Konventionelle / Ökologische Landwirtschaft und ihr Einfluss auf Fließgewässer

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1 Konventionelle / Ökologische Landwirtschaft und ihr Einfluss auf Fließgewässer Prof. Dr. Ulrich Braukmann Fachgebiet Gewässerökologie/Gewässerentwicklung Dipl. Biol. Werner Haaß Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Witzenhausen (BIL) Foto B. Rupp 1

2 Diversitätsbestimmende Faktoren Geographische Faktoren Klima: Strahlung Temperatur Niederschlag Abfluß Strömung Stoffhaushalt: Anorganische u. organ. Stoffe Ökologische Faktoren Abiotische Faktoren Geologische Faktoren Geographische und Höhenlage Relief Gefälle Morphologie Substrat Chemische Substrat- Beschaffenheit Chemismus des Wassers: El. Leitfähigkeit Kalkgehalt ph-wert Gestein, Böden der Umgebung Ernährung Fortpflanzung Sauerstoff Vegetation Biotische Faktoren Räuber-Beute Beziehungen Konkurrenz Parasitismus Symbiose Anthropogene Faktoren Belastungsfaktoren Stoffliche Belastung leicht abbaubare organ. Stoffe schwer abbaub. organ. Stoffe Pflanzennährstoffe Schwermetalle Mineralstoffe (Salze) Radioaktivität Nichtstoffliche Belastung Abwärme Gewässerausbau Begradigung Sohlen- und Uferausbau Technische Unterhaltung Räumung Entkrautung Verbreitungsgeschichtliche Faktoren Topographische Verbreitungsschranken Räumliche Ausdehnung des Biotops in Anlehnung an Thienemann (1959) und Bick (1999) 2

3 Entwicklung einer Flusslandschaft im 20. Jahrhundert Siedlungen in der Aue Auelehm Wasser 1-9: Vegetation, 10-15: Böden, 16: mittlerer Grundwasserstand, 17: mitttl. Hochwasserhöhe nach Ellenberg 1978, ergänzt 3

4 Ursprünglicher Zustand Veränderung der Rheinauenlandschaft durch Wasser- und Kulturbau Ausgebauter Zustand 4

5 Fließgewässer In Deutschland In Deutschland gibt es ca km Fließgewässer, davon ca km Flachlandgewässer, die meisten davon im Norddeutschen Tiefland nach ATV-DVWK

6 Auswirkungen der Landwirtschaft auf Fließgewässer Norddeutsches Tiefland massivste ökologische Störungen durch regelmäßige konventionelle Gewässerunterhaltung Mähen (Böschungen) Krauten (Wasserpflanzen der Sohle) Räumen (der Sohle) Lössgebiete mit Bördengewässern massiver Eintrag von Feinsedimenten Verschlammung der Gewässersohle permanente Trübung sehr struktur- und artenarme Gewässer 6

7 Fließgewässer- Landschaften in Deutschland (nach Briem 2001) Rote Farbtöne: Silikatgewässer Blaue Farbtöne: Karbonatgewässer Einige bedeutende Löss- Gebiete mit typischen Börde-Bächen 7

8 Beispiele herkömmlicher Gewässerunterhaltung Biosphärenreservat Flusslandschaft Elbe-Brandenburg 8

9 Landschaftsaspekt im Biosphärenreservat Flusslandschaft Elbe-Brandenburg 9

10 Krauten mit einem Mähkorb in einem Tieflandgewässer Foto M. Bendorf 10

11 Frisch unterhaltener Graben im Biosphärenreservat Flusslandschaft Elbe-Brandenburg Sept

12 Foto M. Bendorf 12

13 Foto M. Bendorf 13

14 Unterhaltungsopfer mehrere Schlammpeitzger auf wenigen Metern Graben 14

15 Unterhaltungsopfer Muschel und Schnecken an einem anderen Graben südlich der Löcknitz nahe NSG Breetzer See Viviparus contectus Unio pictorum Anodonta 15

16 Muscheln u. Schnecke aus Graben nahe Breetzer See Fund vom Anodonta cygnea Unio pictorum Viviparus contectus 16

17 Unterhaltungsopfer in einem Biosphärenreservat (!!!) (Untere Elbe in Bandenburg) Foto M. Bendorf 17

18 Untermilde (Tieflandgewässer in Sachsen-Anhalt) herkömmlich unterhalten nach Bostelmann et al

19 nach Bostelmann et al

20 Naturnahes Referenzgewässer für Tieflandgewässer in Sachsen-Anhalt Dumme bei Bergen weitgehend beschattet Keine Unterhaltung nötig! Foto R. Bostelmann 20

