Grund- und Oberflächenwasseraustausch könnten biologische Nährstoffaufnahme überlagern oder suggerieren: Erkenntnisse aus kleinen Fließgewässern

Anne Jähkel1, Daniel Graeber1, Christian Schmidt1
1 Helmholtz Zentrum für Umweltforschung - UFZ

3.11 in Grundwasser-Oberflächenwasser-Interaktionen - vom Flussabschnitt zum Einzugsgebiet

Der Austausch von Grund- und Oberflächenwasser beeinflusst die Nährstoffdynamik kleiner Bäche stark, insbesondere auf der räumlichen Ebene von Bachabschnitten. Das biogeochemische Signal der Nährstoffaufnahme kann so aufgrund unterschiedlicher Nährstoffzusammensetzung des zuströmenden Wassers, je nach Ursprung, und des jeweiligen Austauschvolumens, durch Verdünnung und Anreicherung hydrologisch überlagert werden. Aktuelle Ansätze zur Quantifizierung von Nährstoffaufnahmeraten lassen diesen hydrologischen Einfluss nur vereinfacht einfließen und erfassen die Wasser- und Nährstoffflüsse nicht exakt. Unserer Meinung nach können im Bach stattfindende Nährstoffkonzentrationsänderungen umfassender verstanden werden, wenn eben diese Wasser- und Nährstoffströme aus und in das Oberflächenwasser gemessen werden.

Hierfür wählten wir sechs Zuflüsse erster und zweiter Ordnung der Holtemme im Harz und Harzer Vorland. Drei der Einzugsgebiete sind landwirtschaftlich geprägt, die anderen sind reine Waldbäche. Insgesamt wurden acht Probennahmen zu allen Jahreszeiten und unterschiedlichen Abflussregimen durchgeführt. Die Experimente beinhalten jeweils mehrere Salzadditionsversuche entlang der Bachabschnitte als Grundlage für die Massenbilanz der Brutto-Wasserströme, begleitet von einer, auf dem Prinzip des „nutrient spiraling“ aufbauenden, Messung des Längsprofils von Nährstoffkonzentrationen im Bachwasser zur Berechnung der Netto-Nährstoffaufnahme.

Unsere Ergebnisse bestätigen den erwarteten Einfluss der Austauschflüsse auf die Netto-Nährstoffaufnahme und zeigen wie diese zwischen verschiedenen Bachabschnitten und Bachtypen als auch mit den Jahreszeiten variiert. Die Berechnung von Massenbilanzen der Nährstoff- und Wasserströme ermöglicht es uns den hydrologischen und biogeochemischen Anteil der Netto-Nährstoffaufnahme zu quantifizieren.