Stickstoffdynamik in Teileinzugsgebieten der Weser – Trajektorien von Stickstoffeintrag und Nitrataustrag

Michael Weber1, Rohini Kumar1, Andreas Musolff2, Olaf Buettner3, Sabine Attinger1
1 Department Hydrosystemmodellierung, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Leipzig
2 Department Hydrogeologie, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Leipzig
3 Department Aquatische Ökosystemanalyse und Management, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Magdeburg

1.9 in Wasserqualität in Grundwasser und Flusseinzugsgebieten

Die Nitratbelastung in Oberflächen- und Grundwasser stellt die Gewässerbewirtschaftung der deutschen Flussgebietsgemeinschaften vor eine große Herausforderung. Der Nährstoff Nitrat gelangt über diffuse und punktuelle Einträge sowie diverse Pfade in Oberflächengewässer und in das Grundwasser. Der diffuse Anteil dominiert dabei aufgrund intensiv genutzter landwirtschaftlicher Flächen gegen dem punktuellen Anteil aus Kläranlagen und Mischwasserentlastungen. Trotz diverser Maßnahmen zur Reduktion der Nitratkonzentration werden heutzutage immer noch vielerorts Grenzwerte in Oberflächengewässern und im Grundwasser überschritten [1]. Dies ist die Folge unterschiedlicher Landnutzungen, Fließpfade und Stoffrückhalte in den Einzugsgebieten, die den Eintrag und Austrag von Stickstoff bzw. Nitrat bestimmen.
In diesem Beitrag fokussieren wir uns auf die langzeitliche Stickstoffdynamik in Teileinzugsgebieten der Weser und der Interpretation der Beziehung zwischen Stickstoffeintrag im Einzugsgebiet und gemessener Nitratkonzentration in den Fließgewässern. Grundlage dieser Studie stellen diverse Datenquellen zu langjährigen landwirtschaftlichen Stickstoffüberschüssen [2], atmosphärischen Stickstoffdepositionen, punktuellen Einträgen von Kläranlagen und in Fließgewässern gemessenen Nitratkonzentrationen dar. Die daraus abgeleiteten Langzeitbeziehungen des Stickstoffeintrags und Nitrataustrags, auch N-Trajektorien genannt [3], werden auf Basis ihrer Hystereseschleife bzw. -kurve (Abbildung 1) klassifiziert und mit Hilfe der vorherrschenden Einzugsgebietseigenschaften interpretiert. Ziele dieser Studie sind die Identifikation der dominanten Einflussfaktoren für die Stickstoffdynamik innerhalb der Einzugsgebiete und die Ableitung möglicher Optionen für eine optimierte Gewässerbewirtschaftung.

Abbildung 1: Klassifizierung der Langzeittrajektorien für Stickstoffeintrag (Ninput) und Nitrataustrag (Noutput) auf Basis der Hystereseeigenschaften
Abbildung 1: Klassifizierung der Langzeittrajektorien für Stickstoffeintrag (Ninput) und Nitrataustrag (Noutput) auf Basis der Hystereseeigenschaften



[1] Nitratbericht 2016, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB), Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL).

[2] Bach, M., Godlinski, F., Greef, J.-M., Handbuch Berechnung der Stickstoff-Bilanz für die Landwirtschaft in Deutschland Jahre 1990–2008, in: Berichte aus dem Julius Kühn-Institut 159, Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Braunschweig, Deutschland, 2011.

[3] van Meter, K. J., Basu, N. B., Time lags in watershed-scale nutrient transport: An exploration of dominant controls, Environmental Research Letters, 12, 084017.