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'''Ureaseinhibitoren''' sind [[chemische Verbindung]]en, die die Aktivität des [[Enzym]]s [[Urease]] reduzieren oder ganz verhindern. Es handelt sich chemisch um [[Phosphorsäurediamide]], [[Phosphazene]] und [[Thiolgruppe|Thiole]], sowie um [[Derivat (Chemie)|Derivate]] der [[Hydroxamsäure]] und des [[Harnstoff]]s. Die Anwendungsgebiete sind in der [[Landwirtschaft]], der [[Medizin]] und der Grundlagenforschung an dem Mechanismus der Inhibition.<ref name="diss">Martin Leinker: ''Entwicklung einer Prinziplösung zur Senkung von Ammoniakemissionen aus Nutztierställen mit Hilfe von Ureaseinhibitoren.'' Diss. Martin-Luther-Univ. Halle-Wittenberg 2007. {{URN|nbn:de:gbv:3-000012809}}(PDF)</ref>

Auch [[Schwermetall]]ionen (am meisten [[Silber]], [[Quecksilber]], [[Kupfer]]) und [[Kaliumazid]] hemmen die Urease, können jedoch aufgrund ihrer [[Toxizität]] nicht eingesetzt werden. Die Anwendung von [[Ammoniumthiosulfat]] scheitert an der Abhängigkeit von Bodeneigenschaften, was das Ergebnis unsicher macht.<ref name="oko">Franz Schinner, Renate Sonnleitner: ''Bodenökologie: Mikrobiologie und Bodenenzymatik Band III: Pflanzenschutzmittel, Agrarhilfsstoffe und Organische Umweltchemikalien.'' Springer, 1997. ISBN 3-540-61025-1, S. 10ff.</ref>

== Beispiele ==
* [[Phenylphosphorsäurediamid]] (PPD)
* [[N-Butylthiophosphorsäuretriamid]] (NBTPT)
* [[Monophenoxyphosphazen]]
* β-[[Mercaptoethanol]]
* [[Acetohydroxamsäure]] (AHA)
* [[Thioharnstoff]]
* [[Hydroxyharnstoff]]<ref name="diss" />

