Monitoring des Agrarumweltsystems Schweiz – Stickstoff-Bilanz
Monitoring du système agro-environnemental suisse – bilan d’azote
Monitoring of the Swiss Agri-Environmental System – Nitrogen Balance

Basierend auf gesetzlichen Grundlagen (SR 919.118, Artikel 8, 9, 9a; SR 431.011, Kapitel 09.42) führt Agroscope im Auftrag des Bundesamtes für Landwirtschaft ein Agrarumweltmonitoring durch (Monitoring des Agrarumweltsystems Schweiz = MAUS). MAUS berechnet verschiedene Agrarumweltindikatoren, die die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft sichtbar machen und deren Entwicklung in verschiedenen Regionen und Produktionssystemen über die Zeit darstellen. Als Grundlage für die Berechnungen dienen sowohl bestehende Daten als auch eigene Erhebungen.

Beim Agrarumweltindikator Stickstoff-Bilanz handelt es sich um eine Bruttooberflächenbilanz nach der OECD-Methode (Eurostat, 2013). Stickstoff gelangt als Eintrag durch Düngemittel, Saatgut, Stickstofffixierung und Stickstoffdeposition auf die landwirtschaftliche Fläche. Erträge (inklusive Weide und abgeführte Ernterückstände) entziehen dem Boden den Stickstoff wieder (Baumgartner et al., 2024). Die Differenz aus Eintrag und Austrag stellt den Überschuss an Stickstoff dar, der in die Umwelt verloren geht. Diese Stickstoffverluste können beispielsweise zu Biodiversitätsverlust, Trinkwasserqualitätseinbussen oder Luftverschmutzung führen.

Die wichtigsten Datenquellen für die Stickstoffbilanz sind die georeferenzierten Nutzungsflächen der Kantone, Informationen aus dem zentralen Agrarpolitischen Informationssystem (AGIS), die Verschiebungen von Hof- und Recyclingdünger aus HODUFLU, Angaben zu Milchharnstoffgehalt und Milchleistung von Qualitas, Ertragsdaten verschiedener Organisationen (z. B. Zentrale Auswertung von Buchhaltungsdaten, Agristat, Swisspatat), die Stickstoffdepositionskarte mit Quellen ausserhalb der Landwirtschaft (Rihm und Künzle 2023) und eigene Erhebungen, insbesondere für den Mineraldüngereinsatz, die Stickstoffausscheidungen von Schweinen und Geflügel, das Abführen von Ernterückständen sowie Verschiebungen von Grundfutter und Stroh.

Manche dieser Daten liegen für jeden Landwirtschaftsbetrieb vor (z. B. AGIS), andere nur für eine Stichprobe (z. B. Ertragsdaten). Damit für jeden Schweizer Betrieb zu jeder Variablen ein Wert vorliegt, werden fehlende Werte durch Mittelwertbildung (z. B. auf regionaler Ebene) oder mithilfe statistischer Modelle (z. B. Random-Forest-Modelle) geschätzt.

Der Indikator wurde für jeden Betrieb einzeln berechnet und anschliessend mit dem R-Paket MRG (CRAN: Package MRG) in ein adaptives Raster überführt. Dies erlaubt es, in Gebieten mit höherer Betriebsdichte eine detailliertere Auflösung der Werte zu haben als in Gebieten mit wenigen Betrieben und gleichzeitig den Datenschutz zu wahren.



Der publizierte Datensatz umfasst eine Datenbank mit den Indikatoren für 2021, 2022 und 2023 je als ein Feature-Dataset.



