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Originalarbeit
Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum 21
Zusammenfassung Eine vordringliche Bewirtschaftungsfrage im Donauraum ist die Reduktion der Nährstoffeinträge zur Erreichung des guten Zustands der Donau und des Schwarzen Meeres. Im vorliegenden Beitrag werden die Grund-lagen und Zielsetzungen des Nährstoff-managements beschrieben, der derzei-tige Zustand der Nährstoffbelastung und die Eintragspfade dargestellt und ein Überblick über die Maßnahmen zur Re-duktion der Nährstoffeinträge gegeben.
Mit dem Simulationsmodell MONE-RIS konnten die Nährstoffeinträge aus häuslichem und betrieblichem Abwas-ser, aus der atmosphärischen Deposition und aus der Landwirtschaft quantifiziert und die zeitliche und örtliche Wirkung unterschiedlicher Bewirtschaftungssze-narien analysiert werden.
In den Donau-Unterliegerstaaten werden große Investitionen in Abwasser-reinigungsanlagen getätigt. Ein wesentli-cher Erfolg ist die EU-weite Begrenzung des Phosphatgehaltes von Haushalts-
waschmitteln. Über die Europäische Umweltpolitik und die Gemeinsame Agrarpolitik soll nun eine gewässerscho-nende Landwirtschaft forciert werden. Bewusstseinsbildung und ein sogenann-tes „Greening“ der Gemeinsamen Agrar-politik sind im Gange.
Nutrient management in the Danube River Basin
Abstract A pressing management ques-tion in the Danube river basin is how to reduce nutrient emissions so as to im-prove the status of the Danube and the Black Sea. This article describes the fun-damentals and goals of nutrient manage-ment, presents the current level of nutri-ent load and input pathways, and offers insights into efforts to reduce nutrient emissions.
With the help of the simulation model MONERIS we have been able to quantify the nutrient emissions from household and industrial wastewater, from atmo-spheric deposition and from agriculture, and to analyze the temporal and spatial effects of various management scenarios.
Major investments have been and are being made in wastewater treatment plants in the Danube countries, and the EU-wide limit on the phosphate content in household detergents marks a major success. Through European environmen-tal policy and the EU’s Common Agricul-tural Policy (CAP), efforts are being made to more quickly arrive at agricultural methods that are safer for our waters. At the same time, awareness campaigns and a “greening” of the CAP are already underway.
1. Einführung
In Umsetzung des Donauschutzüberein-kommens koordiniert die „Internationale Kommission zum Schutz der Donau“
(IKSD) die Gewässerbewirtschaftung des Donaueinzugsgebietes. Die 2005 nach Art. 5 und 6 der EU-Wasserrahmenricht-linie (WRRL) erstellte und veröffent-lichte Ist-Bestandsanalyse (IKSD 2005) zeigte folgende vier Hauptbelastungen im Donaueinzugsgebiet: die organische Belastung, die Nährstoffbelastung, die Belastung durch prioritäre gefährliche Stoffe und die hydromorphologischen Veränderungen.
Durch diese vier Hauptbelastungen besteht an der Donau und im Schwarzen Meer ein Risiko, den Zielzustand nach der WRRL zu verfehlen (Abb. 1).
Bereits 1999 wurde erkannt, dass der Eintrag von Nährstoffen (Stickstoff und Phosphor) in das Donaudelta und das Schwarze Meer Auswirkungen auf den dort vorherrschenden ökologischen Zustand hat (Fleckseder 1999). Für die Eutrophierung ist bei Inlandgewässern der Phosphorgehalt und bei Meeren der Stickstoffgehalt limitierend. Dementspre-chend bestimmt im Mündungsbereich der Donau und in dem im Nordwesten des Schwarzen Meeres gelegenen Schelf-bereich der Phosphor das Algenwachs-tum und damit den Gewässerzustand (daNUbs 2005), während für das gesamte Schwarze Meer der Stickstoff der limitie-rende Faktor ist.
Eine grenzüberschreitende Bewirt-schaftung von Stickstoff und Phosphor im Donauraum ist erforderlich.
2. Grundlagen für das Nährstoffmanagement und Zielsetzungen
2.1. Europäische Umweltpolitik
Die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL – 2000/60/EG) schafft einen Ordnungsrah-men für Maßnahmen der Europäischen Gemeinschaft im Bereich der Wasser-politik. Wesentliche Ziele der WRRL sind
Österr Wasser- und Abfallw (2014) 66:21–29DOI 10.1007/s00506-013-0131-1
Nährstoffbewirtschaftung im DonauraumJakob Schrittwieser · Franz Überwimmer · Markus Venohr
DI J. Schrittwieser ()Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Abteilung Internationale Wasserwirtschaft, Marxergasse 2, 1030 Wien, ÖsterreichE-Mail: [email protected]
HR DI Dr. F. ÜberwimmerAbt. Anlagen-, Umwelt- und Wasserrecht, Amt der Oberösterreichischen Landesregierung, Kärntnerstraße 12, 4021 Linz, ÖsterreichE-Mail: [email protected]
Dr. M. VenohrAbteilung Limnologie von Flussseen, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, Justus-von-Liebig-Straße 7, 12489 Berlin, DeutschlandE-Mail: [email protected]
Online publiziert: 11. Dezember 2013© Springer-Verlag Wien 2013
22 Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum
Originalarbeit
der Schutz und damit die Vermeidung einer Verschlechterung der Oberflä-chengewässer und des Grundwassers sowie die Verbesserung des Zustands der Gewässer. Sogenannte „grundle-gende“ Maßnahmen zur Reduktion der Nährstoffeinträge werden durch die EU-Nitratrichtlinie (91/676/EWG) und die EU-Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser (91/271/EWG) vorgegeben.
