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Indikator: Stickstoffüberschuss der Landwirtschaft

<p> Die wichtigsten Fakten <ul> <li>Der Stickstoffüberschuss der Gesamtbilanz pro Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche ist seit 1994 im 5-Jahres-Mittel um 40 % zurückgegangen.</li> <li>Das Ziel der Bundesregierung ist es, den Stickstoffüberschuss der Gesamtbilanz im Mittel der Jahre 2026 bis 2030 auf 70 Kilogramm pro Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche zu senken.</li> <li>Das Ziel wurde 2023 erstmalig erreicht.</li> </ul> </p><p> Welche Bedeutung hat der Indikator? <p>Stickstoff ist ein unentbehrlicher Nährstoff für alle Lebewesen. Im Übermaß in die Umwelt eingetragene reaktive Stickstoffverbindungen haben jedoch gravierende Auswirkungen auf <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>, Artenvielfalt, Landschaftsqualität und Wasserversorgung: Stickstoff, der nicht durch Pflanzen aufgenommen wird oder wieder in Luftstickstoff umgewandelt wird, führt zur Verunreinigung des Grundwassers, das eine bedeutsame Trinkwasserressource darstellt, Nährstoffanreicherung (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/eutrophierung">Eutrophierung</a>) von Gewässern, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a> von Landökosystemen sowie zur Entstehung von Treibhausgasen. Eine Einführung in die Stickstoff-Problematik findet sich in der&nbsp; Publikation <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/30542">„Reaktiver Stickstoff in Deutschland“</a> (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> 2015).</p> <p>In Deutschland sind vor allem Regionen mit dichtem Viehbesatz problematisch: Durch den hohen Anfall an Wirtschaftsdünger (tierische Exkremente) wird dort oft deutlich mehr Stickstoff auf die Flächen ausgebracht, als die Kulturpflanzen aufnehmen und in <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biomasse">Biomasse</a> umsetzen. Eine Maßzahl für die potenziellen Stickstoffeinträge aus der Landwirtschaft in die Umwelt ist der Stickstoffüberschuss.</p> </p><p> Wie ist die Entwicklung zu bewerten? <p>Von 1994 bis 2023 ist der Stickstoffüberschuss der Gesamtbilanz pro Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche im 5-Jahres-Durchschnitt um 40 % gesunken. Landwirt*innen setzen Düngemittel also effizienter ein und auch die Futterverwertung bei den Nutztieren hat sich verbessert.</p> <p>In den letzten Jahren kam zudem die Umsetzung einer wirksameren Düngegesetzgebung, gesunkene Tierzahlen, sowie geringere Absatzzahlen für mineralische Düngemittel als Folge von strengeren Düngeauflagen, Dürrejahren und angestiegenen Mineraldüngerpreisen hinzu. Durch den deutlichen Rückgang des Stickstoffüberschusses um mehr als 50 kg N/ha in den vergangenen sieben Jahren, wird das Ziel <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/die-deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-318846">Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie</a>, den Stickstoffüberschusses auf maximal 70 kg N/ha*a im gleitenden 5-Jahres Mittel bis 2030 zu begrenzen, erstmalig erreicht.&nbsp;</p> <p>Doch das Erreichen des Ziels der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie bedeutet nicht, dass es keiner weiteren Anstrengungen Bedarf, die Stickstoffeinträge in die Umwelt weiter zu reduzieren. Vielmehr ist dies als ein Teilziel zu betrachten auf dem Weg Umwelt, Gesundheit und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> vor den Auswirkungen zu hoher Stickstoffeinträgen zu schützen. Denn das weiterhin Handlungsbedarf bei der Reduktion von Stickstoff in die Umwelt besteht, zeigen&nbsp;u.a. die Indikatoren „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/47328">Nitrat im Grundwasser</a>“ und „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/18355">Eutrophierung durch Stickstoff</a>“, die eng mit dem Stickstoffüberschuss verbunden sind und keine positiven Trends anzeigen.</p> </p><p> Wie wird der Indikator berechnet? <p>Der Stickstoffüberschuss wird aus der landwirtschaftlichen Stickstoff-Gesamtbilanz für Deutschland ermittelt, die sich aus Biogas-, Stall- und Flächenbilanz zusammensetzt. Berechnet wird er aus der Differenz von landwirtschaftlicher Stickstoffzufuhr (z.B. Düngemittel, Futtermittel, Saat- und Pflanzgut, Einträge aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a>) und -abfuhr (tierische und pflanzliche Produkte). Die Daten werden jährlich vom Julius-Kühn-Institut und dem Umweltbundesamt berechnet und&nbsp;vom BMLEH veröffentlicht <a href="https://www.bmel-statistik.de/fileadmin/daten/0111260-0000.xlsx">(BMLEH 2025, Statistischer Monatsbericht, MBT-0111260-000)</a>. Hinweise zur Berechnungsmethode findet man bei <a href="https://www.openagrar.de/receive/openagrar_mods_00084691">Müller et al. 2024</a> und&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/stickstoff-flaechenbilanzen-fuer-deutschland">Häußermann et al. 2019</a>. Um Schwankungen zwischen den Jahren zu bereinigen, wird das gleitende 5-Jahres-Mittel errechnet. Der Zielwert der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie bezieht sich seit 2025 auf das letzte Jahr des 5-Jahres-Zeitraumes.</p> <p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel </strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11218"><strong>"Stickstoffeintrag aus der Landwirtschaft und Stickstoffüberschuss"</strong></a><strong>.</strong></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Fachinformationssystem Bodenschutz