Referenzen:

• Baumgartner, S., Spiess, E., Liebisch, F., Gilgen, A. (2024): Regionale Stickstoffbilanzen: Erste Ergebnisse von MAUS (Monitoring des Agrarumweltsystems Schweiz). Agroscope Science, 185. https://doi.org/10.34776/as185g

• Eurostat. (2013). Nutrient Budgets – Methodology and Handbook. Version 1.02. Eurostat and OECD, Luxembourg. aei_pr_gnb_esms_an_1.pdf

• Rihm, B., & Künzle, T. (2023). Nitrogen deposition and exceedances of critical loads for nitrogen in Switzerland. Meteotest, Bern, commissioned by the Federal Office for the Environment (FOEN). https://www.bafu.admin.ch/dam/bafu/de/dokumente/luft/externe-studien-berichte/Nitrogen_deposition_and_exceedances_of_critical_loads_for_nitrogen_in_Switzerland_1990–2020_final%20(1).pdf.download.pdf/Nitrogen_deposition_and_exceedances_of_critical_loads_for_nitrogen_in_Switzerland_1990–2020_final%20(1).pdf

Sur la base de fondements juridiques (RS 919.118, articles 8, 9, 9a ; RS 431.011, chapitre 09.42), Agroscope réalise un programme de monitoring agro-environnemental (Monitoring du système agro-environnemental suisse = MAUS) pour le compte de l'Office fédéral de l'agriculture. Le MAUS calcule une série d'indicateurs agro-environnementaux qui montrent l'impact environnemental de l'agriculture et suivent l’évolution dans les différentes régions et systèmes de production au fil du temps. Les calculs sont basés à la fois sur des données existantes et sur nos propres enquêtes.

L'indicateur agro-environnemental « bilan azoté » est un bilan brut de surface selon la méthode de l'OCDE (Eurostat, 2013). L'azote atteint la surface agricole par le biais des engrais, des semences, de la fixation de l'azote et des dépôts d'azote (apports). Les rendements (y compris les pâturages et les résidus de cultures enlevés) retirent l'azote du sol (sorties ; Baumgartner et al., 2024). La différence entre les apports et les sorties représente l'excès d'azote qui est perdu dans l'environnement. Ces pertes d'azote peuvent entraîner, par exemple, une perte de biodiversité, une détérioration de la qualité de l'eau potable ou une pollution de l'air.

Les sources de données les plus importantes pour le bilan azoté sont les surfaces d’utilisation géoréférencées provenant des cantons, les informations du système d’information sur la politique agricole (SIPA), les transferts d’engrais de ferme et d’engrais recyclés provenant de HODUFLU, les données sur la teneur en urée du lait et le rendement laitier provenant de Qualitas, les données sur les rendements provenant de diverses organisations (par exemple Dépouillement centralisé des données comptables, Agristat, Swisspatat), la carte des dépôts d'azote provenant de sources non agricoles (Rihm et Künzle 2023) et nos propres enquêtes, en particulier sur l'utilisation d'engrais minéraux, l'excrétion d'azote par les porcs et la volaille, l'élimination des résidus de culture et les changements dans l'alimentation de base et la paille.

Certaines de ces données sont disponibles pour chaque exploitation (par exemple AGIS), tandis que d'autres ne sont disponibles que pour un échantillon (par exemple les données sur le rendement). Afin de garantir qu'une valeur soit disponible pour chaque exploitation suisse pour chaque variable, les valeurs manquantes sont estimées en calculant des moyennes (par exemple au niveau régional) ou en utilisant des modèles statistiques (par exemple random forest).

L'indicateur a été calculé pour chaque exploitation, puis converti en une grille adaptative à l'aide du package R MRG (CRAN : Package MRG). Cela permet d'obtenir une résolution plus détaillée des valeurs dans les zones à forte densité d'exploitations agricoles par rapport aux zones à faible densité, tout en garantissant la protection des données.



L'ensemble de données publié comprend une base de données contenant les indicateurs pour 2021, 2022 et 2023, chacun sous la forme d'un ensemble de données distinct.



Références :

• Baumgartner, S., Spiess, E., Liebisch, F., Gilgen, A. (2024): Regionale Stickstoffbilanzen: Erste Ergebnisse von MAUS (Monitoring des Agrarumweltsystems Schweiz). Agroscope Science, 185. https://doi.org/10.34776/as185g

• Eurostat. (2013). Nutrient Budgets – Methodology and Handbook. Version 1.02. Eurostat and OECD, Luxembourg. aei_pr_gnb_esms_an_1.pdf

• Rihm, B., & Künzle, T. (2023). Nitrogen deposition and exceedances of critical loads for nitrogen in Switzerland. Meteotest, Bern, commissioned by the Federal Office for the Environment (FOEN). https://www.bafu.admin.ch/dam/bafu/de/dokumente/luft/externe-studien-berichte/Nitrogen_deposition_and_exceedances_of_critical_loads_for_nitrogen_in_Switzerland_1990–2020_final%20(1).pdf.download.pdf/Nitrogen_deposition_and_exceedances_of_critical_loads_for_nitrogen_in_Switzerland_1990–2020_final%20(1).pdf.

