental pollution by nitrogen from agriculture - Selected indicators and regulatory policy options to improve nutrient management

Die Versorgung mit Stickstoff (N) ist für eine nachhaltige und kosteneffiziente Nahrungsmittelproduktion unerlässlich, doch die Verluste von reaktivem N infolge landwirtschaftlicher Tätigkeiten stellen eine große ökologische Bedrohung dar, mit negativen Auswirkungen auf die biologische Vielfalt, das Klima, die Bodenfruchtbarkeit und die menschliche Gesundheit. Deutschland hat nationale und internationale Zielsetzungen zur Verringerung der N-Belastung, die jedoch im Begriff sind, überschritten zu werden. Zur Bewertung der N-Belastung im Agrarumweltbereich werden zahlreiche Indikatoren und Berechnungsmethoden verwendet, so dass der Indikatorwert für sich genommen nicht entscheidend ist, aber robuste und aussagekräftige Indikatoren benötigt werden, damit die politischen Entscheidungsträger gezielte Maßnahmen zur N-Reduzierung definieren können. Daher ist es erforderlich, relevante Agrarumweltindikatoren für die Umsetzung in der nationalen Gesetzgebung zu identifizieren. In dieser Arbeit wurden ausgewählte N-Indikatoren in dem Zusammenhang mit betrieblichem N-Management untersucht, nämlich die N-Bilanz, die Düngeplanung und die N-Nutzungseffizienz (NUE), um (i) die Funktionsweise der in der deutschen Gesetzgebung verankerten regulatorischen Ansätze für N zu bewerten; (ii) robuste und aussagekräftige N-Indikatoren und aktuelle Indikatorwerte verschiedener Betriebstypen in Deutschland zu identifizieren; und (iii) die N-Ströme auf Betriebsebene und das Potenzial zur Minderung von N-Emissionen zu quantifizieren. Der Vergleich von drei Agrarumweltindikatoren, die als Ansatzstelle für die Regulierung zur Begrenzung eines übermäßigen N-Düngereinsatzes fungieren, hat gezeigt, dass sich Design und Zweck unterscheiden, die Datenanforderungen jedoch sehr ähnlich sind, obwohl sich die zu berücksichtigenden Parameter hinsichtlich der Datenzuverlässigkeit und -unsicherheit unterscheiden. Die Brutto-Hoftorbilanzierung erwies sich als der robusteste der untersuchten N-Indikatoren. Die maximalen N-Düngereinsätze auf der Grundlage von Buchführungsdaten variierten je nach regulatorischem Ansatz und den damit verbundenen Indikatoren sowie den gesetzlich festgelegten Grenzwerten. Für die Betriebstypen in Deutschland ergaben sich unterschiedliche Anforderungen an die N-Minderung. Die Höhe der NUE-Werte, gemessen als Verhältnis aus N-Abgaben und N-Zufuhren (abgeleitet aus den Parametern der Brutto-Hoftorbilanz), und deren Determinanten für die verschiedenen Betriebstypen wurden auf der Grundlage umfassender Betriebsdaten für den deutschen Agrarsektor analysiert. Im Durchschnitt stieg die NUE von Milchviehbetrieben zu Schweine- und Geflügelbetrieben, sonstigen Futterbaubetrieben und Gemischtbetrieben an und war am höchsten für Ackerbau- und Dauerkulturbetriebe. Innerhalb der untersuchten Betriebstypen wurden große Varianzen identifiziert, was auf Effizienzreserven und Potentiale zur Verbesserung der NUE hindeutet. Es wurden signifikante Zusammenhänge zwischen der NUE und regionalen, betriebsstrukturellen und sozioökonomischen Merkmalen der Betriebe festgestellt, wie zum Beispiel den Boden- und Klimabedingungen, Auswahl und Vielfalt der Kulturpflanzen sowie Inanspruchnahme von Beratungsleistungen. Das Wissen über diese Zusammenhänge kann politische Entscheidungsträger bei der Gestaltung von Agrarumweltmaßnahmen zur Verbesserung des N-Managements unterstützen, z. B. durch die Förderung von Beratungsdiensten oder durch Anreize für N-effiziente Kulturarten. Zur Erkennung von Effizienzreserven wurde eine Fallstudie für Milchviehbetriebe in Nordwestdeutschland mit vier verschiedenen Weideintensitäten durchgeführt, wobei N-Bilanz und NUE auf verschiedenen Systemebenen verglichen wurden. Da Milchviehbetriebe im Vergleich zu anderen Betriebstypen die geringste Effizienz aufwiesen, ermöglichte diese Analyse die Identifizierung potenzieller Hotspots für N-Ineffizienzen. Effizienzreserven wurden für alle Weidesysteme identifiziert, vom Vollweidesystem (Gruppe 1) bis zur ganzjährigen Stallhaltung (Gruppe 4), wobei Betriebe ohne Weidezugang auf allen untersuchten Systemebenen (Futter, Feld, Betrieb) eine leicht bessere N-Verwertung aufwiesen. Die Analyse zeigte auch systematische Abweichungen bei der Schätzung innerbetrieblich verwendeter N-Mengen aus Gülle und Futtermittel in den gesetzlich vorgeschriebenen Aufzeichnungspflichten auf, was Plausibilitätsprüfungen erforderlich machte. Insgesamt trägt diese Arbeit zu einem besseren Verständnis zwischen den in der deutschen Gesetzgebung eingebetteten N-Indikatoren und ihrer Eignung als regulatorischer Ansatz bei. Eine verbesserte Methodik zur Quantifizierung relevanter N-Ströme auf der Grundlage von Buchführungsdaten landwirtschaftlicher Betriebe ermöglichte die Berechnung relevanter N-Indikatoren. Diese ermöglichen die Folgenabschätzungen hinsichtlich betriebsindividueller N-Minderungsbedarfe und die Identifizierung von Möglichkeiten zur Steigerung der N-Effizienz. Dies kann zur Erreichung der Umwelt- und Klimaziele beitragen, die etwa in der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie und im Klimaschutzprogramm 2030 definiert sind.