Das Fachinformationssystem (FIS) Bodenschutz beinhaltet die Teilprojekte der 'Digitalen Bodenkarte Hamburg': - Fachplan Schutzwürdige Böden - Bodenversiegelung Hamburg - Bodendaten Profilinformationen - Bodenformengesellschaften Hamburg - Verdunstungspotential von Böden

Dauerbeobachtung der Vegetationsentwicklung und Grundwasserqualitaet in geschuetzten Feuchtgebieten von Rheinland-Pfalz (Reg.-Bez. Trier)

Das Forschungsvorhaben soll dazu beitragen zu klaeren, welchen Veraenderungen die Vegetation von unter Schutz stehenden Feuchtgebieten langfristig unterliegt (ungelenkte Sukzession). Zur Klaerung moeglicher Ursachen werden die Nutzungsgeschichte, Daten der naechstgelegenen Klima- und Luftimmissionsstationen, die chemische Zusammensetzung regelmaessig entnommener Quell- und Grundwasserproben sowie die Naehrstoffvorraete im Boden ausgewertet. Die Vegetation wird in 3-5jaehrigen Abstaenden auf 2 x 2 m grossen Teilflaechen entlang von 50-100 m langen Beobachtungstransekten dokumentiert. Insgesamt werden 5 vermoorte Maare der Vulkaneifel, 5 waldfreie und 8 locker bewaldete Quellmoore des Hunsrueck und der Schneifel untersucht. Erste Ergebnisse zeigen den starken Einfluss von Klimaschwankungen, sekundaere Sukzessionsprozesse nach Nutzungsaufgabe sowie Wirkungen anthropogener Stoffeintraege (Versauerung, Eutrophierung).

Copper in sediment, water and suspended particulate matter of the tidal influenced part of the Elbe River sampled in April 2023 (LP20230402)