Ziel der EU-Nitratrichtlinie ist die Verringerung der durch Nitrat aus land-wirtschaftlichen Quellen verursachten Gewässerverunreinigung und die Vor-beugung einer weiteren Gewässer-verunreinigung durch Aufstellen von Aktionsprogrammen und deren An-wendung in gefährdeten Gebieten beziehungsweise auf dem gesamten Ho-heitsgebiet.
Ziel der EU-Richtlinie über die Be-handlung von kommunalem Abwasser ist der Schutz der Umwelt vor den schädli-chen Auswirkungen von Abwasser durch Errichtung und Ausbau von Abwasser-kanalisationen und kommunalen Ab-wasserreinigungsanlagen einschließlich einer Nährstoffentfernung.
Darüber hinaus beinhalten noch wei-tere europäische Regelwerke Zielsetzun-gen zur Reduktion der Nährstoffeinträge:■ die Meeresschutzrichtlinie (2008/56/
EG),■ die EU-Richtlinie über die integrierte
Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (96/61/EG), die mit Wirkung vom 7.1.2014 aufge-
hoben wird und in der neuen Indust-rieemissions-Richtlinie (2010/75/EU) aufgeht,
■ die EU-Verordnung (259/2012) zur Verwendung von Phosphaten und Phosphatverbindungen in Waschmit-teln und Geschirrspülmitteln und
■ die Cross-Compliance-Bestimmun-gen (73/2009) im Rahmen der Euro-päischen Agrarpolitik.
2.2. Umweltpolitik im Donauraum
Das Übereinkommen über die Zusam-menarbeit zum Schutz und zur ver-träglichen Nutzung der Donau (Donauschutzübereinkommen – BGBl. III Nr. 139/1998) regelt die grenzüberschrei-tende Zusammenarbeit im Donauein-zugsgebiet. Das Übereinkommen wurde 1994 in Sofia unterzeichnet und trat 1998 in Kraft. Wesentliche Ziele sind die nach-haltige Nutzung der Ressource Wasser, der Schutz der Gewässer und die Wie-derherstellung der Gewässerökosysteme, einschließlich eines gewässerverträgli-chen Nährstoffmanagements mit Vermei-dung, Verringerung und Überwachung grenzüberschreitender Auswirkungen von Nährstoffeinträgen aus Punktquellen und diffusen Quellen.
Die Vertragsstaaten des Donauschutz-übereinkommens (9 EU- und 5 Nicht-EU-Mitgliedsstaaten sowie die EU) haben sich nach Verabschiedung der WRRL dazu entschlossen, ein Sekretariat in Wien (im UN-Gebäude) und international zusam-mengesetzte Expertengruppen einzu-
richten, um diese Richtlinie im gesamten Donaueinzugsgebiet gemeinsam und koordiniert umzusetzen. Die Nicht-EU-Mitgliedsstaaten haben sich dabei selbst dazu verpflichtet, die WRRL im Zuge des Donauschutzübereinkommens zu über-nehmen. Somit bildet die europäische Gewässerschutzpolitik die Basis für das gemeinsame Handeln im Donauraum.
Bei der Umsetzung des Donauschutz-übereinkommens stimmt sich die IKSD in Fragen der Nährstoffbewirtschaftung mit der „Internationale Kommission zum Schutz des Schwarzen Meeres“ ab, die für den Schutz und die nachhaltige Bewirt-schaftung des Schwarzen Meeres zustän-dig ist.
Im Jahr 2001 vereinbarten die beiden Kommissionen in einem sogenannten „Memorandum of Understanding“ ge-meinsame strategische Ziele und ein vergleichbares Umweltmonitoring (IKSD 2001).
Das maßgebliche Ziel zur Nähr-stoffreduktion wurde im Rahmen der Verhandlungen zum Memorandum of Understanding zwischen den beiden Kommissionen wie folgt festgelegt (engli-sche Originalfassung):
The long-term goal in the wider Black Sea Basin is to take measures to reduce the loads of nutrients and hazardous substances discharged to such levels necessary to permit Black Sea ecosys-tems to recover to conditions similar to those observed in the 1960s.
Dieses Ziel wurde im Donaubewirtschaf-tungsplan (inklusive Donaumaßnah-menprogramm) übernommen, der im Zuge der Umsetzung der WRRL im Jahr 2009 beschlossen wurde (IKSD 2010a).
Weiters findet sich der Auftrag zum Nährstoffmanagement und zur Reduk-tion des Nährstoffeintrags auch in der 2010 von den MinisterInnen aller Donau-staaten in Wien verabschiedeten „Do-naudeklaration“ (IKSD 2010b).
3. Die Nährstoffbelastung im Donauraum
3.1. Die Entwicklung der Nährstoff-belastung
Aufgrund der Intensivierung der anth-ropogenen Nutzungen hat sich der Zustand des Schwarzen Meeres im Zeit-raum von 1960 bis 1992 zuerst langsam, dann immer stärker verschlechtert. Die bis zur politischen Wende 1992 ständig steigenden Nährstoffeinträge führten zu Eutrophierungserscheinungen wie
Abb. 1 Ergebnisse der Ist-Bestandsanalyse im Donauraum, Risiken der Verfehlung der Ziele der WRRL (vgl. Abb. 2 aus IKSD 2010a)
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Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum 23
Algenblüten, Massenentwicklungen von Quallen und damit verbunden zu einer Veränderung und drastischen Reduktion der Fischpopulation (Fleckseder 1999). Dramatische Auswirkungen auf Touris-mus und Fischerei waren die Folge.
