Verminderung von Nitrat im Grundwasser durch Einbringen von Laubkomposten auf landwirtschaftlich genutzten Agroforstflächen

Astrid Seemann1, Thomas Sommer1
1 Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V.

V 17.8 in Forum Junge Hydrogeologen

23.03.2022, 12:30-12:45, HS 3

Besonders oberflächennahes Grundwasser unter landwirtschaftlich genutzten Flächen ist oft mit hohen Nitratkonzentrationen belastet (SRU, 2015). Um die Anforderungen aus der WRRL an das Grundwasser einzuhalten und somit die diffuse Belastung der weltweit wichtigsten Trinkwasserquelle durch Stickstoffüberschüsse aus organischen und mineralischen Düngemitteln zu vermeiden, sind Anpassungen an die Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Flächen notwendig (Salomon & Kuhn, 2015). Die agroforstliche Landnutzung in Kombination mit einem innovativen Düngemanagement in Form von Laubkomposten kann einen geeigneten Ansatz darstellen die Grundwasserqualität agrarisch genutzter Standorte durch eine deutliche Begrenzung des Stickstoffaustrags zu verbessern. Durch den Einsatz von verschiedenen Laubkomposten als Düngemittel, die mit N-reichen Zusätzen wie Gärresten und Mineraldünger angereichert sind, wird eine verzögerte Stickstofffreisetzung auf dem Feld erwartet, welches das Austragsrisiko von Nitrat in das Grundwasser effektiv senken kann. Darüber hinaus gibt es Anhaltspunkte dafür, dass überschüssige Stickstoffverbindungen durch die bis ins Grundwasser reichenden Wurzeln der Gehölzstreifen aufgenommen werden (Jose et al. 2000).

Auf einer landwirtschaftlich genutzten Versuchsfläche (s. Abb. 1) wurden die Mechanismen von Nitratverlagerungs- und Denitrifikationsprozessen in der gesättigten Zone in einem dreistufigen Ansatz untersucht:

a) Monitoring und Analyse des Grundwassers in verschiedenen Teufen und Entfernungen zu den Agroforstkulturen auf dem Feld,

b) Laborversuche zum Denitrifikationspotential,

c) modellgestützte Prognosen über den Nitrataustrag in das oberflächennahe Grundwasser in Abhängigkeit klimatischer und saisonaler Faktoren.

Über einen Zeitraum von 3 Jahren wurden die wesentlichen Stickstoffverbindungen, Kationen, Kohlenstoffverbindungen sowie pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Redoxpotential und Sauerstoffgehalt im Sicker- und Grundwasser beobachtet. So konnte die Filterwirkung der Gehölze, und der Einfluss der verschiedenen eingesetzten Laubkomposte anhand der kontinuierlichen Beprobung der Grundwasserqualität quantifiziert werden. Anhand von Batchversuchen an Bodenproben wurden Abbauvorgänge laborativ quantifiziert.

Aus den Ergebnissen der Untersuchungen, die in den extrem trockenen Jahren 2018 – 2020 durchgeführt wurden, zeigte sich, dass die niederschlagsbedingten Nitrat-Signale im Grundwasser die düngemittelbedingten Differenzierungen bei weitem überlagern. So waren deutliche Nitratkonzentrationspeaks jeweils unabhängig des Düngemitteleinsatzes im Frühjahr, ca. 20 Tage nach der Düngung in den drei Meter tiefen Grundwassermessstellen messbar.

Der Sickerwasser- und Stofftransport ist Gegenstand einer Modellierung mit dem Finite-Elemente-Modell HYDRUS 1D (Šimůnek et al. 2016). Damit soll auch der Einfluss des Klimawandels durch sich ändernde Niederschlagsmuster auf die Prozesse des Stofftransports und –abbaus prognostiziert werden.

Untersuchungsgebiet bei Forst (Lausitz) mit dem Untersuchungskonzept Grundwasser
Untersuchungsgebiet bei Forst (Lausitz) mit dem Untersuchungskonzept Grundwasser



Jose, S., A. R. Gillespie, J. R. Seifert, D. B. Mengel, and P. E. Pope. (2000): Defining Competition Vectors in a Temperate Alley Cropping System in the Midwestern USA. 3. Competition for Nitrogen and Litter Decomposition Dynamics. – In: Agroforestry Systems 48 (1): 61–77. https://doi.org/10.1023/A:1006241406462.

Salomon, M., Kuhn, T. (2015): Stickstoffeinträge aus der Landwirtschaft – ein unüberwindbares Hindernis bei der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie? – In: Wasser und Abfall, 6/2015, S. 39-44

Šimůnek, J., M. Th. van Genuchten, and M. Šejna (2016): Recent developments and applications of the HYDRUS computer software packages, – In: Vadose Zone Journal, 15(7), pp. 25, doi: 10.2136/vzj2016.04.0033.

SRU (2015): Stickstoff: Lösungsstrategien für ein drängendes Umweltproblem. – In: Sondergutachten. Sachverständigenrat für Umweltfrage (SRU). Berlin. Januar 2015. E. Schmidt.



Export as iCal: Export iCal