Legacy pollutants (e.g. Cu) are well studied and known to deposit in regions of sedimentation along rivers like the Elbe River located in northern Germany. However, in order to help authorities to maintain rivers as important economic transport routes numerical models are used to forecast possible pollution transportation after dredging or sediment relocation. To improve the precision of such models, valid data related to the pollution partitioning behavior and constant model validation is needed. Sediment, water and suspended particulate matter (SPM) were sampled during a sampling campaign in April 2023 and analyzed within the context of the cooperation project CTM-Elbe of BAW and Hereon. The sediment samples were taken by a box corer, homogenized, freeze-dried and wet-sieved to gain the <63 µm grain size fraction. The <63 µm grain size fraction was acid digested and measured by ICP-MS/MS for their (trace) metal mass fractions. The high-volume water samples were centrifuged with a continuous flow centrifuge (CFC) to separate the SPM from the water phase before the SPM samples were freeze-dried. The obtained SPM samples were treated analogously to the sieved sediment samples. The water samples were taken in metal-free GO-FLO sampling bottles and filtered over <0.45 µm polycarbonate filters in the laboratory before acidification with nitric acid. The filtrates were then measured for their (trace) metal concentrations with ICP-MS/MS coupled online to a seaFAST preconcentration and matrix removal system. This data set provides the Cu mass fractions in the fine grain sediment fraction of the SPM together with dissolved (<0.45 µm) Cu concentrations in the water.

Pyrolyse dickwandiger Faserverbundwerkstoffe als Schlüsselinnovation im Recyclingprozess für Rotorblätter von Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Messtechnische Unterstützung sowie ökobilanzielle und ökonomische Bewertung der zu entwickelnde Pyrolyseverfahren

Im Rahmen des Verbundvorhabens RE_SORT werden eine Quasikontinuierliche Batch- als auch die Mikrowellen-Pyrolyse entwickelt, die das Recycling von dickwandigen Faserverbundstrukturen wirtschaftlich ermöglichen. In beiden Verfahren wird das Matrixharz durch externe Energiezufuhr in ölige und vor allem gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen überführt. Im vorliegendem Teilvorhaben wird die Entwicklung der quasikontinuierliche Batchpyrolyse (QBP) aus genehmigungsrechtlicher und technischer Sicht beratend unterstützt. Weiterhin wird im Versuchsbetrieb der QBP-Technikumsanlage die für die Verfahrensentwicklung notwendige Analytik der entstehenden Pyrolysegase durchgeführt. Die motorische Umsetzung der Pyrolysegase, die Beurteilung von Emissionen und die Beurteilung der aus den Faserverbundstrukturen gebrauchter Windkraftflügel erzeugten Glas- und Carbonfasern wird unterstützt. Zur Beurteilung des QBP-Verfahrens und der Mikrowellenpyrolyse aus wirtschaftlicher Sicht werden Planrechnungen über die voraussichtliche technische Nutzungsdauer einer jeweils großtechnischen Anlage durchgeführt. Im Rahmen der Planrechnungen werden alle Kosten und Erlöse des Recyclings von gebrauchten Windkraftflügeln und der erzeugten Produkte (Glasfasern, Carbonfasern, Pyrolyseöle, Strom, Wärme) ausgewiesen. Die Beurteilung der Verfahren aus ökobilanzieller Sicht erfolgt für die Mikrowellenanalyse indikativ und das QBP-Verfahren umfänglich, unter Berücksichtigung auch der Anlagentechnik und der für den Betrieb einer großtechnischen QBP-Anlagen erforderlichen Infrastruktur. Die Untersuchungen werden in Anlehnung der DIN 14040 und 14044 für relevante Wirkungskategorien (Klimawandel, Versauerung, photochemische Oxidantienbildung, Abbau der stratosphärischen Ozonschicht und abiotischer Ressourcenverbrauch) durchgeführt.

Seawater carbonate chemistry and growth, reproduction of calcifying and non-calcifying epibionts of a brown macroalga in a laboratory experiment