Mit der politischen Wende in den ost-europäischen Staaten und dem damit einhergehenden wirtschaftlichen Ein-bruch in den Bereichen Landwirtschaft und Industrie kam es in den Jahren da-nach zu einer gewissen Entspannung der Situation.
Durch die wirtschaftliche Auf-wärtsentwicklung in mehreren Do-nau-Unterliegerstaaten kommt es nun wieder schrittweise zu einer Intensivie-rung menschlicher Tätigkeiten.
Die FAO (2011) und die Fertilizers Europe (2011) erstellen jährlich Progno-sen zum Düngemitteleinsatz der jeweils nächsten fünf bis zehn Jahre. Demnach ist ein steigender Düngemitteleinsatz zu erwarten.
Der Bericht Eurostat (2012a) zeigt die derzeitige Intensivierung der Landwirt-schaft in den EU-Mitgliedsstaaten. Die Zahl der landwirtschaftlichen Betriebe fiel in den letzten zehn Jahren um ein Viertel, während die landwirtschaftlich genutzte Fläche etwa gleich blieb und teils eine erhöhte Produktion zu verzeich-nen ist. Rumänien hat mit 3,9 Millionen landwirtschaftlichen Betrieben mit Ab-stand die höchste Anzahl in der EU und ist der größte landwirtschaftliche Produ-zent im Donauraum.
3.2. Untersuchungen zur Nährstoffbelastung
Frühzeitig beschäftigten sich Tugrul und Polat (1995) mit dem Nährstoff-eintrag (1995 gesamt 28.000 t TP und 270.000 t TN) in das Marmara-Meer. 35 % dieser jährlichen Phosphorfracht und 64 % dieser jährlichen Stickstofffracht stammten aus dem Schwarzen Meer, der Rest kam im Wesentlichen aus der Region Istanbul. Diese Nährstoffeinträge bestimmen jahreszeitlich unterschiedlich zusammen mit den organischen und che-mischen Schadstoffen den ökologischen Zustand des Marmara-Meeres. Damit wurde die Frage der Nährstoffeinträge der Donau ins Schwarze Meer thematisiert.
Im Jahr 1996 wurde im Donauraum ein transnationales Monitoring-Netz-werk (TNMN) in Betrieb genommen und in zwei Schritten 2000 und 2006/2007 an die Monitoring-Anforderungen der WRRL angepasst. Die Jahrbücher dieses Monitoring Netzwerks werden auf der
Homepage der IKSD (www.icpdr.org) veröffentlicht. Das zuletzt herausgege-bene Jahrbuch 2009 zeigt Auswertungen von insgesamt 108 Messstellen. Mehr als 60 Parameter werden zumindest monat-lich erhoben. Für die nährstoffrelevanten Parameter BSB
5, anorganischer Stickstoff,
Orthophosphat, gelöster Phosphor, Ge-samtphosphor und Schwebstoffe werden seit 2000 die jährlichen Frachten ermit-telt.
Die Nährstoffflüsse in Österreich und im Donauraum wurden von Zessner und Kroiß (2000) dargestellt. Wesentliche Ba-sis dafür war die im Rahmen des Donau-umweltprogrammes von der TU Wien und der TU Budapest gemeinsam mit WissenschaftlerInnen aus acht weiteren Ländern erstellte Studie „Nutrient Ba-lances for Danube Countries“ (Danube Applied Research Programme, Project AR102A/91 1997).
Im Jahr 2001 fand die erste Donaube-fahrung (Joint Danube Survey 1, JDS 1) statt, bei der flussab mehr als 140 Parame-ter (40.000 Proben) analysiert und ausge-wertet wurden. Die JDS 2 im Jahr 2007 war die damals weltweit größte Messfahrt mit drei Expeditionsschiffen über 2375 km von Regensburg bis Tulcea. Vom 14. Au-gust 2013 (Regensburg) bis 26. September 2013 (Tulcea) wurde die JDS 3 ebenfalls mit drei Messschiffen unter Teilnahme von 20 WissenschaftlerInnen durchge-führt. Die Ergebnisse werden 2014 veröf-fentlicht.
3.3. Ursachen der Nährstoffbelastung
Noch vor Inkrafttreten der WRRL verwies die Europäische Kommission (1999) auf den bestimmenden Faktor der Landwirt-schaft und der Förderung der ländlichen Entwicklung für eine nachhaltige Bewirt-schaftung von Einzugsgebieten.
In Zusammenarbeit mehrerer Staa-ten des Donaueinzugsgebietes und von Anrainerstaaten des Schwarzen Meeres wurden die Einflüsse des Nährstoffma-nagements auf den Zustand der Donau und das Schwarze Meer umfassend ana-lysiert (daNUbs 2005).
Kroiß, Zessner und Lampert (2008) zeigten die Bedeutung der Phosphor-entfernung bei der kommunalen Ab-wasserreinigung und des Einsatzes phosphatfreier Waschmittel zur kosten-effizienten Reduktion der Phosphorein-träge im Donaueinzugsgebiet.
Dworak et al. (2010) evaluierten die in den Bewirtschaftungsplänen der EU-Mitgliedsstaaten integrierten landwirt-schaftlichen Maßnahmen. Im Bericht
zur Umsetzung der WRRL in den Fluss-einzugsgebietsplänen und im „Blue-print“ wies die Europäische Kommission (2012a, b) darauf hin, dass es zur Errei-chung der Ziele der WRRL erforderlich ist, den Bereich Landwirtschaft stärker in die Umsetzung zu integrieren.