21 Fazit aus der konventionellen Gewässerunterhaltung Die herkömmliche Unterhaltung von kleinen Fließgewässern, insbesondere im Flachland, mit jährlichem Mähen, Krauten und vor allem Räumen der Gewässersohle verhindert in den meisten Fällen einen guten ökologischen Zustand oder ein gutes ökologisches Potential. Die bisherige landwirtschaftliche Praxis erschwert in der Regel das Erreichen eines guten ökologischen Zustands oder Potentials auf der Basis vieler zur Zeit bestehender Landeswassergesetze, vor allem in den intensiv genutzten Landschaften (Flachländer, Börden) in ganz Deutschland. 21

22 relative Bedeutung Veränderung der Belastung von Fließgewässern in Deutschland Zeitraum ökologische Indikatorsysteme für: Saprobie nach Borchardt (1998), verändert 1990 Toxizität Trophie Strukturgüte durch Routineuntersuchungen nicht erfassbar

23 Stickstoff- und Phosphorbilanzüberschüsse auf der deutschen Landwirtschaftsfläche von 1990 bis

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25 Sauerstofftagesgänge in einem belasteten und unbelasteten Fließgewässer nach VDG

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27 Instrumente der nationalen ökologischen Fließgewässerbewertung in Deutschland Gewässergütekarte: Biologische Bewertung der Wasserqualität (Saprobiensystem, LAWA): Gewässerstrukturgütekarte: (Verfahren für kleine und mittelgroße Gewässer nach LAWA) Bewertung der Gewässer mit hydromorphologischen Kenngrößen Chemische Bewertung der Fließgewässer nach LAWA 27

28 Chemische Bewertung von Fließgewässern nach LAWA (1998) 28

29 Die Wasserrahmenrichtlinie der EU (EU WRRL) Zustand der Oberflächengewässer Ökologischer Zustand Chemischer Zustand Einstufung sehr gut gut gut mäßig unbefriedigend nicht gut schlecht nach Friske

30 Landesweites Entwicklungsziel für die Biologische Gewässergüte von Fließgewässern in Hessen Generell: Gewässergüteklasse 3 (entspricht II) = mäßig belastet 30

31 Bioindikatoren Stoffliche Belastungen Art der Indikation Morphologische Strukturen Makro-, Mesostrukturen, Breite, Tiefe Fische Makrozoobenthos Sauerstoffhaushalt Makrophyten Phytobenthos Trophie Nährstoffe Geochemie Kleinräumige Struktur-Elemente Choriotope (Substrate) Saprobie Sauerstoffhaushalt vorrangig nachrangig 31

32 Landesweites Entwicklungsziel für die Strukturgüte von Fließgewässern in Hessen In der freien Landschaft: Strukturgüteklasse 3 = mäßig verändert In Ortslagen: Strukturgüteklasse 5 = stark verändert 32

33 Beispiele landwirtschaftlicher Nutzung in Nordhessen 33

34 Naturpark Kellerwald-Edesee Urff Verhältnismäßig extensive landwirtschaftliche Nutzung (im Auenbereich überwiegend Grünland) Vorwiegend naturnahe Gewässerabschnitte 34

35 Foto: Ulrich Braukmann Urff Mittellauf 35

36 Biologische Gewässergüte aus HLUG

37 Gewässerstrukturgüte Urff Urff N Schwalm HMULV

38 Erläuterung der Defizitkarten Bewertung der Strukturgüte anhand von Strukturparametern mit Farbbändern Piktogramme zeigen Defizite jeweils in 100 m Abschnitten Flächennutzung Defizitkarte Urff Quellbereich aus GESIS - Gewässerstrukturgüte-Informationssystem HMULV, modifiziert 38

39 Defizitkarte Urff Mündungsbereich 39

40 Oberlauf Strukturgüte Urff (20 km lang) Strukturgüteklassen naturnah, unverändert gering verändert mäßig verändert deutlich verändert Angaben in % 44 stark verändert vollständig verändert nach Daten aus HMULV 2000 Unterlauf naturnah, unverändert gering verändert mäßig verändert deutlich verändert stark verändert sehr stark verändert vollständig verändert 40

41 Bewertung der Urff Gewässerstrukturgüte und Biologische Gewässergüte zeigen: Überwiegend naturnahe bis mäßig veränderte Strukturen Gute bis mäßige Wasserqualität gemäß Strukturgütekarte Hessen (2000) und Gütekarte Hessen (2000) Überwiegend ungestörte, artenreiche Makrozoobenthos-Zönosen 41

