Monitoring. Welche Maßnahmen am meisten bringen
Nach 30 Jahren Düngeverordnung fragt man sich, welche der vielen Vorgaben tatsächlich zielführend sind. Um das herauszufinden, hat der Bund Demonstrationsvorhaben in verschiedenen Modellregionen ins Leben gerufen. Unsere Autoren geben einen Überblick über die bisherigen Erkenntnisse.
Welche Wirkungen zeigen die in der Düngeverordnung (DüV) verankerten Maßnahmen zur Minderung der Stickstoff- und Phosphatbelastung des Grundwassers sowie der Oberflächengewässer? Genau das muss der EU-Kommission in vierjährigem Turnus mit dem Nitratbericht übermittelt werden – zuletzt im Jahr 2024. Grundlage dieses Berichtes sind einerseits Daten von Messtellen in Grund- und Oberflächengewässern. Andererseits werden Daten aus der Agrarstatistik u. a. zur Entwicklung von Mineraldüngerabsatz und Tierbestandszahlen sowie dem Verkauf von Erntegütern und tierischen Produkten genutzt, um Nährstoffüberschüsse in der Landwirtschaft und somit das Emissionspotential zu quantifizieren.
In den vergangenen Jahren sind im deutschen Düngerecht teils umfangreiche Anpassungen und Maßnahmenverschärfungen vorgenommen worden. Dabei soll auch die Wirkung dieser Maßnahmen zukünftig mit einem erweiterten Konzept, dem sogenannten »Wirkungsmonitoring zur DüV«, genauer betrachtet werden. Im Zuge der Anpassungen der Düngeverordnung hat die EU-Kommission das Vertragsverletzungsverfahren 2023 eingestellt. Die Zusagen seitens der Bundesregierung bezüglich des Wirkungsmonitorings müssen allerdings noch umgesetzt werden.
Warum braucht es ein zusätzliches Monitoring? Bislang war es kaum möglich, die Wirksamkeit der durch die DüV vorgegebenen Maßnahmen direkt auf Betriebs- und Schlagebene zu bewerten, da keine geeignete Erhebung entsprechender Daten in größerem Umfang stattfand.
Daher konnte man in der Berichterstattung gegenüber der EU bislang nicht belegen, ob und wie z. B. die in den roten Gebieten zusätzlich umzusetzenden Maßnahmen eigentlich genau wirken. Aus Exaktversuchen ist zwar vieles bekannt.
Aber es ist nicht untersucht, wie die Maßnahmen in Summe unter Anwendung der konkreten Ausgestaltung laut DüV und bei Umsetzung in der Praxis bei verschiedenen Standortbedingungen letztlich wirken.
Konkret zeigt der aktuelle Nitratbericht aus dem Jahr 2024, dass der nationale Mineraldüngereinsatz und auch der N-Flächenbilanzüberschuss seit der Novellierung der DüV 2017 stark rückläufig sind. Jedoch gibt es bislang kaum eine Verbesserung der Nitratbelastung an den Grundwassermessstellen. Der pauschale Verweis auf mitunter lange Fließ- und Verweilzeiten des Sickerwassers stellt hier auch nicht wirklich zufrieden. Diese Aspekte hat die EU-Kommission aufgegriffen und der Bundesregierung aufgetragen, die Wirkung des verschärften Aktionsprogramms besser zu erfassen und dies fortan jährlich in einem Monitoringbericht an die Kommission zu melden.
Das Monitoring bietet Ansätze für den weiteren politischen Diskurs.
Das Wirkungsmonitoring baut auf dem bisherigen System auf, das agrarstatistische Daten und Messungen der Gewässerqualität beinhaltet. Wesentliche Neuerungen sind zum einen die flächendeckende Erhebung betrieblicher Nährstoffüberschüsse in Kombination mit einer hydrogeologischen Modellierung mit dem Ziel, die Emissionen (Nährstoffüberschüsse) und Immissionen (Nitrat- und Phosphatgehalte in Grund- und Oberflächengewässern) zu verknüpfen. Zum anderen wird die Wirkung spezifischer Managementmaßnahmen auf Praxisbetrieben und -schlägen in Modellregionen untersucht. Das Julius Kühn-Institut ist seit zehn Jahren im Zuge einer Reihe von Demonstrationsvorhaben mit der Entwicklung, dem Aufbau und dem fortlaufenden Monitoring dieser Modellregionen beauftragt.
