Weniger Ammoniakemissionen aus Harnstoff und Ammonium
Gasförmige Ammoniakverluste verringern die Stickstoffwirkung von Harnstoff und ammoniumhaltigen Dünger. Darüber hinaus ist ein Überschuss an freigesetztem Ammoniak umweltschädlich. Insbesondere auf alkalischen Böden besteht ein gewisses Risiko von Stickstoffverlusten durch Ammoniakverflüchtigung. Die Witterungsbedingungen und die Ausbringungstechnik haben einen großen Einfluss auf die Höhe der N-Verluste durch Ammoniak.
Die Rolle des Bodens bei Ammoniakemissionen
In organischem sowie mineralischem Dünger liegt Stickstoff häufig als Ammonium (NH4+) vor. In Kontakt mit der Luft und insbesondere bei hohem pH-Wert wird er jedoch schnell in Ammoniakgas (NH3) umgewandelt. Dies liegt daran, dass Ammonium eine schwache Säure ist. In einer alkalischen Umgebung verhält sich Ammonium wie eine Säure und spaltet ein Wasserstoffion (H+) ab. Dabei bildet sich Ammoniak gemäß den Reaktionsgleichungen:
NH4+ -> NH3 + H+
NH4+ + OH -> NH3 + H2O
Die Bodenart spielt über den Säuregehalt und die Säurepufferung eine Rolle. Je höher der pH-Wert des Bodens ist, desto höher ist die potenzielle Ammoniakemission. Alkalische Böden, wie z.B. kalkhaltige Lehmböden, sind anfällig für Ammoniakverluste. Die Säurepufferkapazität ist die Fähigkeit des Bodens, eine Veränderung des Säuregehalts (pH-Wert) zu verhindern. Eine geringere Pufferkapazität begünstigt die Verflüchtigung von Ammoniak. Dies ist vor allem bei leichten Böden mit wenig organischer Substanz ein Problem.
Bei der Ausbringung von Harnstoff-Stickstoff verflüchtigt sich der größte Teil des Ammoniaks. Der durchschnittliche NH3-Verlust aus Harnstoff liegt in Europa bei 15-20 %. Je nach Boden und Temperatur kann dieser Wert jedoch deutlich höher liegen. Dazu muss der Harnstoff zunächst durch Bodenenzyme (Urease) hydrolytisch in Ammonium umgewandelt werden. Dieser Prozess dauert mehrere Tage. Da dabei säureabbauende Reaktionen ablaufen, beginnt der pH-Wert in der unmittelbaren Umgebung des Harnstoffgranulats anzusteigen. Dies wird als Alkalisierung bezeichnet. Mit steigendem pH-Wert im Boden nimmt auch die Ammoniakverflüchtigung zu.
Urease Inhibitoren verlangsamen die Umwandlung von Harnstoff in Ammonium durch das Enzym Urease, wodurch die Ammoniakverflüchtigung verringert werden kann.
Witterungsbedingungen und Ausbringungstechnik
Neben der Bodenart bestimmen die Witterungsbedingungen und die Ausbringungstechnik die Höhe der Ammoniak-Stickstoffverluste. Trockene Bedingungen wie Wind, Sonneneinstrahlung und geringe Luftfeuchtigkeit fördern die NH3-Verflüchtigung. Das Gleiche gilt für hohe Temperaturen. Es ist besser, den Dung bei feuchtem und kühlem Wetter (unter 15 °C) auszubringen, z. B. vor oder während eines Regenschauers. Weitere Maßnahmen sind die Zugabe von Wasser oder die direkte Bewässerung nach dem Sprühen.
Die Verflüchtigung ist wahrscheinlicher, wenn die Gülle mit der Luft in Kontakt kommt. Darüber hinaus fördert die oberirdische Ausbringung von Gülle die Ammoniakemissionen. Um diese Emissionen zu verringern, schreibt die Regierung den Landwirten vor, die tierische Gülle direkt in den Boden einzuarbeiten. Flüssigdünger sollte dementsprechend direkt in den Boden eingebracht werden, um Stickstoffverluste zu minimieren.