42 Defizite Defizite weitgehend beschränkt auf Ortslagen Prioritäre Maßnahmen Entsprechend konzentriert auf Ortslagen, Verbesserung der Durchgängigkeit 42

43 Fritzlarer Börde Ems Vorwiegend intensive Landwirtschaft (Ackerbau) Überwiegend stark bis sehr stark beeinträchtigte Gewässerabschnitte 43

44 Einzugsgebiet der Ems Ems Zufluss zur Eder TÜK 200 aus Satellitenatlas Deutschland Ems Zufluss zur Eder Satellitenfoto aus Satellitenatlas Deutschland Ems Felsberg 44

45 Flächennutzung in der Ems-Aue 53 % Acker 18 % Wald 15 % Grünland 14 % Siedlung 45

46 Foto: Ulrich Braukmann Ems, Unterlauf 46

47 Foto: Ulrich Braukmann Ems, Unterlauf 47

48 Biologische Gewässergütekarte der Ems aus HLUG 2000, modifiziert 48

49 Gewässerstrukturgütekarte der Ems in der Ems gibt es allein 18 Querbauwerke mit Absturzhöhen bis zu 4,0 m mit einer Rückstaulänge von insges. ca m aus HMULV 2000, modifiziert 49

50 Strukturdefizitkarte der unteren Ems aus GESIS - Gewässerstrukturgüte-Informationssystem HMULV, modifiziert 50

51 15 17 Strukturgüte Ems Oberl. (7,3 km) Strukturgüteklassen 10 mäßig verändert deutlich verändert 29 stark verändert Angaben in % 29 Ems Unterlauf (16 km) sehr stark verändert vollständig verändert nach Daten aus HMULV 2000 deutlich verändert stark verändert sehr stark verändert vollständig verändert 51

52 Warburger Börde Jungfernbach Vorwiegend intensive Landwirtschaft (Ackerbau), teilweise Ökologischer Landbau Überwiegend stark bis sehr stark beeinträchtigte Gewässerabschnitte 52

53 Jungfernbach naturferner, begradigter, stark eingetiefter Abschnitt Foto: Gesine Weber 53

54 Wasserqualität des Jungfernbach- Systems Gesamter Wasserlauf Güteklasse II, mäßig belastet gemäß Saprobiensystem Jungfernbach nach HLUG 2000, ergänzt 54

55 Strukturgüte des Jungfernbaches nach Weber 2000 nach Daten aus HMULV

56 Defizitkarte Jungfernbach Domänengelände Jungfernbach aus: HMULV 2000, GESIS 56

57 Vergleich der Strukturgüte in 4 Gebieten Anteil in % Banfebach Urff Oberl. Urff Unterl. 10 Ems Oberl. 90 Ems Unterl Jungfernb. 3 Gebiet 1 Gebiet 2 Gebiet 3 Gebiet 4 Ziel erreicht Ziel nicht erreicht 57

58 Vorherrschende Defizite der Bäche der Bördenlandschaften Sohleneintiefung durch Begradigung Erhöhter Eintrag von Feinsedimenten aus der Fläche Verschlammung und Verödung der Gewässersohle Bei konventioneller Landwirtschaft Eintrag von Pestiziden aus der Fläche und über Kläranlagen oft sehr geringe biologische Diversität z. B. Makrophyten, Makrozoobenthos, Fische 58

59 Gewässerbeschaffenheit in Fließgewässern Hessens Biol. Gewässergüte (Saprobie) Prozent % 5% 72% 14% 4% 1,5% 0,5% I I-II II II-III III III-IV IV Güteklasse 20% 80% Ziel erreicht Ziel nicht erreicht Struktur-Güte Prozent ,7% 6,6% 11,4% 16,2% 22,5% 24,7% 16,9% Güteklasse 80,3% 19,7% nach Daten aus Hess. Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und Forsten

60 Gewässerstruktur der Bundesrepublik Deutschland Stand 2001 (Bmu 2007) 60

61 aus BMU & UBA

62 aus BMU & UBA

63 Entwicklungs- und Erprobungsvorhaben der Universität Kassel Gefördert vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) Die Integration von Naturschutzzielen in den Ökologischen Landbau am Beispiel der Hessischen Staatsdomäne Frankenhausen Teilprojekte Vegetation Invertebraten Vertebraten Gewässerökologie Agrarökonomie Futterbau u. Grünland 63