LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Ergebnisse zur Auswaschung von Nährstoffen aus Lysimeteranlagen unter landwirtschaftlicher Nutzung Foto: I. Bull Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA Foto: T. Thiel
Länderübergreifende Auswertung Problemstellung P geringe Konzentration im Bodenwasser (GK C:,3-,8 mg l -1 ) hohes Bindungsvermögen des Bodens keine (kaum) Auswaschung Pflanzenaufnahme 25-5 kg ha -1 a -1 sehr langsame Änderung von Bodengehalten Orientierungswerte Gewässer K Pflanzenaufnahme 1-2 kg ha -1 a -1 >> Bodenlösung geringe Bindung in sandigen Böden, höhere Gehalte mit steigendem Tongehalt keine Grenzwerte Mg Pflanzenaufnahme 15-25 kg ha -1 a -1 Mangel für sandige diluviale Böden bekannt oder durch Ionenkonkurrenz keine Grenzwerte S leicht verlagerbar als SO 4 hohe S-Deposition im vergangenen Jahrhundert Begleitstoff in Düngern (4-24 %) Pflanzenaufnahme S 2-4 kg ha -1 Grenzwert für Trinkwasser I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 [Angaben als Element]
Datengrundlage Lysimeter (6 Standorte) Trichterlysimeter (2 Standorte) Saugsonden (2 Standorte) Drainmessfeld (1 Standort) Prinzipskizze eines Lysimeters [Knoblauch, 213] I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217
LFA LUNG LFB Lysimeteranlage Groß Lüsewitz AG WRRL & LW Foto: C. Ramp Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 4
LFA LUNG LFB Lysimeteranlage Groß Lüsewitz AG WRRL & LW I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 Fotos: C. 5 Ramp
DWD: Niederschlag, Kalenderjahr, Normalwerte I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 6 (Zeitraum 1961-199)
Länderübergreifende Auswertung Phosphor im Sickerwasser Lö: <1 -<4 (16) V: 1-4 D: 5-1 - >15 D, Alpen: 1-2 % P t [mg l -1 ],5,4,3,2,1 5 6 1 1 11 Pt-Konzentration (Jahresmittel) P-Austrag 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 P t [kg ha -1 a -1 ] I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 7
LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Lysimeteranlage Groß Lüsewitz Phosphor im Sickerwasser Sickerwasser [mm a -1 ] 3 25 2 15 1 5,1,9,8,7,6,5,4,3,2,1, 1992 1993 1994 1995 1996 27 28 215 216 Sickerwassermenge [mm] PO4-P-Konzentration (Jahresmittel) Phosphor [mg l -1 ] Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 8
LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Lysimeteranlage Groß Lüsewitz Phosphor im Sickerwasser PO4-P-Austrag [kg ha -1 a -1 ],14,12,1,8,6,4,2 Ly 1 Ly 2 Ly 3 Ly 4 Ly 5 Ly 6 5 1 15 2 25 3 35 Sickerwassermenge [mm a -1 ] Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 9
Länderübergreifende Auswertung Kalium im Sickerwasser Lö: <1 -<4 (16) V: 1-4 D: 5-1 - >15 25 25 2 2 K [mg l -1 ] 15 1 15 1 K [kg ha -1 a -1 ] 5 5 7 4 5 6 9 7 7 5 2 6 1 5 6 K-Konzentration (Jahresmittel) K-Austrag I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 1
LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Lysimeteranlage Groß Lüsewitz Kalium im Sickerwasser K-Austrag [kg ha -1 a -1 ] 3 25 2 15 1 Ly 1 Ly 2 Ly 3 Ly 4 Ly 5 Ly 6 5 1 2 3 4 5 Sickerwassermenge [mm a -1 ] Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 11
Länderübergreifende Auswertung Magnesium im Sickerwasser Lö: <1 -<4 (16) V: 1-4 D: 5-1 - >15 Mg [mg l -1 ] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 7 4 5 6 9 7 7 5 2 6 1 5 6 Mg-Konzentration(Jahresmittel) Mg-Austrag 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Mg [kg ha -1 a -1 ] I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 12
LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Lysimeteranlage Groß Lüsewitz Magnesium im Sickerwasser Mg-Austrag [kg ha -1 a -1 ] 6 5 4 3 2 1 Ly 1 Ly 2 Ly 3 Ly 4 Ly 5 Ly 6 1 2 3 4 5 Sickerwassermenge [mm a -1 ] Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 13
Länderübergreifende Auswertung Schwefel im Sickerwasser Lö: <1 -<4 (16) V: 1-4 D: 5-1 - >15 D, Alpen: 1-2 % SO 4 [mg l -1 ] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5 6 1 1 11 SO4-Konzentration(Jahresmittel) S-Austrag 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 S [kg ha -1 a -1 ] I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 14
LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Lysimeteranlage Groß Lüsewitz Schwefel im Sickerwasser S-Austrag [kg ha -1 a -1 ] 6 5 4 3 2 Ly 1 Ly 2 Ly 3 Ly 4 Ly 5 Ly 6 1 1 2 3 4 5 Sickerwassermenge [mm a -1 ] Bearbeitung: UNI HRO, LUNG, LFA I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 15
Länderübergreifende Auswertung Zusammenfassung Entscheidende Faktoren für die Auswaschungsgefährdung der Nährstoffe P, K, Mg und S sind die Nährstoff-Bindungskapazitätdes Bodens und die klimatischen Verhältnisse. Ein starker Einfluss auf die Auswaschungsgefährdung von K, Mg und S geht von der Höhe der Sickerwassermengeaus. Dagegen wird die Auswaschung von P bei Bodengehalten bis Gehaltsklasse D auf mittel- bis tiefgründigen lehmigen Böden selten durch die Sickerwassermenge beeinflusst. Erst bei sehr hohen Bodengehalten (E+) kann es mit zunehmender Sickerwassermenge zu einem Anstieg der P-Auswaschung kommen. Dies trifft insbesondere für flachgründige und durch präferenzielle Fließbahnen geprägte Böden zu. Mit Ausnahme leichter sickerwasserreicher Standorte spielen Nährstoffsalden (P, K, Mg, S) eines Einzeljahres für die Nährstoffauswaschung kaum eine Rolle. I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 16
Länderübergreifende Auswertung Zusammenfassung K, Mg, S Für die Nährstoffe K, Mg und S gibt es zwischen niedrigen und optimalen Nährstoffgehalten des Bodens kaum einen Unterschied bei der Nährstoffauswaschung. Unabhängig von der Bewirtschaftung (extensiv oder intensiv, im ökologischen oder konventionellen Landbau) erfolgt ein vom Standort abhängiger Nährstoffverlust über den Sickerwasserpfad. Dieser ist weitgehend unvermeidbar und sollte bei der Grunddüngung beachtet werden (in Düngungsempfehlungen enthalten). Auf sandigen Böden (geringes Nährstoffbindungsvermögen) sowie auf lehmigen Böden in niederschlagsreichen Regionen kann eine Düngung zur Vegetationszeit an Stelle einer hohen Grunddüngung im Herbst dazu beitragen, die Nährstoffverluste zu begrenzen. I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 17
Länderübergreifende Auswertung Zusammenfassung P Typisch sind unvermeidbare niedrige P-Frachten von,1 1 kg ha -1 a -1. Höhere Sickerwassermengen begünstigen eine Verdünnung der P-Konzentration. Auf Standorten mit Bodenwasser-Austauschraten von >> 1 % werden in den ausgewerteten Versuchen P-Grenzwertevon,1 mg l -1 nicht erreicht. Im mitteldeutschen Trockengebietkann die P t -Konzentration bei,1 mg l -1 liegen. Dies ist auf die hier sehr geringe Sickerwassermenge zurückzuführen. Die P-Auswaschung ist trotzdem extrem gering. Bei sehr hohen P-Gehalten im Oberboden besteht ein erhöhtes Risiko zur P- Verlagerung und der Überschreitung von Konzentrations-Grenzwerten. Standortbedingter schneller Bodenwasserabfluss (skelettreiche und stark tonhaltige Böden) haben ein höheres P-Verlagerungsrisiko. Dort kann es unabhängig vom Boden-P-Gehalt zeitweilig zu erhöhten P-Konzentrationen im Sickerwasser kommen. Düngungstermine sollten darauf abgestimmt werden. I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 18
Länderübergreifende Auswertung Schlussfolgerungen Sehr hohe Nährstoffgehalte an P, K, Mg und S in der Ackerkrume erhöhen das Verlagerungsrisiko. Ein langfristig deutlich positiver Nährstoffsaldo kann zu einem erhöhten Nährstoffaustrag führen. Negative Folgen sind bei P und S Gewässerbelastungen, bei K und Mg ökonomische Einbußen. Eine nachhaltige Düngestrategie zielt in der anzustrebenden Bodengehaltsklasse C auf einen Ausgleich der mit der Ernte abgefahrenen Nährstoffmengen. I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 19
LUNG LFA LFB AG WRRL & LW Die vorgestellten Ergebnisse wurden von der Kooperation Lysimeter (Thüringen, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Hessen, Bayern, Mecklenburg-Vorpommern) erarbeitet. Die Lysimeter in Groß Lüsewitz werden gemeinsam von der Universität Rostock, Fachgebiet Fotos: I. Bull Hydrologie und Meteorologie, dem Landesamt für Umwelt, Natur und Geologie und der I. Bull 7. Dialog Wasserrahmenrichtlinie, Güstrow 16. November 217 2 Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei, Projekt WRRL betreut.