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Nr. 67, 16.07.2011  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE  Feedback 

Eine Frage des Timings

Durch effektives Düngemittelmanagement lässt sich der Ausstoß von Lachgas aus Ackerflächen deutlich reduzieren. Entscheidend ist der Abstand zwischen organi­scher und mineralischer Düngung.


Gedüngte Böden sind eine wichtige Quelle für Lachgas. Unter welchen Bedingungen besonders viel dieses Treibhausgases entsteht, untersucht eine Kieler Arbeitsgruppe. Foto: Picture Alliance

Distickstoffmonoxid (N2O), besser bekannt unter dem Namen Lachgas, gilt als drittwichtigstes Treib­hausgas. In Deutschland ist nach Daten des Umweltbundesamtes die Landwirtschaft für etwa 66 Prozent der Lachgasemissionen verantwortlich und etwa 90 Prozent der landwirtschaftlichen Lachgas­emissionen entstammen gedüngten Böden. Das Gas ist ein Nebenprodukt beim Abbau von Stick­stoffverbindungen durch Bodenbakterien.

Ganz vermeiden lässt sich dieser Prozess nicht, aber verringern. Wie das geht und in welchem Ausmaß, ergründen Professor Karl Mühling und sein Team am Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde. »Die treibenden Kräfte für die Lachgasemissionen sind ein hoher Nitratgehalt und Sauer­stoffmangel. Wenn Nitrat im Boden auf leicht abbaubare organische Substanz trifft, ist die Wahr­scheinlichkeit am höchsten, dass Lachgas entsteht«, erklärt Mühling. Das sollte vermieden werden. Der Professor für Pflanzen ernährung empfiehlt daher, zwischen organischer und mineralischer Düngung mindestens 14 Tage Abstand einzuhalten. Die Art der Düngung sei hinsichtlich der Lachgasproduktion im Großen und Ganzen unerheblich. Organische Dünger wie Schweinegülle oder Biogasgärrückstände zögen ähnlich hohe Emissionen nach sich wie Mineraldünger. »Nur bei Böden mit einem hohen Wassergehalt erhöht die Düngung mit Biogasgärresten die Lachgasemissionen. Das konnten wir in Modellversuchen zeigen«, so Mühling. Ein Platzregen nach der organischen Düngung wäre unter diesen Umständen ungünstig.

Neben der zeitlichen Trennung von organischer und mineralischer Düngung könne außerdem der Einsatz von so genannten Nitrifikationshemmern die Lachgasbildung reduzieren. Diese Chemikalien hemmen Bakterien, die Ammonium in Nitrit umwandeln und dabei Lachgas freisetzen. »Wenn man mit der Düngung einen Nitrifikationshemmer zugibt, bleibt Stickstoff länger als Ammonium in der Bodenlösung und es entsteht weniger Nitrat und somit auch weniger Lachgas.«

Mühling schätzt, dass durch ein optimales Düngemanagement die Lachgasemissionen um ein Drittel reduziert werden können. Die genauen Minderungspotenziale ermittelt sein Doktorand Marcus Rohwer in einem gerade gestarteten Forschungsprojekt auf dem Versuchsgut Hohenschulen. Die Arbeit läuft in Kooperation mit dem Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung (Professor Henning Kage) und wird vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz über die Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe gefördert.

In einem zweiten Projekt geht es um Gülle, genauer gesagt Biogasgülle. Also das, was übrig bleibt, wenn Biomasse zu Biogas vergoren wird. Bevor diese Gärreste als Dünger auf Felder ausgebracht werden, lagern sie in großen Behältern oder Lagunen. Welche Gase bei dieser Lagerung in welchen Mengen entweichen, ist kaum bekannt. Diese Lücke möchte Jan Reent Köster in seiner Doktorarbeit schließen. Für die Messung nutzt der Agrarwissenschaftler eine neue Methode, da die bisher genutzte Haubensammeltechnik (siehe Kasten) hier nicht einsetzbar ist. Stattdessen verwendet er ein optisches Verfahren: die Fourier-Transmissions-Infrarot-Spektroskopie. Damit lassen sich mittels optischer Signale die freigesetzten Mengen von Ammoniak, Kohlendioxid, Methan und Lachgas aus Biogasrestebehältern messen. Auf der einen Seite des Messfeldes steht eine Infrarotquelle, auf der anderen Seite der Empfänger, das eigentliche Messgerät. »Weil die verschiedenen Gase Licht unterschiedlicher Wellenlänge absorbieren, können wir sie mit diesem optischen Verfahren in einem Gang messen«, erklärt Köster. Die Arbeit ist Teil des Verbundprojekts »Biogasexpert« im Kompetenzzentrum Biomassenutzung in Schleswig-Holstein.

Der effiziente Düngemitteleinsatz ist übrigens auch unter ökonomischen Gesichtspunkten wichtig. »Alles, was dazu beiträgt, die Umwelt zu schonen, indem man Stickstoffverluste nach oben in die Atmosphäre und nach unten ins Grundwasser reduziert, spart Düngemittel ein«, ergänzt Mühling. In Anbetracht der ständig steigenden Düngemittelpreise sei dieser Aspekt durchaus von Bedeutung.

Kerstin Nees
Gas unter der Haube

Unter diesen Hauben sammeln sich Gase, die aus dem Ackerboden entweichen. Foto: CAU

Die Emissionen von Lachgas werden mittels Haubensam­meltechnik erfasst. Man setzt auf den Boden Plastik­hauben mit einem Durchmesser von circa 60 Zentimetern. Die Haube ist seitlich hermetisch abgeriegelt, so dass kein Gas entweichen kann. Die Haube verbleibt für etwa eine Stunde auf dem Feld. Das Gas, das sich darunter gesammelt hat, wird mit Spritzen abgesaugt, in Röhrchen gefüllt und später am Gaschromatographen analysiert. Für die Messungen hat das Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde von der Kieler Universität gerade zwei neue Geräte bekommen. (ne)
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