Seaweeds are key species of the Baltic Sea benthic ecosystems. They are the substratum of numerous fouling epibionts like bryozoans and tubeworms. Several of these epibionts bear calcified structures and could be impacted by the high pCO2 events of the late summer upwellings in the Baltic nearshores. Those events are expected to increase in strength and duration with global change and ocean acidification. If calcifying epibionts are impacted by transient acidification as driven by upwelling events, their increasing prevalence could cause a shift of the fouling communities toward fleshy species. The aim of the present study was to test the sensitivity of selected seaweed macrofoulers to transient elevation of pCO2 in their natural microenvironment, i.e. the boundary layer covering the thallus surface of brown seaweeds. Fragments of the macroalga Fucus serratus bearing an epibiotic community composed of the calcifiers Spirorbis spirorbis (Annelida) and Electra pilosa (Bryozoa) and the non-calcifier Alcyonidium hirsutum (Bryozoa) were maintained for 30 days under three pCO2 conditions: natural 460±59 µatm, present-day upwelling1193±166 µatm and future upwelling 3150±446 µatm. Only the highest pCO2 caused a significant reduction of growth rates and settlement of S. spirorbis individuals. Additionally, S. spirorbis settled juveniles exhibited enhanced calcification of 40% during daylight hours compared to dark hours, possibly reflecting a day-night alternation of an acidification-modulating effect by algal photosynthesis as opposed to an acidification-enhancing effect of algal respiration. E. pilosa colonies showed significantly increased growth rates at intermediate pCO2 (1193 µatm) but no response to higher pCO2. No effect of acidification on A. hirsutum colonies growth rates was observed. The results suggest a remarkable resistance of the algal macro-epibionts to levels of acidification occurring at present day upwellings in the Baltic. Only extreme future upwelling conditions impacted the tubeworm S. spirorbis, but not the bryozoans.

Seawater carbonate chemistry and seasonal variations of Fucus vesiculosus fertility in the western Baltic Sea

Ocean warming and acidification may substantially affect the reproduction of keystone species such as Fucus vesiculosus (Phaeophyceae). In four consecutive benthic mesocosm experiments, we compared the reproductive biology and quantified the temporal development of Baltic Sea Fucus fertility under the single and combined impact of elevated seawater temperature and pCO2 (1100 ppm). In an additional experiment, we investigated the impact of temperature (0–25°C) on the maturation of North Sea F. vesiculosus receptacles. A marked seasonal reproductive cycle of F. vesiculosus became apparent in the course of 1 year. The first appearance of receptacles on vegetative apices and the further development of immature receptacles of F. vesiculosus in autumn were unaffected by warming or elevated pCO2. During winter, elevated pCO2 in both ambient and warmed temperatures increased the proportion of mature receptacles significantly. In spring, warming and, to a lesser extent, elevated pCO2 accelerated the maturation of receptacles and advanced the release of gametes by up to 2 weeks. Likewise, in the laboratory, maturation and gamete release were accelerated at 15–25°C relative to colder temperatures. In summary, elevated pCO2 and/or warming do not influence receptacle appearance in autumn, but do accelerate the maturation process during spring, resulting in earlier gamete release. Temperature and, to a much lesser extent, pCO2 affect the temporal development of Fucus fertility. Thus, rising temperatures will mainly shift or disturb the phenology of F. vesiculosus in spring and summer, which may alter and/or hamper its ecological functions in shallow coastal ecosystems of the Baltic Sea.

Seawater carbonate chemistry and growth and carbon metabolism of the seaweed Fucus vesiculosus in the western Baltic Sea

Warming and acidification of the oceans as a consequence of increasing CO2-concentrations occur at large scales. Numerous studies have shown the impact of single stressors on individual species. However, studies on the combined effect of multiple stressors on a multi-species assemblage, which is ecologically much more realistic and relevant, are still scarce. Therefore, we orthogonally crossed the two factors warming and acidification in mesocosm experiments and studied their single and combined impact on the brown alga Fucus vesiculosus associated with its natural community (epiphytes and mesograzers) in the Baltic Sea in all seasons (from April 2013 to April 2014). We superimposed our treatment factors onto the natural fluctuations of all environmental variables present in the Benthocosms in so-called delta-treatments. Thereby we compared the physiological responses of F. vesiculosus (growth and metabolites) to the single and combined effects of natural Kiel Fjord temperatures and pCO2 conditions with a 5 °C temperature increase and/or pCO2 increase treatment (1100 ppm in the headspace above the mesocosms). Responses were also related to the factor photoperiod which changes over the course of the year. Our results demonstrate complex seasonal pattern. Elevated pCO2 positively affected growth of F. vesiculosus alone and/or interactively with warming. The response direction (additive, synergistic or antagonistic), however, depended on season and daylength. The effects were most obvious when plants were actively growing during spring and early summer. Our study revealed for the first time that it is crucial to always consider the impact of variable environmental conditions throughout all seasons. In summary, our study indicates that in future F. vesiculosus will be more affected by detrimental summer heat-waves than by ocean acidification although the latter consequently enhances growth throughout the year. The mainly negative influence of rising temperatures on the physiology of this keystone macroalga may alter and/or hamper its ecological functions in the shallow coastal ecosystem of the Baltic Sea.

