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„Wasser ist keine übliche Handelsware, sondern ein ererbtes Gut, das geschützt,verteidigt und entsprechend behandelt werden muss“ Umweltschonendere Entwässerung von landwirtschaftlichen Böden mittels kontrollierter Dränung BUND Be- und Entwässerung in der Landwirtschaft: Probleme und Lösungsansätze Vortrag von PD Dr. habil. Frank Riesbeck Humboldt-Universität zu Berlin Berlin, den 19.11.2015

Umweltschonendere Entwässerung von landwirtschaftlichen … · 2016-07-15 · Evans/ William/Skaggs (1996): Controlled Drainage Management Guidelines for Improving Drainage Water

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„Wasser ist keine übliche Handelsware, sondern

ein ererbtes Gut, das geschützt,verteidigt und

entsprechend behandelt werden muss“

Umweltschonendere Entwässerung von

landwirtschaftlichen Böden mittels kontrollierter Dränung

BUND

Be- und Entwässerung in der Landwirtschaft: Probleme und Lösungsansätze

Vortrag von PD Dr. habil. Frank Riesbeck

Humboldt-Universität zu Berlin Berlin, den 19.11.2015

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Gliederung

Ökologischer Gewässerzustand und

Belastung durch Stoffeinträge

1.

2.

3. Bewertung und Fazit

Kontrollierte Dränung

- Forschungsstand, Funktionsweise

2

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• Nichterreichen des „guten ökologischen Zustandes“

(WRRL)

• Verbauung, Begradigung und Unterhaltung sowie

unzureichende Durchgängigkeit der Fließgewässer

• zu hohe, meist aus der Landwirtschaft stammende

Nährstoffbelastungen (Stickstoff, Phosphor)

• Herangehensweise:

- Richtlinien, Verordnungen (DÜV, TrinkV..)

- Von wasserwirtschaftlicher Seite: Verbesserung der

Dränung

Problem: Gewässerzustand

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Ökologischer Zustand der Fließgewässer (2009)

Quelle: BerichtsportalBLIck/BfG 2010 4

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Stickstoffgehalt der Böden nach Landnutzung

Quelle: Umweltbundesamt 2013

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Quelle: Umweltbundesamt 2010

Stoffeinträge

• In der Periode 1983-1987 trugen

Urbane Systeme in Deutschland zu

40 % (Stickstoff) und 85 %

(Phosphor) zu den Gesamteinträgen

bei.

• Im Zeitraum 2003-2005 reduzierten

sich die Anteile auf 20 % (N) und

50 % (P). Dementsprechend haben

sich die Anteile der Einträge über

die landwirtschaftliche Fläche

erhöht

Reduktion der Gesamteinträge insgesamt. Zum Anderen zeigt sich,

dass die Einträge über Urbane Systeme deutlich reduziert wurden:

6

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Stickstoffbilanz landwirtschaftlicher Flächen

Quelle: LUNG 2012

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Nitratauswaschung

abhängig von den Bodeneigenschaften und Witterungsbedingungen sowie von

der Bodennutzung und Düngung höchste Auswaschung im hydrologischen

Winterhalbjahr (November – April).

auch bei standortangapasster Düngung und Maßnahmen (z.B.

Zwischenfrucht): mittlere Nitratkonzentrationen im Grundwasser unter 50 mg

NO3/l sind nicht überall zu erreichen

Grund:

1. im Spätsommer/Herbst finden unter feuchter Witterung

Mineralisationsschübe statt, die nicht vollständig von

Zwischenfurcht/Wintergetreide aufgenommen werden können

2. Trockene Frühsommer: Ertragsdepression führt zu vermehrtem übrigbleiben

von Stickstoff im Boden

3. Auch auf biologisch bewirtschafteten Standorten können Stickstoffmengen

freigesetzt werden

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Beispiel: Mecklenburg Vorpommern

Anteil der Nährstoffeinträge (diffus, punktuell) in Oberflächengewässer

(Warnow/Peene)

Quelle: Umweltbundesamt 2009

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N-Eintragspfade 1983-2005

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Page 11: Umweltschonendere Entwässerung von landwirtschaftlichen … · 2016-07-15 · Evans/ William/Skaggs (1996): Controlled Drainage Management Guidelines for Improving Drainage Water

P-Eintragspfade 1983-2005

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Urbane Nährstoffeinträge sinken; Landwirtschaftliche

Einträge bleiben

Rückgang der Phosphor- und Stickstofffrachten im Zeitraum von 1985 bis 2011 lag vor

allem an stark gesunken Einleitungen aus kommunalen und industriellen Kläranlagen.