4. Der Nährstoffeintrag im Donauraum
Die verschiedenen hydrologischen und naturräumlichen Bedingungen im Donaueinzugsgebiet, die Siedlungs-entwicklung sowie die Entwicklung der Abwasserreinigung und der Landwirt-schaft bestimmen den Nährstoffein-trag aus unterschiedlichen Quellen. Zur Abschätzung der Nährstofffrachten und der Wirkung gegenwärtiger und poten-zieller zukünftiger Maßnahmen wurde eine vertiefte Analyse der einzelnen Nährstoffeintragspfade und eine Model-lierung unterschiedlicher Szenarien im Donaueinzugsgebiet durchgeführt.
4.1. Das Modell MONERIS
Das Modell MONERIS (MOdelling Nutrient Emissions in RIver Systems; Behrendt et al. 2000, 2002a, b; Venohr et al. 2011; www.moneris.igb-berlin.de) ist ein semi-empirisches, konzeptionelles Modell zur Quantifizierung von Stoffströ-men (hier: Stickstoff (N) und Phosphor (P)) in großen Flusseinzugsgebieten.
MONERIS berechnet Nährstoffeinträ-ge aus dem Einzugsgebiet für punktuelle und diffuse Eintragspfade (Abb. 2) und ermittelt anschließend die Retention und den Transport durch das Flusssystem.
Das Modell quantifiziert für jeden der Eintragspfade die Wasserkomponente und die dazugehörige Nährstoffkonzen-tration, wobei die Berechnungskompo-nenten und Pfade jeweils unabhängig voneinander kalibriert wurden.
Inzwischen wurde MONERIS für Be-richtspflichten im Zusammenhang mit der WRRL in Deutschland und Österreich und für die Erstellung von Maßnahmen-plänen durch die Flussgebietsgemein-schaften von Elbe, Oder, Weser und Donau angewendet.
4.2. Punktuelle und diffuse Einträge
Die Länder des Donaueinzugsgebiets weisen unterschiedliche klimatische, geologische und morphologische Ver-hältnisse auf. Die einzelnen Länder unterscheiden sich hinsichtlich der Bevölkerungsdichte, der Siedlungsstruk-
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Originalarbeit
tur, der wirtschaftlichen Entwicklung, der betrieblich-industriellen Nutzungen und der Landwirtschaft. Dies alles beeinflusst die zeitliche Entwicklung des Nährstoff-eintrags und die Größe der punktuellen und diffusen Einträge. Die naturräumli-chen Verhältnisse und die Landnutzung prägen die räumliche Verteilung der Einträge.
Abbildung 3 zeigt die Entwicklung der Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Donau von 1996 bis 2008. Es zeigt sich ein leichter Rückgang der Nährstoffeinträge, der jedoch von den jeweiligen hydrologi-
schen Bedingungen der Einzeljahre über-prägt wird.
Für 2008 wurden unter mittleren hy-drologischen Bedingungen Stickstoffein-träge in Höhe von 733 kt/a berechnet. Insgesamt ist mit 50 % Grundwasser der dominierende Eintragspfad. Die verblei-benden Einträge verteilen sich auf Klär-anlagen (18 %), urbane Systeme (11 %), Oberflächenabfluss (8 %), Drainagen (9 %) sowie atmosphärische Deposition und Erosion (je 2 %).
Für Phosphor liegen die Einträge für die gleichen Rahmenbedingungen bei 55 kt/a. Den wichtigsten Eintragspfad stel-
len mit 35 % und 32 % urbane Systeme und Kläranlagen dar. Die Eintragspfade Ero-sion (21 %) und Grundwasser (9 %) sowie die Pfade Oberflächenabfluss und Drai-nagen mit je unter 1 % sind für Phosphor weniger relevant. Abb. 4 und 5 zeigen die Verteilung der Stickstoff- bzw. Phosphor-einträge im Donaueinzugsgebiet.
4.3. Nährstoffquellen
Um das Potenzial von Maßnahmen zur Reduktion von Nährstoffeinträgen abschätzen zu können, ist es erforderlich, die Herkunft der in die Systeme emit-tierten Nährstoffe zu kennen. In Tab. 1 sind die Anteile der Nährstoffquellen aufgelistet.
Bei Stickstoff zeigt sich das höchs-te Reduktionspotenzial für Einträge aus landwirtschaftlichen Flächen. Betrachtet man jedoch die Quellen genauer, ergibt sich, dass knapp 40 % der Einträge auf landwirtschaftlichen und sonst genutzten Flächen aus der atmosphärischen De-position stammen.
Für Phosphor stammen 65 % der Ein-träge aus urbanen Systemen. Von diesen Einträgen stammen 47 % von versiegelten Flächen und nicht an Kläranlagen ange-schlossenen Haushalten sowie 53 % aus Kläranlagen.
5. Mögliche Wirkungen von Maßnahmen im Donauraum
5.1. Reduktionspotenzial verschiede-ner Maßnahmen
Stickstoffeinträge können am wirksams-ten über eine Reduktion der Stickstoff-überschüsse auf landwirtschaftlichen Flächen verringert werden.
Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Stickstoffüberschüsse in den meisten Ländern des Donaueinzugsgebiets be-reits heute deutlich unter dem europäi-schen Durchschnitt und unter dem z. B. in Deutschland angestrebten Wert von 60 kg/(ha·a) liegen. Durch die zu erwar-tende Intensivierung der Landwirtschaft in den Staaten an der mittleren und unte-ren Donau könnten sich die Stickstoff-überschüsse in den nächsten Jahren noch deutlich erhöhen. Weiters wird eine star-ke Reduktion der Stickstoffeinträge wohl kaum ohne eine Reduktion der atmo-sphärischen Deposition erreichbar sein.
Dennoch weisen Maßnahmen, die zu einer effektiveren Nutzung des Stick-stoffdüngers führen (wie z. B. bedarfsge-rechte Düngung, Zwischenfruchtanbau, zeitnahe Einarbeitung von Dünger nach
Abb. 3 Entwicklung Stickstoff (oben) und Phosphor (unten), Nährstoffeinträge in die Donau von 1996 bis 2008, berechnet mit MONERIS im Auftrag der IKSD (unveröffentlicht)
Abb. 2 Darstellung der MONERIS-Nährstoffeintragspfade (Venohr et al. 2011)
Originalarbeit
Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum 25
Aufbringung und insbesondere die Er-weiterung der Düngerlagerkapazitäten) ein bedeutendes Potenzial zur Reduktion der Stickstoffeinträge auf, beziehungs-weise können sie die Auswirkungen der in einigen Donaustaaten prognostizierten Intensivierung der Landwirtschaft ein-dämmen. Darüber hinaus können Drai-nagemanagement oder Retentionsteiche für Drainageauslässe ebenfalls effektiv zu einer Verringerung des Stickstoffeintrags beitragen.
Phosphoreinträge können am wirk-samsten über eine Erhöhung des An-schlussgrades von Haushalten an kommunale Kläranlagen bzw. Ausbau von Kleinkläranlagen und eine weitere Ertüchtigung bestehender Kläranlagen verringert werden. Weiters bewirkt die bereits durch die EU für alle Mitglieds-staaten umgesetzte Begrenzung von Phosphaten in Haushaltstextilwaschmit-teln und Geschirrspülmitteln eine effekti-ve Reduktion des Phosphoreintrags.
Daher wurden die Reduktionspoten-ziale folgender Maßnahmen berechnet (Tab. 2):■ BKM: bodenkonservierende Maßnah-
men.■ KKA: Ausbau kommunaler Kläranla-
gen entsprechend der EU-Richtlinie über die Behandlung von kommuna-lem Abwasser.
■ NÜS: Reduzierung des Stickstoff-Überschusses auf allen landwirt-schaftlichen Flächen um 10 kg/(ha·a).
■ PBan: vollständiger Verzicht auf Phos-phate in Haushaltstextilwaschmitteln und Geschirrspülmitteln.
■ KOMBI: Kombination aller 4 Maßnah-men.
5.2. Szenarien zu möglichen landwirtschaftlichen Entwicklungen
Demografische und agrarökonomische Entwicklungen prägen den Nährstoffein-trag und beeinflussen die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Reduktion der Nährstoff-einträge. Daher hat die IKSD zusammen mit den Mitgliedstaaten drei mögliche Szenarien zur landwirtschaftlichen Ent-wicklung ausgearbeitet (Tab. 3). Änderun-gen der Landnutzungsintensität bewirken Änderungen des Stickstoffüberschusses. Die klimatischen Änderungen wurden in den Szenarien vorerst noch nicht berück-sichtigt. Der Klimawandel kann die ermit-telten Effekte jedoch überlagern.
Das „Basis-Szenario“ bildet die mög-liche landwirtschaftliche Entwicklung in den einzelnen Ländern unter Berück-sichtigung der dort bereits umgesetzten
Abb. 4 Räumliche Verteilung der landnutzungsspezifischen Stickstoffeinträge für das Jahr 2008 bei mittleren hydrologischen Bedingungen, berechnet mit MONERIS im Auftrag der IKSD (unveröffentlicht)
Abb. 5 Räumliche Verteilung der landnutzungsspezifischen Phosphoreinträge für das Jahr 2008 bei mittleren hydrologischen Bedingungen, berechnet mit MONERIS im Auftrag der IKSD (unveröffentlicht)
Tab. 1 Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Donau unterschieden nach Quel-len unter mittleren hydrologischen Bedingungen für das Jahr 2008, berechnet mit MONERIS im Auftrag der IKSD (unveröffentlicht)
Quelle TN TP
t/a % t/a %
Geogener Hintergrund 46 6 4 7
Urbane Quellen 196 27 37,2 65
Landwirtschaftliche Flächen 338 46 13,4 24
Davon Düngung 204 28
Atmosphärische Deposition 134 18
Andere Flächennutzungen (zumeist Deposition) 151 21 2,4 4
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Originalarbeit
oder geplanten Verordnungen und Maß-nahmen ab. Hierzu wurden von den ein-zelnen Staaten Angaben zur zukünftigen Düngemittelanwendung und zur Ent-wicklung der Viehbestände und Ernte-erträge gemacht. Auf dieser Basis wurden die zukünftigen Stickstoffüberschüsse ab-geschätzt. Dieses Szenario soll eine rea-listische Entwicklung bis 2015 abbilden.
Das „AgriNut-I-Szenario“ geht davon aus, dass sich der Stickstoffüberschuss in den Staaten des Donaueinzugsgebietes den Verhältnissen angleicht, wie sie in
den EU-15-Ländern im Jahr 2000 im Mit-tel gegeben waren.
