Erfassung des nutzungsbedingten Nitrataustrages landwirtschaftlich genutzter Böden und GIS-gestützte Modellierung des standörtlichen Nitratverlagerungsrisikos - Ein Beitrag zum integrierten Gewässerschutz

Abstract

Diffuser Stickstoffaustrag stellt nach wie vor ein kontrovers diskutiertes Thema dar. In der vorliegenden Dissertation wird untersucht, in welchem Umfang diffuse Stickstoffausträge im ländlichen Raum des Saarlandes zur Belastung kleiner Fließgewässer beitragen und wie vor diesem Hintergrund Maßnahmen zum integrierten Gewässerschutz anzusetzen sind. Die Untersuchungen stützen sich auf die Erfassung des nutzungsbedingten diffusen Nitrataustrages landwirtschaftlich genutzter Böden. In drei landwirtschaftlich genutzten Quellbereichen im Saar-Bliesgau, Saar-Niedgau und Mosel-Saargau wurden zwischen November 1997 und April 2000 an ausgewählten Standorten über Parameter und Kennwerte des Bodenwasserhaushaltes, des Klimas und der Nutzung sowie gemessene Nitratkonzentrationen des Bodenwassers die diffusen Stickstoffausträge quantifiziert und mit Boden- und Nutzungsparametern in Zusammenhang gebracht. Neben dem nutzungsbedingten, aktuellen Nitrataustrag wurde für die Untersuchungsgebiete das standörtliche Nitrataustragsrisiko über ein physikalisch basiertes Simulationsmodell mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems (GIS) bewertet und in Auswertungskarten dargestellt. Die Untersuchungen haben bestätigt, dass im Gegensatz zu ackerbaulicher Bodennutzung selbst bei intensiver Grünlandnutzung nur vergleichsweise geringe Nitratausträge zu verzeichnen sind. In den intensiv landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebieten besteht im Hinblick auf den Gewässerschutz ein erheblicher Handlungsbedarf: Die Anpassung der Nutzung an die standörtlichen Gegebenheiten in Verbindung mit einer Verringerung der Stickstoffüberschüsse kann einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung der Stickstoffbefrachtung der Gewässer liefern. Auf Flächen mit hoher bis extrem hoher Austragsgefährdung sollte neben einer Verringerung der Stickstoffüberschüsse auf ein Mimimum zudem eine deutliche Extensivierung der Nutzung angestrebt werden, möglicherweise sogar eine Umstellung auf extensives Dauergrünland.

Though non-point source nitrogen leaching has long been a focus in scientific research, conflicting opinions are still under discussion. This study examines to which extent non-point source nitrogen contributes to the pollution of small rivers in rural areas of the Saarland and evaluates measurements to be taken as part of integrated water management strategies. The basic approach of this study is the assessment of land use specific nitrate leaching from agricultural soils. The field study sites are located in three agriculturally dominated headwater catchments in the regions Saar-Bliesgau, Saar-Niedgau and Mosel-Saargau. Analysing the sites for parameters describing soil water budget, climate and land use as well as nitrate concentrations in the soil water between November 1997 and April 2000, non-point source nitrogen leaching could be quantified and discussed in the connection with soil and land use parameters. Apart from the actual land use specific nitrate leaching, the site specific risk of nitrate discharge was assessed for watersheds using a physically based simulation model and a geographical information system (GIS) and presented as GIS-based thematic maps. As the study confirms, even intense grassland management results in much less nitrate leaching than conventional farming practices. In watersheds where intense farming techniques predominate, there is an urgent need for applicable water management strategies. Adapting land use techniques to site specific conditions and reducing excessive nitrogen can help to mitigate nitrogen loads in water bodies to a great extend. In areas with a high to extremely high risk, land use techniques should be extensified more drastically besides reducing excessive nitrogen to a minimum, if not changing land use from agricultural crop farming to extensive grassland farming.