== Anwendungsgebiete ==
=== Stickstoffverlust nach Düngerausbringung ===
[[Harnstoff]] ist weltweit der am häufigsten eingesetzte [[Stickstoffdünger]]. Bei Bodenkontakt zersetzt er sich innerhalb der Bodenlösung durch das ubiquitäre Enzym [[Urease]] vollständig zu [[Ammonium]] und [[Ammoniak]] sowie [[Hydrogencarbonate|Hydrogencarbonat]].<ref>{{Literatur |Autor=Simon Svane, Jens Jakob Sigurdarson, Friedrich Finkenwirth, Thomas Eitinger, Henrik Karring |Titel=Inhibition of urease activity by different compounds provides insight into the modulation and association of bacterial nickel import and ureolysis |Sammelwerk=Scientific Reports |Band=10 |Nummer=1 |Datum=2020-05-22 |Seiten=8503 |DOI=10.1038/s41598-020-65107-9}}</ref> Da Urease zu den am schnellsten umsetzenden Enzymen gehört, erfolgt der komplette Harnstoffabbau nach einer Düngung innerhalb nur weniger Stunden bis maximal Tage.<ref>{{Literatur |Autor=Jens Jakob Sigurdarson, Simon Svane, Henrik Karring |Titel=The molecular processes of urea hydrolysis in relation to ammonia emissions from agriculture |Sammelwerk=Reviews in Environmental Science and Bio/Technology |Band=17 |Nummer=2 |Datum=2018-06 |Seiten=241–258 |DOI=10.1007/s11157-018-9466-1}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Tobias Kirschke, Oliver Spott, Doris Vetterlein |Titel=Impact of urease and nitrification inhibitor on NH 4 + and NO 3 − dynamic in soil after urea spring application under field conditions evaluated by soil extraction and soil solution sampling |Sammelwerk=Journal of Plant Nutrition and Soil Science |Band=182 |Nummer=3 |Datum=2019-06 |Seiten=441–450 |DOI=10.1002/jpln.201800513}}</ref> Aufgrund der umsatzbedingten Förderung der Ammoniakbildung gehen mit einer Harnstoffdüngung, im Gegensatz zu anderen Mineraldüngerformen (bspw. [[Kalkammonsalpeter]], [[Ammoniumsulfat]]), erhöhte Stickstoffverluste in Form von Ammoniak einher. Nach aktuellen Zahlen des European Emission Inventory Guidebook wird von einem mittleren Ammoniak-N-Verlust von 13 bis 17 % bei Applikation eines reinen Harnstoffdüngers ausgegangen.<ref>{{Internetquelle |autor=Hutchings et al. |url=https://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-guidebook-2019 |titel=Crop production and agricultural soils |werk=EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2019 |hrsg=European Environment Agency |datum=2019 |sprache=en |abruf=2021}}</ref> Neuere Untersuchungen weisen jedoch darauf hin, dass der Ammoniak-Verlust nach einer Harnstoffdüngung unter Praxisbedingungen aufgrund von Witterungseinflüssen (geringe Temperatur, Niederschläge) sowie regional differenzierten Bodeneigenschaften sehr wahrscheinlich geringer ist.<ref>{{Literatur |Autor=Martine Schraml, Andreas Weber, Kurt Heil, Reinhold Gutser, Urs Schmidhalter |Titel=Ammonia losses from urea applied to winter wheat over four consecutive years and potential mitigation by urease inhibitors |Sammelwerk=Journal of Plant Nutrition and Soil Science |Band=181 |Nummer=6 |Datum=2018-12 |Seiten=914–922 |DOI=10.1002/jpln.201700554}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Thomas Ohnemus, Oliver Spott, Enrico Thiel |Titel=Spatial distribution of urea induced ammonia loss potentials of German cropland soils |Sammelwerk=Geoderma |Band=394 |Datum=2021-07 |Seiten=115025 |DOI=10.1016/j.geoderma.2021.115025}}</ref>

Durch den Einsatz von Ureaseinhibitoren, welche den sonst raschen Harnstoffabbau für etwa 1 bis 2 Wochen verzögern, kann der mit Harnstoff assoziierte Ammoniak-Verlust um bis zu 90 % reduziert werden.<ref>{{Literatur |Autor=Kang Ni, Henning Kage, Andreas Pacholski |Titel=Effects of novel nitrification and urease inhibitors (DCD/TZ and 2-NPT) on N2O emissions from surface applied urea: An incubation study |Sammelwerk=Atmospheric Environment |Band=175 |Datum=2018-02 |Seiten=75–82 |DOI=10.1016/j.atmosenv.2017.12.002}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Marta Klimczyk, Anna Siczek, Lech Schimmelpfennig |Titel=Improving the efficiency of urea-based fertilization leading to reduction in ammonia emission |Sammelwerk=Science of The Total Environment |Band=771 |Datum=2021-06 |Seiten=145483 |DOI=10.1016/j.scitotenv.2021.145483}}</ref> Zusätzlich wird das Eindringen von Harnstoff in den [[Boden (Bodenkunde)|Boden]] verbessert und damit die Stickstoffverfügbarkeit für die Pflanze weiter erhöht.<ref>{{Literatur |Autor=K. Dawar, M. Zaman, J. S. Rowarth, J. Blennerhassett, M. H. Turnbull |Titel=Urea hydrolysis and lateral and vertical movement in the soil: effects of urease inhibitor and irrigation |Sammelwerk=Biology and Fertility of Soils |Band=47 |Nummer=2 |Datum=2011-02 |Seiten=139–146 |DOI=10.1007/s00374-010-0515-3}}</ref> In Abhängigkeit der jeweiligen Standortbedingungen (allg. Ertragsniveau, Witterung, Boden) sowie der verwendeten Dünungstechnologie und -terminierung ermöglicht der Einsatz von Ureaseinhibitoren somit eine Steigerung von Ertrag und N-Effizienz.<ref>{{Literatur |Autor=Heitor Cantarella, Rafael Otto, Johnny Rodrigues Soares, Aijânio Gomes de Brito Silva |Titel=Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: A review |Sammelwerk=Journal of Advanced Research |Reihe=Biotechnological and medical relevance of ureases |Band=13 |Datum=2018-09-01 |Seiten=19–27 |DOI=10.1016/j.jare.2018.05.008}}</ref>