Das „AgriNut-II-Szenario“ geht davon aus, dass der Stickstoffüberschuss in DE, AT und SI nahezu unverändert bleibt, wo-hingegen in CZ, BA, HR, SK, RS, BG, HU, RO und UA aufgrund der angenommenen wirtschaftlichen Entwicklung ein signi-fikanter Anstieg der Nährstoffüberschüs-se angesetzt wird. Der Anstieg wurde auf Basis der Ergebnisse von daNUbs (2005) abgeleitet.
5.3. Zeitliche Verzögerung der Wirkung von Maßnahmen
Für die fristgerechte Erreichung der Ziele der WRRL ist auch abzuschätzen, wie schnell Maßnahmen zur Reduktion des Nährstoffeintrags eine Verbesserung der Wasserqualität bewirken. Aufgrund der Grundwasseraufenthaltszeiten und der Speicherung in den Böden und Sedi-menten tritt die Wirkung deutlich verzö-gert ein. Für die Umsetzung der Ziele der WRRL müssen Maßnahmen gefunden werden, die eine ausreichende Verbes-serung der Wasserqualität bis spätestens 2027 ermöglichen.
Viele der derzeit diskutierten Maßnah-men zur Reduktion der Stickstoffeinträge zielen auf eine Reduktion der Stickstoff-überschüsse auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ab. Stickstoff(-dünger) ist gut wasserlöslich, wird leicht aus Böden ausgewaschen und reichert sich dem-nach nicht so stark in den Böden an, wie zum Beispiel Phosphor. Trotzdem dau-ert der Transport von Stickstoff durch das Grundwasser – in Abhängigkeit von der Grundwasseraufenthaltszeit – häufig mehrere Jahre bis Jahrzehnte.
Abb. 6 zeigt die mit MONERIS berech-neten mittleren Grundwasseraufenthalts-zeiten in den Teileinzugsgebieten der Donau.
Der aufgebrachte Stickstoffdünger er-reicht die Oberflächengewässer demnach erst nach vielen Jahren.
Die in Abb. 7 dargestellten Model-lierungsergebnisse zeigen die zeitliche Verzögerung der Stickstoffeinträge bei (fiktiver) Annahme einer Reduzierung der Stickstoffüberschüsse auf einen Wert von nur 5 kg/(ha·a). Damit können die Be-dingungen einer sehr geringen mensch-lichen Nutzung beschrieben werden. Für dieses Szenario wurde angenommen, dass die Stickstoffüberschüsse von 2010 bis 2020 linear auf den Wert von 5 kg/(ha·a) zurückgehen.
Es zeigt sich, dass die Einträge über Drainagen recht schnell reagieren und bereits nach 5 Jahren ein Eintragsrück-gang von etwa 30 % erwartet werden kann. Nach 15 Jahren wurden bereits kei-ne weiteren Änderungen der Nährstoff-einträge über Drainagen berechnet. Die Einträge über Grundwasser zeigen eine deutlich langsamere Reaktion. Hier wur-de eine Verzögerung von etwa 40 Jahren berechnet, bevor keine weitere Abnahme der Einträge mehr eintritt. Eine räumlich differenzierte, unterschiedliche Verzöge-rung ergibt sich demnach aus dem Anteil der drainierten Flächen, der Grundwas-
Tab. 3 Aktuelle und zukünftig angenommene Stickstoffüberschüsse in den zen-tralen Donauländern für die drei beschriebenen Szenarien: Basis, AgriNut-1 und AgriNut-2
2005 Basis AgriNut-I AgriNut-II
2015
kg/(ha·a) % kg/(ha·a) % kg/(ha·a) %
DE 81,6 65,7 − 19,5 57,1 − 30,0 80,9 − 0,9
AT 43,6 51,9 19,0 57,1 31,0 43,4 − 0,5
CZ 47,4 44,3 − 6,5 57,1 20,5 97,3 105,3
SK 26,5 21,1 − 20,4 57,1 115,5 75 183,0
SI 73,8 52,2 − 29,3 57,1 − 22,6 75,7 2,6
HR 34,1 16,8 − 50,7 57,1 67,4 46,2 35,5
BA 17,5 19,6 12,0 57,1 226,3 38,9 122,3
RS 13,3 14,5 9,0 57,1 329,3 69,9 425,6
HU 22,5 20,9 − 7,1 57,1 153,8 61,7 174,2
RO 22,8 25 9,6 57,1 150,4 52,1 128,5
BG 15,5 14,2 − 8,4 57,1 268,4 54,4 251,0
UA 13,4 12,1 − 9,7 57,1 326,1 39,6 195,5
MD 20,0 18,6 − 7,0 57,1 185,5 47,6 138,0
Tab. 2 Reduktionspotenziale von ausgewählten Maßnahmen für ausgewählte Mit-gliedsstaaten der IKSD in Prozent [%]
Land BKM KKA NÜS PBan KOMBI
TN TP TN TP TN TP TN TP
DE − 0,6 − 18,8 − 1,5 − 0,3 − 4,7 − 1,4 − 6,8 − 20,5
AT − 0,4 − 8,1 − 4,8 − 4,9 − 4,5 0,1 − 9,7 − 12,9
CZ − 1,3 − 17,1 − 0,3 − 1,5 − 10,5 − 18,3 − 12,2 − 36,6
SK − 1,0 − 11,0 − 5,9 − 13,7 − 9,6 − 7,4 − 16,5 − 30,5
SI − 0,7 − 8,5 − 1,5 − 9,5 − 5,2 − 8,4 − 7,5 − 26,3
HR − 0,6 − 4,0 − 11,6 − 43,2 − 7,5 − 18,8 − 19,8 − 59,3
BA − 1,2 − 8,2 − 3,4 − 18,2 − 6,9 − 8,4 − 11,5 − 34,3
RS − 1,3 − 7,3 − 9,7 − 18,3 − 10,2 − 22,6 − 21,3 − 44,9
HU − 0,9 − 9,2 − 11,5 − 34,1 − 20,2 − 11,6 − 32,6 − 50,3
RO − 1,3 − 8,5 − 8,3 − 14,7 − 8,0 − 31,3 − 17,6 − 48,9
BG − 1,6 − 13,2 − 3,7 − 12,9 − 12,0 − 27,0 − 17,3 − 48,3
UA − 0,7 − 5,2 − 5,4 − 25,0 − 4,9 − 23,1 − 11,0 − 48,0
MD − 3,3 − 16,1 − 3,1 − 0,2 − 16,8 − 14,9 − 23,3 − 32,8
Total − 0,9 − 9,3 − 5,9 − 16,6 − 8,1 − 18,8 − 14,9 − 41,1
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Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum 27
seraufenthaltszeit und dem derzeitigen Stickstoffüberschuss.
