Hintergrund:

Die Reduzierung des Niveaus der Stickstoff(N)-Düngung und insbesondere von N-Überschüssen bietet substantielle Reduktionspotentiale für Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) in der Landwirtschaft. Neben den Emissionen für die Herstellung der Düngemittel tragen insbesondere die N₂O-Emissionen, die auf den landwirtschaftlichen Flächen besonders durch nicht genutzten N-Dünger entstehen zur Klimawirkung der Pflanzenproduktion bei.  Eine optimale Düngung, die dem tatsächlichen Nährstoffbedarf der Pflanzen entspricht, ist sowohl im Sinne des Klimaschutzes als auch hinsichtlich Gewässerschutz essentiell. Die Zunahme ungünstiger Witterungsbedingungen erschwert jedoch zunehmend diese bedarfsgerechte Düngung. Im Zuge der Klimavariabilität kann auch die Ertragsvariabilität zunehmen, was die Gefahr von nicht genutztem N erhöhen kann.

Zielsetzung:

Zur Bewertung der klimatischen Auswirkungen auf die N-Effizienz und für die Entwicklung entsprechender Anpassungsmaßnahmen für klimaeffiziente Anbausysteme untersuchen wir die Genotyp x Management x Umwelt-Zusammenhänge im Klimawandel. Hierbei analysieren wir Langzeitdatensätze mittels statistischer Verfahren und bewerten die Entwicklung in der N-Düngeintensität sowie den Züchtungsfortschritt bezüglich N-Nutzungseffizienz über die vergangenen Jahrzehnte. Weiterhin nutzen wir prozess-basierte Agrarökosystemmodelle um die Auswirkungen unterschiedlicher Düngestrategien und Sortenwahl auf die N-Nutzungseffizienz und THG-Bilanzen deutschlandweit zu bewerten. Die prozessbasierten Modelle erlauben die Simulation des gesamten Boden-Pflanzen-Atmosphärensystems in täglichen Zeitschritten und berücksichtigen dabei das Zusammenspiel von N-Verfügbarkeit und -Bedarf der Pflanzen. Für die Analysen nutzen wir die täglichen Wetterdaten der Klimaszenarien des DWD-Kernensembles, die die gesamte Breite der zukünftigen klimatischen Entwicklung in Deutschland bis zum Ende des Jahrhunderts abdecken. Die Synthese unserer Ergebnisse mit den komplementären Arbeiten der Klima-N Projektpartner am Thünen-Institut erlaubt neue Erkenntnisse zu optimalen Düngestrategien und Stickstoffnutzungseffizienz im Klimawandel, die auch für die Politik und Praxis von hoher Relevanz sind.