Darüber hinaus werden Ureaseinhibitoren oft mit [[Nitrifikationshemmer|Nitrifikationsinhibitoren]] kombiniert, um durch die zusätzliche Minderung von Lachgas- und Nitrat-Verlusten Ertrag und N-Effizienz weiter zu optimieren.<ref>{{Literatur |Autor=Diego Abalos, Simon Jeffery, Alberto Sanz-Cobena, Guillermo Guardia, Antonio Vallejo |Titel=Meta-analysis of the effect of urease and nitrification inhibitors on crop productivity and nitrogen use efficiency |Sammelwerk=Agriculture, Ecosystems & Environment |Band=189 |Datum=2014-05 |Seiten=136–144 |DOI=10.1016/j.agee.2014.03.036}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Resham Thapa, Amitava Chatterjee |Titel=Wheat Production, Nitrogen Transformation, and Nitrogen Losses as Affected by Nitrification and Double Inhibitors |Sammelwerk=Agronomy Journal |Band=109 |Nummer=5 |Datum=2017-09 |Seiten=1825–1835 |DOI=10.2134/agronj2016.07.0415}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Zhipeng Sha, Xin Ma, Jingxia Wang, Tiantian Lv, Qianqian Li |Titel=Effect of N stabilizers on fertilizer-N fate in the soil-crop system: A meta-analysis |Sammelwerk=Agriculture, Ecosystems & Environment |Band=290 |Datum=2020-03 |Seiten=106763 |DOI=10.1016/j.agee.2019.106763}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Yuncai Hu, Manuela P. Gaßner, Andreas Weber, Martine Schraml, Urs Schmidhalter |Titel=Direct and Indirect Effects of Urease and Nitrification Inhibitors on N2O-N Losses from Urea Fertilization to Winter Wheat in Southern Germany |Sammelwerk=Atmosphere |Band=11 |Nummer=8 |Datum=2020-07-24 |Seiten=782 |DOI=10.3390/atmos11080782}}</ref> Zeitgleich sollen auf diese Weise positive Effekte hinsichtlich Pflanzenwachstum und -gesundheit erzielt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Daniel Marino, Idoia Ariz, Berta Lasa, Enrique Santamaría, Joaquín Fernández-Irigoyen |Titel=Quantitative proteomics reveals the importance of nitrogen source to control glucosinolate metabolism in Arabidopsis thaliana and Brassica oleracea |Sammelwerk=Journal of Experimental Botany |Band=67 |Nummer=11 |Datum=2016-05 |Seiten=3313–3323 |DOI=10.1093/jxb/erw147 |PMC=4892723 |PMID=27085186}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara |Titel=Interactions between nitrate and ammonium in their uptake, allocation, assimilation, and signaling in plants |Sammelwerk=Journal of Experimental Botany |Datum=2016-12-21 |Seiten=erw449 |DOI=10.1093/jxb/erw449}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Peng Wang, Zhang-kui Wang, Xi-chao Sun, Xiao-huan Mu, Huan Chen |Titel=Interaction effect of nitrogen form and planting density on plant growth and nutrient uptake in maize seedlings |Sammelwerk=Journal of Integrative Agriculture |Band=18 |Nummer=5 |Datum=2019-05 |Seiten=1120–1129 |DOI=10.1016/S2095-3119(18)61977-X}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Sebastian R. G. A. Blaser, Nicolai Koebernick, Oliver Spott, Enrico Thiel, Doris Vetterlein |Titel=Dynamics of localised nitrogen supply and relevance for root growth of Vicia faba ('Fuego') and Hordeum vulgare ('Marthe') in soil |Sammelwerk=Scientific Reports |Band=10 |Nummer=1 |Datum=2020-09-25 |Seiten=15776 |DOI=10.1038/s41598-020-72140-1 |PMC=7519116 |PMID=32978408}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Diana Heuermann, Heike Hahn, Nicolaus von Wirén |Titel=Seed Yield and Nitrogen Efficiency in Oilseed Rape After Ammonium Nitrate or Urea Fertilization |Sammelwerk=Frontiers in Plant Science |Band=11 |Datum=2020 |Seiten=608785 |DOI=10.3389/fpls.2020.608785 |PMC=7874180 |PMID=33584751}}</ref> Unter langanhaltenden Ammoniak-Verlustbedingungen kann eine Doppelanwendung von Urease- und Nitrifikationsinhibitoren den Ammoniakminderungseffekt im Vergleich zu einer Einzelanwendung eines Ureaseinhibitors jedoch auch abschwächen.<ref>{{Literatur |Autor=Baobao Pan, Shu Kee Lam, Arvin Mosier, Yiqi Luo, Deli Chen |Titel=Ammonia volatilization from synthetic fertilizers and its mitigation strategies: A global synthesis |Sammelwerk=Agriculture, Ecosystems & Environment |Band=232 |Datum=2016-09 |Seiten=283–289 |DOI=10.1016/j.agee.2016.08.019}}</ref>

