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Abstract
Background
Nitrogen (N) as a key input for crop production has adverse effects on the environment through emissions of reactive nitrogen. Less than 20% of the fertiliser nitrogen applied to agricultural land is actually consumed by humans in meat. Given this situation, nitrogen budgets have been introduced to quantify potential losses into the environment, to raise awareness in nutrient management, and to enforce and monitor nutrient mitigation measures. The surplus of the N soil surface budget has been used for many years for the assessment of potentially water pollution with nitrate from agriculture.

Results
For the 402 districts in Germany, nitrogen soil surface budgets were calculated for the time series 1995 to 2017. For the first time, biogas production in agriculture and the transfer of manure between districts were included in the budget. Averaged for all districts, the recent N supply to the utilised agricultural area (UAA) totals 227 kg N ha−1 UAA (mean 2015–2017), among them 104 kg N ha−1 UAA mineral fertiliser, 59 kg N ha−1 UAA manure, 33 kg N ha−1 UAA digestate, 14 kg N ha−1 UAA from gross atmospheric deposition, 13 kg N ha−1 UAA biological N fixation, and 1 kg N ha−1 UAA from seed and planting material. The withdrawal with harvested products accounts for 149 kg N ha−1 UAA, resulting in an N soil surface budget surplus of 77 kg N ha−1 UAA. The N surpluses per district (mean 2015–2017) vary considerably between 26 and 162 kg N ha−1 UAA and the nitrogen use efficiency of crop production ranges from 0.53 to 0.79 in the districts. The N surplus in Germany as a whole has remained nearly constant since 1995, but the regional distribution has changed significantly. The N surplus has decreased in the arable farming regions, but increased in the districts with high livestock density. Some of this surplus, however, is relocated to other districts through the transfer of manure.

Conclusions
The 23-year time series forms a reliable basis for further interpretation of N soil surface surplus in Germany. Agri-environmental programmes such as the limitation of the N surplus through the Fertiliser Ordinance and the promotion of biogas production have a clear effect on the N surplus in Germany as a whole and its regional distribution.

Durch die neue NEC-Richtlinie (EU) 2016/2284 verpflichtet sich Deutschland, die nationalen Emissionen von NH 3 ab 2020 um 5 % und ab 2030 um 29 % gegenüber 2005 zu senken, mit einem linearen Reduktionspfad zwischen 2020 und 2030. In vorliegendem Bericht werden Maßnahmen und Szenarien zur NH 3-Emissionsminderung in der Landwirtschaft beschrieben und bewertet sowie deren Auswirkungen auf weitere Luftschadstoffe (TSP, PM 10, PM2,5 und NMVOC) und die Netto-Stickstoffzufuhr in den Boden quantifiziert. Die Methodik für die Berechnungen basiert auf dem Report für Methoden und Daten (RMD) - Berichterstattung 2018 (Haenel et. al. 2018) für den landwirtschaftlichen Teil des Nationalen Emissionsinventars. Die Wirkungen der Maßnahmen und Szenarien werden jeweils gegenüber den Emissionen in einem Basisszenario für die Jahre 2020, 2025 und 2030 und gegenüber dem Referenzjahr der NEC-Richtlinie 2005 ausgewiesen. Dargestellt werden 40 Maßnahmen, die alle Abschnitte der landwirtschaftlichen Produktion betreffen wie bspw. Wirtschaftsdüngerausbringung, -lagerung und Ausbringung von synthetischen N-Düngern. Die maximale NH 3-Minderungswirkung einzelner Maßnahmen liegt bei rund -13 % gegenüber 2005; die Umsetzung einer einzelnen Maßnahme ist somit nicht ausreichend für die Minderungssziele in 2030. Deshalb werden fünf verschiedene (als NEC-Compliance-Szenarien bezeichnete) Maßnahmenbündel entwickelt und berechnet, mit denen die Minderungssziele ab 2030 erreicht werden können. Außerdem werden die Emissionen der Jahre 2020, 2025 und 2030 berechnet, die sich im Basisszenario ergeben. Zudem wird ein Szenario untersucht, das die Maßnahmen des TA Luft-Entwurfs bündelt. Diese Emissionsmengen des Basiszenarios sind auch Bezugspunkt für die Bewertung der Minderungswirkung von Maßnahmen und Szenarien. Um das NH 3-Minderungssziel 2020 zu erreichen, sind die Maßnahmen des Basisszenarios ausreichend. Für die Zeit danach sind zusätzliche Maßnahmen bzw. Maßnahmenbündel erforderlich, um die NH3-Minderungssziele zu erreichen.

Der Anbau von nachwachsenden Rohstoffe (NawaRo's) für die Erzeugung von Biogas und zur Herstellung von Biokraftstoffen wurde in Deutschland seit Anfang der 2000er Jahre erheblich ausgeweitet. Es wird untersucht, ob bzw. in welchem Umfang durch die Zunahme des NawaRo-Anbaus die Gewässer in Deutschland durch Einträge von Nitrat und Pflanzenschutzmitteln sowie infolge verstärkter Bodenerosion möglicherweise belastet werden. Dazu wird zunächst die Entwicklung der Anbauflächen von Mais und Raps in den Kreisen dargestellt. Die Bewertung der Gewässergefährdung durch Nitrateinträge erfolgt anhand des Überschusses der Stickstoff-Flächenbilanz. Das Risiko für Oberflächengewässer durch den Eintrag von Pflanzenschutzmitteln aus der Anwendung im Mais- und Rapsanbau wird mit dem Modell SYNOPS modelliert. Zur Bewertung der Grundwasserbelastung werden die Fundhäufigkeiten in Grundwasser-Messstellen ausgewertet. Der Bodenabtrag von Ackerflächen wird schließlich anhand der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) und der Sedimenteintrag in Oberflächengewässer mit dem Modell Terraflux ermittelt. Die Wirkungen des Energiepflanzenanbaus auf diese vier Komponenten der Gewässergüte werden mittels Szenario-Berechnungen bzw. aus dem Vergleich der Situation "ohne" und "mit" Anbau von Energiepflanzen abgeschätzt. Zusammenfassend werden die Auswirkungen des Energiepflanzenanbaus auf die Oberflächen- und Grundwasserbeschaffenheit für die drei Bereiche N-Überschuss, PSM im Grundwasser sowie Bodenerosion und Sedimenteintrag als weniger gravierend eingestuft. Auch in Bezug auf die PSM-Belastung von Oberflächengewässern hat nach SYNOPS-Modellergebnis das Risiko nicht zugenommen. Aktuelle Monitoringergebnisse an kleinen Gewässern legen allerdings die Vermutung nahe, dass das Risiko von Runoff-Einträgen in Oberflächengewässer mit SYNOPS nicht zutreffend ermittelt wird. Mögliche weitere Umweltbelastungen durch den Anbau von Energiepflanzen wie beispielsweise Humusabbau, Biodiversitätsverlust, Insektensterben, Veränderung des Landschaftsbildes und erhöhte Treibhausgas-Emissionen sind nicht Gegenstand dieser Untersuchung.