Seawater carbonate chemistry and growth of calcifying tubeworm shells (Spirorbis spirorbis)

The calcareous tubeworm Spirorbis spirorbis is a widespread serpulid species in the Baltic Sea, where it commonly grows as an epibiont on brown macroalgae (genus Fucus). It lives within a Mg-calcite shell and could be affected by ocean acidification and temperature rise induced by the predicted future atmospheric CO2 increase. However, Spirorbis tubes grow in a chemically modified boundary layer around the algae, which may mitigate acidification. In order to investigate how increasing temperature and rising pCO2 may influence S. spirorbisshell growth we carried out four seasonal experiments in the Kiel Outdoor Benthocosms at elevated pCO2 and temperature conditions. Compared to laboratory batch culture experiments the benthocosm approach provides a better representation of natural conditions for physical and biological ecosystem parameters, including seasonal variations. We find that growth rates of S. spirorbis are significantly controlled by ontogenetic and seasonal effects. The length of the newly grown tube is inversely related to the initial diameter of the shell. Our study showed no significant difference of the growth rates between ambient atmospheric and elevated (1100 ppm) pCO2 conditions. No influence of daily average CaCO3 saturation state on the growth rates of S. spirorbis was observed. We found, however, net growth of the shells even in temporarily undersaturated bulk solutions, under conditions that concurrently favoured selective shell surface dissolution. The results suggest an overall resistance of S. spirorbis growth to acidification levels predicted for the year 2100 in the Baltic Sea. In contrast, S. spirorbis did not survive at mean seasonal temperatures exceeding 24 °C during the summer experiments. In the autumn experiments at ambient pCO2, the growth rates of juvenile S. spirorbis were higher under elevated temperature conditions. The results reveal that S. spirorbis may prefer moderately warmer conditions during their early life stages but will suffer from an excessive temperature increase and from increasing shell corrosion as a consequence of progressing ocean acidification.

Seawater carbonate chemistry and growth, survival and Chlorophyll a fluorescence parameters of Fucus vesiculosus L.(Phaeophyceae) in a seasonally fluctuating environment

Global change exposes brown algal Fucus vesiculosus populations to increasing temperature and pCO2, which may threaten individuals, in particular the early life-stages. Genetic diversity of F. vesiculosus populations is low in the Baltic compared to Atlantic populations. This might jeopardise their potential for adaptation to environmental changes. Here, we report on the responses of early life-stage F. vesiculosus to warming and acidification in a near-natural scenario maintaining natural and seasonal variation (spring 2013–2014) of the Kiel Fjord in the Baltic Sea, Germany (54°27ʹN, 10°11ʹW). We assessed how stress sensitivity differed among sibling groups and how genetic diversity of germling populations affected their stress tolerance. Warming increased growth rates of Fucus germlings in spring and in early summer, but led to higher photoinhibition in spring and decreased their survival in late summer. Acidification increased germlings' growth in summer but otherwise showed much weaker effects than warming. During the colder seasons (autumn and winter), growth was slow while survival was high compared to spring and summer, all at ambient temperatures. A pronounced variation in stress response among genetically different sibling groups (full-sib families) suggests a genotypic basis for this variation and thus a potential for adaptation for F. vesiculosus populations to future conditions. Corroborating this, survival in response to warming in populations with higher diversity was better than the mean survival of single sibling groups. We conclude that impacts on early life-stages depend on the combination of stressors and season and that genetic variation is crucial for the tolerance to global change stress.

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