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Nachweis von Nährstoffbiomarkern für das AI-vermittelte Düngemittelmanagement in der Landwirtschaft, TP2: NGS-NAIFM: Next Generation Sequencing

Anpassung der N-Düngung an die Variation in Ertragspotential und Nachlieferung in der Teilfläche, Teilprojekt B

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Einsatz von Nitrifiziden - C- und N-Umwandlungsprozesse

Nitrifikationsinhibitoren bieten die Moeglichkeit, mineralische N-Duenger und organische Duenger effektiv und umweltschonender (Nitratproblematik) einzusehen. Bisherige und laufende Untersuchungen erstrecken sich auf die Erfassung von Wirkungsparametern in Abhaengigkeit von Boden- und Umweltbedingungen, Bewirtschaftungsmassnahmen ua. Im Rahmen der Grundlagenforschung werden Probleme der N-Dynamik im Boden in Abhaengigkeit von der organischen Duengung (Guelle) sowie generell Fragen der Umsetzung organischer Duenger im Boden bearbeitet.

Nitratbelastete Gebiete nach § 13aDüV

Die Nitratkulisse nach § 13a DüV (2021) informiert über alle mit Nitrat belasteten Gebiete, welche mit Inkrafttreten der BbgDüV (2022) und BbgDüV AendVO (2023) ausgewiesen wurden. Auf diesen ausgewiesenen Flächen gelten die abweichenden oder ergänzenden Anforderungen nach § 13a (2) DüV, § 1 BbgDüV AendVO (2023) in der ab dem 01.01.2024 geltenden Fassung. Gebiete mit einem Niederschlag größer gleich 550 mm sind in der vorliegenden Fachkulisse zur Umsetzung der Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021) separat dargestellt. Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt. Die Nitratkulisse nach § 13a DüV (2021) informiert über alle mit Nitrat belasteten Gebiete, welche mit Inkrafttreten der BbgDüV (2022) und BbgDüV AendVO (2023) ausgewiesen wurden. Auf diesen ausgewiesenen Flächen gelten die abweichenden oder ergänzenden Anforderungen nach § 13a (2) DüV, § 1 BbgDüV AendVO (2023) in der ab dem 01.01.2024 geltenden Fassung. Gebiete mit einem Niederschlag größer gleich 550 mm sind in der vorliegenden Fachkulisse zur Umsetzung der Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021) separat dargestellt. Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt. Die Nitratkulisse nach § 13a DüV (2021) informiert über alle mit Nitrat belasteten Gebiete, welche mit Inkrafttreten der BbgDüV (2022) und BbgDüV AendVO (2023) ausgewiesen wurden. Auf diesen ausgewiesenen Flächen gelten die abweichenden oder ergänzenden Anforderungen nach § 13a (2) DüV, § 1 BbgDüV AendVO (2023) in der ab dem 01.01.2024 geltenden Fassung. Gebiete mit einem Niederschlag größer gleich 550 mm sind in der vorliegenden Fachkulisse zur Umsetzung der Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021) separat dargestellt. Auflagen nach §13a (2) Nr. 7 der Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt.

Optimierung und Fertigung eines seriennahen Prototyps zur präzisen Platzierung von Flüssigsubstraten in Böden mit Prüfung der Effizienzsteigerung bei Stickstoff, Teilprojekt D

Der in der Landwirtschaft eingesetzte Stickstoffdünger bildet einen zentralen Baustein, um ein stabiles Pflanzenwachstum zu garantieren. Für die landwirtschaftlichen Betriebe bedeutet dies die Sicherung der Erträge und der Wirtschaftlichkeit. Dem entgegen stehen die bekannten negativen Auswirkungen der Stickstoffmengen, welche nicht durch die Pflanze aufgenommen werden, sondern entweder ausgewaschen werden und die Nitratwerte in Gewässern erhöhen, oder in Form von Ammoniak oder Lachgas ausgasen und den Klimawandel begünstigen. Im Vorhaben LiqInject wird ein Gerät entwickelt und zur Serienreife geführt, welches durch ein geeignetes Ausbringverfahren - der Ablage des Düngers in einem tiefen und abgeschlossenen Depot - die negativen Auswirkungen des Stickstoffaustrags minimiert und durch die Erhöhung der Effizienz gleichzeitig eine Reduktion der eingesetzten Düngermenge ermöglicht. Zudem wird die Durchwurzelung der Pflanzen angeregt und damit die Trockenresistenz des Bestands gestärkt. Zum Erreichen des Projektziels sind insgesamt vier Arbeitspakete geplant: Die Etablierung eines Parzellenversuchsgeräts als Vorarbeit zur Durchführung der pflanzenbaulichen Versuche bis zum wissenschaftlichen Nachweis der angesprochenen Vorteile in der landwirtschaftlichen Praxis. Die nach dem aktuellen Stand der Vorarbeiten bestehenden technischen Lösungen werden optimiert und zu einem serienreifen Produkt weiterentwickelt. Die dazu nötige Applikationstechnik wird konzipiert und aufgebaut. Als Ergebnis liefert die Durchführung des Projekts ein für Landwirte und Lohnunternehmer zur Verfügung stehendes Gerät zur Depotdüngung mit flüssigen Substraten, welches bei minimalen negativen Auswirkungen auf die Umwelt gleichzeitig eine gesteigerte Effizienz, Ertragsstabilität und Wirtschaftlichkeit bietet.