Die Stickstoffeinträge aus der Landwirtschaft verringerten sich in der gleichen

Zeitspanne deutlich geringer um etwa 18 %. Bei Phosphor ist kein Rückgang zu

verzeichnen.

Landwirte düngen heute zwar sparsamer mit Stickstoff, was sich aber noch nicht in

einer verbesserten Qualität der Fließgewässer widerspiegelt.

Ein Grund dafür ist die hohe Aufenthaltszeit des Stickstoffs in Grundwasserleitern: Die

durchschnittliche Aufenthaltszeit des Stickstoffs in den Grundwasserleitern der Donau

beträgt zum Beispiel 5-15 Jahre, in denen des Rheins 10-20 Jahre und in denen der

Elbe sogar 30 Jahre.

Quelle: Umweltbundesamt 2014, Nitratbericht 2012 12

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Maßnahmen/ Richtlinien

die landesweite Umsetzung der EG-Nitrat-Richtlinie durch die Dünge-

Verordnung

die Umsetzung der EG-Klärschlammrichtlinie durch die Klärschlamm-

Verordnung und die Dünge-Verordnung

die Umsetzung der EG-Trinkwasserschutzrichtlinie durch die Trinkwasser-VO

die Umsetzung der EG-Grundwasserrichtlinie durch die Grundwasser-VO

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Handlungsbedarf

EG-WRRL sowie auch die des Meeresumweltschutzes lassen sich nicht allein

durch die Umsetzung der grundlegenden Maßnahmen erreichen. Dies belegen

die bisherigen Kenntnisse zur Belastungssituation der Gewässer.

Weitere Maßnahmen aus landwirtschaftlichem Handlungsspielraum notwendig

Während die grundlegenden Maßnahmen verpflichtend umzusetzen sind, ist es

z.B. in M-V vorgesehen, ergänzende Maßnahmen zur Minderung der Stoff-

eintrage aus der Landwirtschaft in die Gewässer nach dem Freiwilligkeitsprinzip

umzusetzen.

Quelle: Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Verbraucherschutz 2012

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Kontrollierte Dränung oder Controlled Drainage

(CD)

= Regulierung (Steuerung) des Durchflusses am Dränauslauf

Ziel: gesteuerte Wasserhaltung in der Fläche für eine ausreichende -

Wasserversorgung der Pflanzenbestände bei längeren Trockenperioden.

Kann eine zu tiefe Entwässerung verhindern.

Zugleich können sich unterhalb des Wurzelbereiches zumindest zeitweilig

höhere Bodenwassergehalte und somit reduktive Verhältnisse einstellen.

Durch Denitrifikation wird der Abbau von überschüssigem Nitrat gefördert

eignet sich vor allem für gedränte Standorte mit relativ geringen

Gefälleverhältnissen und Reliefunebenheiten

Ergebnis:

1. verbesserte Wasserqualität

2. verbesserte Effizienz der Düngung und Bewässerung

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Forschungsstand

USA Seit den 70ern: Bedeutung von Wasserstandregulierung für die Verminderung

von Nährstoffaustrag durch Dränwasser bekannt (Gilliam et al. 1977)

Ducrh Eutrophierungd es Golfs von Mexiko durch landwirtschaftliche

Dränung gewinnt das Thema Aufmerksamkeit (Goolssby et al. 2001;. David

and Gentry 2000; Sands et al. 2008;. Woli et al. 2010)

Vermehrt Forschungen zu Controlled Drainage (Skaggs and Chescheir 2003;

Skaggs et al. 2005)

Heute: Best Management Practice in einigen US-amerikanischen Staaten

Die Reduzierung von Stickstoff- und Phosphorausträgen um 30%-50% wurde

in unterschiedlichen Studien festgestellt

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Einsetzen einer Regeleinheit in Illinois (USA)

Quelle: Purdue University (2007) 17

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Europa

Wichtig: zu viel Wasser während Wintermonaten und Knappheit im Sommer

Ziel: nicht zu viel Wasser ableiten und während Trockenperioden im Boden

halten

Studien zu kontrollierter Dränung in Italien, Niederlande und Deutschland

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Quelle: Feick/Siebert/Döll 2005

Drainierte Fläche/ Europa

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Italien:

Mehrjährige Studie zu Nitrat-Auswaschung

Quelle: Bonaiti/ Borin 2010

O: offene Gräben ohne Beregnung

O-Cl: offen Gäben mit kontrollierter Dränung u. unterirdische Bewässerung

S: unterirdische Entwässerung ohne Beregnung

S-Cl: unterirdische Entwässerung mit kontrollierter Dränung und unterirdischer

Bewässerung

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Tägliche Stickstoffausträge [kg/ha]