Abbildung 8 zeigt die Änderung der Stickstoffeinträge 10, 20 und 30 Jahre nach Reduzierung der Stickstoffüber-schüsse. Es sollte berücksichtigt werden, dass die Datengrundlage zur Verteilung von Drainagen mit großen Unsicherhei-ten behaftet ist.
Bei Phosphor ergeben sich noch grö-ßere zeitliche Verzögerungen. Zusätzlich zur Grundwasseraufenthaltszeit akkumu-liert Phosphor in Böden und in Sedimen-ten der Oberflächengewässer sehr stark
und baut sich dort auch deutlich langsa-mer wieder ab als Stickstoff. Eine Abnah-me der Phosphoreinträge kann so über Jahre hinweg über den Nährstoffpool in den Sedimenten von Flüssen und Seen ausgeglichen werden, sodass der Rück-gang der gewässerinternen Konzentratio-nen erheblich verzögert wird.
Diese Verhältnisse konnten auch nach der Wiedervereinigung der beiden deutschen Länder 1990, die mit einem zeitweiligen Zusammenbruch der Land-wirtschaft und einem Verbot von Phos-phaten in Waschmitteln einherging,
beobachtet werden. In einigen Seen (Müggelsee, Havel) hat der Rückgang der Phosphorkonzentrationen 15 bis 20 Jahre auf sich warten lassen.
6. Maßnahmen zur Reduktion der Nährstoffeinträge im Donauraum
6.1. Umgesetzte Maßnahmen
Von den Expertengruppen der IKSD wur-den der Stand der Abwasserreinigung und die Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie in den Staaten des Donaueinzugsgebietes erhoben und Eckdaten zu ergänzenden gewässerschonenden Maßnahmen in der Landwirtschaft zusammengestellt. Auch Eurostat (2012b) erhob die von den einzelnen EU-Mitgliedsstaaten zum Düngemanagement – unter anderem zu Viehweide, Fütterung, Stallentlüf-tung, Dungbehandlung, Düngerlagerung und Düngeraufbringung – systematisch erfassten Daten.
In Umsetzung der EU-Nitratrichtli-nie sind gefährdete Gebiete auszuwei-sen. Bulgarien, Rumänien, die Slowakei, Tschechien und Ungarn wiesen diese bereits aus und haben sie nach der ersten Revision durch die Europäische Kommis-sion inzwischen teils auch deutlich aus-geweitet. Österreich, Deutschland und Slowenien machten von der Möglichkeit Gebrauch, alternativ dazu das Nitrat-Ak-tionsprogramm verpflichtend im gesam-ten Staatsgebiet umzusetzen.
In mehreren Gebieten zeigt sich eine Zunahme der Bewaldung. Die Dünge-mengenbegrenzungen orientieren sich nicht nur bei den EU-Mitgliedsstaaten an den Vorgaben der Nitratrichtlinie. Insbesondere bei Hangneigungen über 10 % wird der Düngereinsatz meist reg-lementiert. Verbotszeiträume sind sehr unterschiedlich festgelegt. Die gesetz-lich verpflichtende Düngerlagerkapazi-tät beträgt vielfach sechs Monate. In den meisten Regelungen der guten fachlichen Praxis ist die Düngeraufbringung entlang von Gewässern (Gewässerrandstreifen unterschiedlicher Breite) sowie auf was-sergesättigten, gefrorenen oder schnee-bedeckten Böden untersagt. Generell ist ein Trend zur biologischen Landwirt-schaft zu erkennen. Feuchtgebiete wer-den ausgewiesen und geschützt. Teils werden Düngepläne, Düngung nach Bo-denvorrat und Aufzeichnungsverpflich-tungen vorgeschrieben. Begrünung von Ackerflächen, winterharte Gründecken, Zwischenfruchtanbau, Mulch- und Di-rektsaat, Untersaat und Fruchtfolgeauf-
Abb. 6 Mittlere Grundwasseraufenthaltszeit in der Donau, modelliert mit MONERIS (Venohr et al. 2011)
Abb. 7 Abnehmende Stickstoffeinträge über Drainagen und Grundwasser nach einer Rückführung der Stickstoffüberschüsse auf 5 kg/(ha·a) im Einzugsgebiet der Donau, berechnet mit MONERIS im Auftrag der IKSD (unveröffentlicht); TD E: Ein-träge über Drainagen (tile drainages); GW E: Einträge über das Grundwasser; Total R: Gesamtreduktion der Einträge; TD R: Reduktion der Einträge aus Drainagen; GW R: Reduktion der Einträge über das Grundwasser
28 Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum
Originalarbeit
lagen werden vereinzelt eingesetzt. Bei Schulungen und Beratungen sind in den einzelnen Staaten des Donaueinzugs-gebietes Angebot und Teilnahmequoten sehr unterschiedlich.