Based on legal foundations (SR 919.118, Articles 8, 9, 9a; SR 431.011, Chapter 09.42), Agroscope carries out an agri-environmental monitoring programme (Monitoring of the Swiss Agri-Environmental System = MAUS) on behalf of the Federal Office for Agriculture. MAUS calculates a range of agri-environmental indicators that show the environmental impact of agriculture and track the development across regions and production systems over time. The calculations are based on both existing data and our own surveys.

The agri-environmental indicator nitrogen balance is a gross surface balance according to the OECD method (Eurostat, 2013). Nitrogen reaches the agricultural surface through fertilisers, seeds, nitrogen fixation, and nitrogen deposition (inputs). Yields (including pasture and removed crop residues) remove nitrogen from the soil (outputs; Baumgartner et al., 2024). The difference between inputs and outputs represents the excess nitrogen that is lost to the environment. These nitrogen losses can lead, for example, to biodiversity loss, deterioration in drinking water quality, or air pollution.

The most important data sources for the nitrogen balance are the georeferenced land use data from the cantons, information from the central agricultural policy information system (AGIS), the shifts in manure and recycled fertiliser from HODUFLU, data on milk urea content and milk yield from Qualitas, yield data from various organisations (e.g. Swiss Farm Accountancy Data Network, Agristat, Swisspatat), the nitrogen deposition map with sources outside agriculture (Rihm and Künzle 2023), and our own surveys, in particular for mineral fertiliser use, nitrogen excretion by pigs and poultry, the removal of crop residues, and shifts in basic feed and straw.

Some of this data is available for every farm (e.g. AGIS), while other data is only available for a sample (e.g. yield data). To ensure that a value is available for every Swiss farm for each variable, missing values are estimated by calculating averages (e.g. at regional level) or using statistical models (e.g. random forest).

The indicator was calculated for each farm and then converted into an adaptive grid using the R package MRG (CRAN: Package MRG). This allows for a more detailed resolution of values in areas with a higher farm density than in areas with few farms, while at the same time ensuring data protection.



The published dataset comprises a database containing the indicators for 2021, 2022 and 2023, each as a separate feature dataset.



References:

• Baumgartner, S., Spiess, E., Liebisch, F., Gilgen, A. (2024): Regionale Stickstoffbilanzen: Erste Ergebnisse von MAUS (Monitoring des Agrarumweltsystems Schweiz). Agroscope Science, 185. https://doi.org/10.34776/as185g

• Eurostat. (2013). Nutrient Budgets – Methodology and Handbook. Version 1.02. Eurostat and OECD, Luxembourg. aei_pr_gnb_esms_an_1.pdf

• Rihm, B., & Künzle, T. (2023). Nitrogen deposition and exceedances of critical loads for nitrogen in Switzerland. Meteotest, Bern, commissioned by the Federal Office for the Environment (FOEN). https://www.bafu.admin.ch/dam/bafu/de/dokumente/luft/externe-studien-berichte/Nitrogen_deposition_and_exceedances_of_critical_loads_for_nitrogen_in_Switzerland_1990–2020_final%20(1).pdf.download.pdf/Nitrogen_deposition_and_exceedances_of_critical_loads_for_nitrogen_in_Switzerland_1990–2020_final%20(1).pdf.

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MAUS-Bilan-N

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Date (Création)
Data (Creazione)
Date (Creation)
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2026-05
Date (Publication)
Data (Pubblicazione)
Date (Publication)
Datum (Publikation)
2026-10
Date (Révision)
Data (Revisione)
Date (Revision)
Datum (Aktualisierung)
2021-01
Date (Révision)
Data (Revisione)
Date (Revision)
Datum (Aktualisierung)
2022-01
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