Bei unsachgemäßer Anwendung können Ureaseinhibitoren zu Blatt-Nekrosen führen, welche auf die vorübergehende Akkumulation von Harnstoff in den Blattspitzen zurückzuführen sind.<ref name="oko" />

=== Stickstoffverlust in gelagertem Dünger ===
Bereits bei der Lagerung von [[Festmist]] und [[Gülle]] treten Stickstoffverluste durch Ureaseaktivität auf. Hier werden Ureasehemmer wie PPDA und NBTPT zugesetzt, um eine langfristige Lagerfähigkeit zu erreichen.

=== Ammoniakemission aus Stallmist ===
Ammoniak ist auf mehrere Arten umweltschädlich und es existieren Vereinbarungen über [[Emissionsgrenzwert]]e. Da etwa 80 Prozent der Ammoniakemissionen (basierend auf Zahlen in Deutschland aus dem Jahr 2005) aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung stammen, ergibt sich eine Einsatzmöglichkeit für Ureasehemmer. Diese ist deshalb erfolgversprechender als bei der Düngung, weil die Bedingungen im Stall besser kontrolliert werden können. Eine Reduktion der Emissionen von 50 Prozent konnte bereits in Versuchen erreicht werden.<ref name="diss" />

=== Pathologische ureasepositive Keime ===
Ureasehemmer werden medizinisch bei der Bekämpfung von Keimen eingesetzt, die Harnstoff verstoffwechseln: [[Helicobacter pylori]] im Magen sowie [[Proteus (Gattung)|Proteus]], [[Klebsiella]] und andere in den Harnwegen. In beiden Fällen ist die Ammoniakausscheidung für das Überleben des Bakteriums notwendig, und die Inhibition der Urease wäre das Mittel der Wahl, neben der generellen Anwendung von Antibiotika. Von den zwei Arzneistoffen, die von der FDA zugelassen sind, [[Acetohydroxamsäure]] und [[Hydroxyharnstoff]], sind starke Nebenwirkungen bekannt.<ref>Wolfgang Gerok, Christoph Huber, Thomas Meinertz, [[Henning Zeidler]] (Hrsg.): ''Die innere Medizin: Referenzwerk für den Facharzt.'' 11. Auflage. Schattauer Verlag, 2006, ISBN 3-7945-2222-2, S. 789</ref><ref>Marshall L. Stoller, Maxwell V. Meng: ''Urinary stone disease: the practical guide to medical and surgical management.'' Humana Press, 2007, ISBN 1-58829-219-3, S. 316 ff.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Agrochemie]]
[[Kategorie:Arzneistoff]]
[[Kategorie:Chemikaliengruppe]]

Ureaseinhibitoren - Versionsgeschichte

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