WFS Nitratbelastete Gebiete § 13aDüV

Düngeverordnung (DüV 2021): In Kulturen mit einer Aussaat oder Pflanzung nach dem 1. Februar dürfen Düngemittel mit einem wesentlichen Gehalt an Stickstoff nur aufgebracht werden, wenn auf der betroffenen Fläche im Herbst des Vorjahres eine Zwischenfrucht angebaut wurde, die nicht vor dem 15. Januar umgebrochen wurde. Das gilt nicht für Flächen, auf denen Kulturen nach dem 1. Oktober geerntet werden und nicht für Flächen in Gebieten, in denen der jährliche Niederschlag im langjährigen Mittel weniger als 550 Millimeter pro Quadratmeter beträgt. Weitere Hinweise zur Düngeverordnung und den mit Nitrat belasteten Gebieten sind auf der Seite des LELFs (https://lelf.brandenburg.de/lelf/de/landwirtschaft/acker-und-pflanzenbau/bodenschutz-und-duengung/) hinterlegt.

Bodenaushagerung nach Einstellung der Stickstoffduengung auf verschieden geduengtem Wirtschaftsgruenland zur Ueberfuehrung in Extensivgruenland

Auf vorher mit 0, 180, 300, 420 und 660 kg N/ha N zT aus Handelsduenger, zT aus Guelle; die Guelle zT als Vollguelle, zT als verduennte Guelle und zT mit Nachregnen-geduengten Flaechen wird nicht mehr mit N geduengt. Alle Varianten werden 4mal geschnitten. Ermittelt werden Trockenmasseertrag und N-Gehalt im Aufwuchs sowie NO3-Konzentration im Bodenwasser (90 cm Tiefe), Nmin im Boden bei 100 cm Tiefe und Gesamt-N und Gesamt-C bis 40 cm Tiefe.

Langfristige Auswirkungen des Fruchtfolge- und Stickstoffmanagements auf N2O-Emissionen in Pflanzenbaulichen Dauerversuchen

Stickstoffdüngung im Pflanzenbau ist eine der wichtigsten anthropogenen Quellen von klimarelevanten Lachgasemissionen. Während die kurzfristigen Effekte der Stickstoffdüngung auf Lachgasemissionen relativ gut verstanden sind, ist über langfristige Auswirkungen pflanzenbaulicher Maßnahmen wenig bekannt. Ziel des Projektes ist es daher, die langfristigen Effekte von Fruchtfolgen, sowie des organischen und anorganischen Düngermanagements in pflanzenbaulichen Dauerversuchen zu verstehen. Dadurch soll ein Beitrag zu klimaschonendem Stickstoffmanagement im Pflanzenbau geleistet werden.

Minderung von Lachgasemissionen aus gemüsebaulich genutzten Böden durch Optimierung des Nacherntemanagements

Zielsetzung: Distickstoffmonoxid (N2O), allgemein bekannt unter dem Trivialnamen Lachgas, zählt neben Kohlenstoffdioxid (CO2) und Methan (CH4) zu den Spurengasen in der Atmosphäre, die maßgeblich zu den anthropogen bedingten Klimaveränderungen beitragen. Eine Hauptquelle für das Lachgas stellen landwirtschaftlich und gartenbaulich genutzte Böden dar. Im Zuge der Applikation von stickstoffhaltigen organischen und mineralischen Düngern werden mikrobielle Umsetzungen forciert, die zur N2O-Bildung führen. In dem geplanten Projekt soll ein neuer Ansatz zur Reduktion von Lachgasemissionen im Freilandgemüsebau entwickelt werden. Nach der Einarbeitung von leicht zersetzbaren Ernterückständen wird Lachgas mit besonders hoher Rate aus Böden freigesetzt. Ziel ist es, diese unerwünschten N-Abflüsse durch eine Optimierung des Nacherntemanagements zu minimieren. Mögliche Ansatzpunkte hierfür liegen in der Anwendung von Nitrifikationsinhibitoren, der Einarbeitungstechnik und in dem Einarbeitungstermin der Ernterückstände. Die vorgesehenen Maßnahmen sollen gleichzeitig auch zu einer Verringerung weiterer Stickstoffverluste durch Denitrifikation und Auswaschung von Nitrat beitragen. Insgesamt wird das Ziel verfolgt, die Stickstoffeffizienz bei der Erzeugung von Gemüse im Freiland zu erhöhen und damit die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit der Anbauprozesse zu verbessern.

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