Quelle: Bonaiti/ Borin 2010

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Deutschland

In Deutschland: vor allem in Bundesländenr mit intensiver Landwirtschaft

Schleswig-Holstein und Mecklenburg-Vorpommern ist Dränagung ein

wichtiger Eintragspfad

Ungenügender Wissenstand zu Nutzen und Effizienz von kontrollierter

Dränung ( Behrendt & Bachor 1998; Kahle et al. ; 2007)

kaum Forschungsergebnisse zu Stoffausträgen und Möglichkeiten der

Reduzierung durch kontrollierte Dränung

in 2010: Universität Rostock und das Unternehmen Fränkische Rohrwerke

erproben einen Prototyp (Pilottestphase 2010/11)

(http://klimzug-radost.de/sites/default/files/JBfinal_AP_Kontrollierte%20Draenung_0.pdf)

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Pilotprojekt-Testphase Regelungseinheit Typ „Rostock“

Ergebnisse:

1. Abfluss von kontrollierter Fläche

geringer

2. Geringerer N-Austrag (ca.5kg/ha)

3. Stichproben: bisher keine

Benachteiligung des pflanzlichen

Aufwuchs feststellbar

Weitere Untersuchungsfelder in MV

werden gesucht

Quelle: Koch 2012

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Funktionsweise der Regelungseinheit zur Anpassung

des Wasserstandes

(

Quelle: Frankenberger et. al. 2006

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A: Nach der Ernte bzw. im Winter: Hohe

Wasserstände schaffen günstige Bedingungen

für Denitrifikationsprozesse.

B: Im Frühjahr: Der Oberboden ist entwässert

und kann maschinell bearbeitet werden.

Während der

C: Vegetationsperiode: Niederschlagswasser

wird teilweise in der Fläche zurückgehalten, um

die Pflanzenversorgung sicherzustellen

Quelle: DWA 25

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Regelungseinheit

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Innovative Entwässerungssysteme im Mississippi

Delta

27 Quelle: Kröger et al. 2015

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Vergleich: Wasserseitige Maßnahmen im

Einflussbereich des Landwirts

Kontrollierte Dränung Gewässerrandstreifen

Dränteiche

• Kontrollierte Dränung bewirkt

Abflussreduktion.

• Nitratkonzentration bei

kontrollierter Dränung

verbreitet geringer als bei

• Dränabfluss im Freigefälle

• Keine gerichtete Beeinflussung

der Verteilungsmuster von

Chlorid und Sulfat

• Reduzierte Stofffrachten durch

reduzierten Dränwasseranfall

• Für den Betrieb einer

Regelungseinheit wurden Kosten

in Höhe von 400 €/ Winter

veranschlagt.

• Die Einsparung an N-Dünge-

mitteln vergleichsweise gering (5

kg/ha)

• Wirksam gegenüber

oberirdischen

Einträgen

(erosiver Pfad)

• Die stoffliche Belastung des

Unterlieger-Gewässers wird

gemindert.

• Die landwirtschaftliche Nutzung

muss nicht beeinträchtigt

werden.

• Die Anordnung und Gestaltung

ist landschafts-adäquat möglich.

• Ein Feuchtbiotop entsteht.

Nachteile:

• Flächenbedarf

• Fläche ist für bisherige

Nutzungen oft verloren

• Investitionsbedarf

• Unterhaltungsaufwand (laufende

Aufwendungen)

Quelle: LUNG 2012 28

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Fazit

kontrollierte Dränung ist eine sinnvolle Ergänzung zu den

landwirtschaftlichen Maßnahmen zur Erreichung von Reduktionszielen,

wie sie z. B. die EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) vorsieht (Standpunkt

DWA)

Reduzierung der Nährstoffeinträge und Wassereinsparnisse sind möglich

Notwendigkeit weitergehender Studien in Deutschland/Europa

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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Literatur

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Weitere Quellen:

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Zugriff: https://www.uni-frankfurt.de/45217762/FHP_04_Feick_et_al_2005.pdf

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Kahle, P.; Bothe, A. & Lennartz, B: Wasserseitige Maßnahmen zur Reduktion von Nährstoffeinträgen in Gewässer, Universität Rostock,

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Zugriff:http://www.ruhrverband.de/fileadmin/pdf/wissen/Fachveranstaltungen/Erfurter_Gespraeche/2015/08_Kahle_DWA-Erfurt_final.pdf