Mittlerweile sind 12 Modellregionen in acht Bundesländern im Monitoring vertreten – unterteilt nach betrieblichen Schwerpunkten (Ackerbau, Futterbau, Veredelung, Gemüsebau) und standörtlichen Bedingungen. Jede Modellregion repräsentiert genau den Gebietszuschnitt eines in der Regel belasteten oder belastungsgefährdeten Grundwasserkörpers. Insgesamt engagieren sich 96 Betriebe mit 1 116 Testflächen und unterstützen damit die fachgerechte Abbildung des Stickstoffmanagements in der Praxis. Erhoben werden
- die Bewirtschaftungsdaten, die für die Berechnung von Schlag- und Betriebsbilanzen genutzt werden sowie
- solche Daten, die darüber hinaus Auswirkungen auf den Stickstoffkreislauf haben (z. B. Saatzeitpunkte, Zwischenfruchtanbau, Bodenbearbeitung, Sortenwahl, Ausbringtechnik von Wirtschaftsdüngern).
Die Bewirtschaftungsdaten dienen der Bewertung der N-Effizienz. Gleichzeitig sind sie unverzichtbare Grundlage für die Interpretation der in den Modellregionen erhobenen Boden- und Wasserproben, genauer: den Gehalten an mineralischem Stickstoff (Nmin) im Frühjahr, nach der Ernte und im Herbst sowie den Nitratgehalten in Drainage- und Bodenwasserproben in der Sickerwasserzone (bis 3 m Bodentiefe).
Inzwischen ist die zur Verfügung stehende Datengrundlage mit mehr als 9 000 Schlagbilanzen, je 7 500 Frühjahrs-, Ernte- und Herbst-Nmin-Werten und rund 2 000 Analysen des Wassers in der Sickerwasserzone (>120 cm Tiefe) beachtlich. Auch Phosphat wird in den Modellregionen berücksichtigt. Sämtliche Daten wurden nach einheitlichen und strengen wissenschaftlichen Kriterien erhoben. Dies ist essentiell, da höchste Anforderungen an die Belastbarkeit der mit den Auswertungen erarbeiteten Erkenntnisse geknüpft sind.
Welche Erkenntnisse zur Wirkung der DüV gibt es aus den Modellregionen?
Die Ergebnisse aus den Modellregionen mit Ackerbau, welche bis in das Jahr 2014 zurückreichen, zeigen in Übereinstimmung mit der Agrarstatistik einen Rückgang der N-Zufuhren über Mineraldünger seit 2017 von im Mittel 50 kg N/ha. Die Betriebe haben dies zum Teil mit organischen Düngern kompensiert. Insgesamt sind die Schlagbilanzüberschüsse um rund 20 kg N/ha gegenüber dem Vergleichszeitraum 2014 bis 2017 gesunken (Grafik oben). Die DüV hat somit durch die zahlreichen Verschärfungen sowie die Einführung der Düngebedarfsermittlung zu einer deutlich verbesserten N-Effizienz beigetragen – bisher ohne gravierende Ertragseinbußen.
Durchschnittliche maximale Auswirkungen ausgewählter Einflussfaktoren auf Nmin-Gehalte*
| Einflussfaktor | Maximale Änderung des Nmin-Gehalts* (kg N/ha) |
|---|---|
Herbst-Nmin (bei Betrachtung des gesamten Erntejahres) | |
| Fruchtfolge | Δ 42 |
| Bodeneigenschaften (Typ, Textur, Humus) | Δ 30 |
| Niederschlagsmenge | Δ 25 |
| N-Zufuhr Frühjahr | Δ 5 |
Differenz zwischen Ernte-Nmin und Herbst-Nmin (Nacherntezeitraum) | |
| Niederschlagsmenge | Δ 28 |
| Aussaatzeitpunkt der Winterfrucht/ Zwischenfrucht | Δ 16 |
| Bodenbearbeitungsintensität Herbst | Δ 13 |
| N-Zufuhr Frühjahr | Δ 2 |
* Datengrundlage sind die Erhebungen in den Modellregionen ohne Gemüsebau für die Jahre 2017 bis 2024. Es ist zu beachten, dass die Faktoren in der Auswertung als Systemansatz, also zusammenwirkend interpretiert werden müssen. Wirkungen gegenüber Ergebnissen aus Exakt versuchen mit nur wenigen Prüffaktoren können daher deutlich geringer ausfallen. (Quelle: JKI)
Zeitgleich sind die Nmin-Werte im Herbst, welche die auswaschungsgefährdete Nitratmenge abbilden, im Mittel weitaus weniger stark zurückgegangen. Während die N-Bilanzsalden die Differenz zwischen N-Zufuhr und -Abfuhr darstellen, beziehen die Nmin-Werte im Herbst Boden- und Klimaeigenschaften sowie Bewirtschaftungsmaßnahmen abseits der N-Zufuhr mit ein. Daher ist es nicht überraschend, dass sie bisher nicht die gleichen Trends zeigen wie die N-Salden.