Im IKSD-Zwischenbericht (inkl. An-hang) über die Umsetzung des gemein-samen Maßnahmenprogramms im Donaueinzugsgebiet können genauere Informationen zu den in den Staaten des Donaueinzugsgebietes umgesetzten Maßnahmen nachgelesen werden (IKSD 2013). Der Bericht geht vor allem auf Maßnahmen im Bereich der Landwirt-schaft, der kommunalen Abwasserrei-
nigung und der Phosphatbegrenzung in Wasch- und Geschirrspülmitteln ein.
6.2. Ergänzende Maßnahmen
Die Gemeinsame Agrarpolitik (GAP) stellt mit dem Programm „Ländliche Ent-wicklung“, Achse 2 „Umwelt und Boden-bewirtschaftung“ Fördermittel für eine umweltgerechte Landwirtschaft zur Verfügung.
2007 bis 2013 flossen 70 Mrd. € (8,1 % des EU-Budgets) in das Programm „Ländliche Entwicklung“, davon 47 % (33 Mrd. €) in die Achse 2 bzw. 26 %
(18 Mrd. €) in umweltschonende Bewirt-schaftungsmaßnahmen (Sulima 2011).
Am 26. Juni 2013 wurde eine politische Einigung über die Reform der Gemeinsa-men Agrarpolitik zwischen Europäischem Parlament, Rat und Kommission erzielt und damit die Rahmenbedingungen bis 2020 festgelegt (Europäische Kommission 2013). Für marktbezogene Ausgaben und Direktzahlungen (1. Säule) sind mit Stand Juni 2013 ca. 280 Mrd. € und für die länd-liche Entwicklung (2. Säule) ca. 95 Mrd. € vorgesehen worden.
Direktzahlungen werden zunehmend ausgewogener zwischen den Mitglieds-staaten verteilt und nur „aktiven“ Land-wirten gewährt. 30 % der Direktzahlungen werden an die Einhaltung von drei dem Umweltschutz förderlichen Bewirtschaf-tungsmethoden gebunden (Greening): Diversifizierung des Anbaus, Erhaltung von Dauergrünland und Ausweisung von mind. 5 % Ökoflächen. Mindestens 30 % der Mittel der Programme für die länd-liche Entwicklung müssen in Agrarum-weltmaßnahmen, die Unterstützung des ökologischen Landbaus oder sonstige Umweltmaßnahmen fließen.
Damit sind bis 2020 günstige För-der-Rahmenbedingungen für eine um-weltgerechte Landwirtschaft mit der Möglichkeit zu einer weiteren Reduktion der diffusen Nährstoffeinträge gegeben.
7. Schlussfolgerungen und Ausblick
In den vergangenen zwei Jahrzehnten ist es im Donauraum gelungen, durch Schaffung der rechtlichen und organi-satorischen Grundlagen ein koordinier-tes Nährstoffmanagement aufzubauen. Ein Monitoring und verschiedene wis-senschaftliche Untersuchungen zur Nährstoffproblematik erfolgen in inter-nationaler Abstimmung. Auf dieser Basis und im Einklang mit der Europäischen Gewässerschutzpolitik werden der-zeit Maßnahmen umgesetzt, die eine Reduktion der Nährstoffeinträge bewir-ken. Diese strategischen Maßnahmen umfassen die Nährstoffentfernung aus dem Abwasser, die Reduzierung von Phosphateinträgen aus Haushaltswasch-mitteln und die Reduzierung von Nähr-stoffeinträgen aus der Landwirtschaft.
Auch wenn es bereits erste sichtbare Erfolge in der Umsetzung gibt, so zeigen die Messungen und Untersuchungen (TNMN, JDS, MONERIS etc.), dass das im „Memorandum of Understanding“ fest-gesetzte Ziel zur Nährstoffreduktion noch nicht erreicht wurde. Dies wurde auch so
Abb. 8 Änderung der Stickstoffeinträge 10, 20 und 30 Jahre nach Reduzierung der Stickstoffüberschüsse in der Donau, berechnet mit MONERIS im Auftrag der IKSD (unveröffentlicht)
Originalarbeit
Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum 29
Abb. 8 Fortsetzung
in der Donaudeklaration (IKSD 2010b) festgehalten. Es sind zusätzliche Initia-tiven notwendig, um in Richtung dieses langfristigen Zieles weiterzuarbeiten.
Mit dem kontinuierlichen weiteren Ausbau der Abwasserreinigung (dieser ist vor allem in Ländern wie Deutschland und Österreich bereits weit fortgeschrit-ten), der europaweiten Einführung der Phosphatbeschränkung in Haushaltstex-tilwaschmitteln und Geschirrspülmitteln sowie verschärften Nitrat-Aktionspro-grammen für die Landwirtschaft wird die Reduktion der Nährstoffeinträge weiter vorangetrieben. Die europäische Agrar-politik (GAP) hat sich ebenfalls zum Ziel gesetzt, weitere Aktivitäten in diesem Be-reich zu unterstützen. Daneben können ein verstärktes koordiniertes Monito-ring sowie verfeinerte wissenschaftliche Simulationen helfen, die Maßnahmen noch zielgerichteter auszugestalten. ■
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