Genau hier kommt die eigentliche Stärke des Monitoringansatzes in den Modellregionen zum Tragen, indem nun genau diese Faktoren erstmals evidenzbasiert charakterisiert und vor dem Hintergrund der DüV eingeordnet werden können. In einer Analyse haben wir mehr als 50 mögliche Einflussgrößen auf den Herbst-Nmin-Gehalt auf Praxisflächen in den Modellregionen erfasst und in eine multifaktorielle Auswertung eingebunden. So lässt sich prüfen, welche Einflussfaktoren die größte Bedeutung für potentielle Nitratfrachten haben. Es hat sich gezeigt, dass der gegenwärtig mit der DüV ermittelte Düngebedarf im Mittel weitgehend dem tatsächlichen N-Bedarf der Pflanzen entspricht und somit ein sinnvolles Instrument für ein zielführendes Düngemanagement darstellt. Gleichzeitig wirken sich leichte Unterschiede der N-Zufuhr nur in vergleichsweise geringem Maße auf die Nmin-Werte im Herbst aus (Übersicht).
Was sind die größten Hebel?
Laut unserer Analyse der Praxisdaten haben insbesondere die Fruchtfolge und das Nacherntemanagement besonders starken Einfluss auf die potentiellen Nitratfrachten. Befinden sich in der Fruchtfolge beispielsweise häufiger Kulturen mit zumeist hohem Rest-Nmin wie Mais, Kartoffeln oder Winterraps und kombiniert man diese mit Folgekulturen, die einen geringen N-Bedarf im Herbst haben (z. B. Winterweizen) oder gar einer Schwarzbrache, so ist das Risiko hoher Nitratkonzentrationen im Sickerwasser stark erhöht.
Auch hat sich der Anbau von Zwischenfrüchten als sehr effektiv erwiesen. Zudem sinken die Nitratfrachten mit abnehmender Häufigkeit und Intensität der Bodenbearbeitung. Wichtig ist außerdem, die Notwendigkeit von Herbstdüngungsmaßnahmen zu prüfen, welche die Herbst-Nmin-Werte unnötig erhöhen können.
Die Ergebnisse weisen auch darauf hin, dass die spezifischen Standortbedingungen großen Einfluss auf die Nmin-Gehalte im Herbst haben. So kann es z. B. bei sehr hohen Humus- und Gesamtstickstoffgehalten der Böden oder auch in Trockengebieten zu einer starken Überprägung der Maßnahmenwirkungen kommen, sodass sich die Ziele der Nitratrichtlinie in einigen Regionen trotz größter Bemühungen wahrscheinlich nicht erreichen lassen.
Ausblick
Durch das Wirkungsmonitoring zur DüV ergeben sich evidenzbasierte Ansätze zur Weiterentwicklung von Maßnahmen sowie für den politischen Diskurs. Es wird aufgezeigt, wo Einschränkungen wirklich Sinn machen und welche Maßnahmen keinen oder nur geringen Einfluss auf die Gewässerqualität haben, sich gleichzeitig aber negativ auf die Produktivität auswirken können.
Perspektivisch können die Ergebnisse auch einen Beitrag bei der Gestaltung von Ausnahmeregelungen für sogenannte gewässerschonende Betriebe leisten. Gesicherte Aussagen zur Wirkung von Maßnahmen lassen sich jedoch nur durch ein langjähriges und kontinuierliches Monitoring erzielen. Das setzt die entsprechende Finanzierung der Modellregionen durch Bund und Länder mittel- bis langfristig voraus.
