Diffuse Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft in die Gewässer

in Mecklenburg-Vorpommern

Eintragsquellen, Belastungspfade und Problemzonen

Dipl.-Ing. Franka Koch

Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie

Abteilung Wasser

1 WWF-Forum am 28.02.2013 in Schwerin

EU-Richtlinien und andere Werke

2

Ostsee-aktionsplan

der HELCOM

EU-Wasser-rahmen-richtlinie

EU-Meeres-strategie-richtlinie

Guter ökologischer Zustand der Ostseegewässer

Minderung der Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft

… …

28.02.2013

EU- Nitrat-

Richtlinie

Einbindung von MV erzeugt Verantwortung

3

4

WRRL - Zustandsbewertung

5

Bericht Schadstoffe in Oberflächengewässern

Bewertung der Stoffe gemäß Oberflächen- gewässerverordnung (OGewV), 2007-2011:

1. Prioritäre und prioritär gefährliche Stoffe (Schwermetalle, Pestizide, Chemikalien)

2. Bestimmte andere Schadstoffe (z. B. Tetra, Cyclodien Pestizide…)

3. Nitrat

Überschreiten der halben Umweltqualitätsnorm = gewässerrelevant

Bei Nitrat ist dies insbesondere in landwirtschaftlich geprägten, dränierten EZG und zu abflussreichen Zeiten der Fall.

28.02.2013

6

Ergebnisse für Nitrat

UQN für chem. Zustand: 50 mg/l NO3 (11,3 mg/l NO3-N) Orientierungswert für ökol. Zustand: 3 mg/l Gesamt-N

Bewertung Makrophyten/Phytobenthos Ergebnisse für den Zeitraum 2008-2010 (95 Probestellen)

Diese Qualitätskomponente (Zeigerpflanzen) indiziert vor allem Nährstoffbelastung!

7

Bewertung der Fischfauna Ergebnisse für den Zeitraum 2006-2010 (236 Probestellen)

8

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nicht bewertbar##Y Wiederholungbefischung notwendig

# gut# mäßig# unbefriedigend# schlecht

Flussgebietseinheit Warnow-Peene

Flussgebietseinheit Oder

Flussgebietseinheit Trave/Schlei

Flussgebietseinheit Elbe

Wasserkörper

N

EW

S

0% 17%

22%

26%

35%

GK 1 GK 2 GK 3 GK 4 GK 5

28.02.2013

9

Wasserrahmenrichtlinie Bewirtschaftungspläne 2009 Zustandsbewertung:

Worst-Case-Prinzip

rd. 99 % der Fließgewässer

rd. 30 % der Seen

alle Küstengewässerkörper der 1-Seemeilen-Zone

rd. 35 % der oberflächennahen Grundwasserkörper

entsprechen nicht der Zielstellung der EG-WRRL

„guter ökologischer und guter chemischer Zustand“ bzw.

„guter mengenmäßiger und chemischer Zustand (Grundwasser)“

28.02.2013

10

Warum kein guter Zustand ?

Ursachen:

1. Strukturelle Defizite (Fließgew.)

= „Bewegungsarmut“

z. B. unzureichende Durchgängigkeit für Fische und andere Gewässerlebewesen, keine Dynamik, untypische Vegetation

2. Nährstoffbelastung

= „Überernährung“

mit Stickstoff und Phosphor

3. Gestörter Wasserhaushalt

Dersenower Graben bei Tessin

Wehranlage in der Motel

28.02.2013

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Quellen für Nährstoffeinträge in Gewässer in M-V

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Stickstoff Phosphor

geogener Hintergrundatmosphärische DepositionSiedlungswasserwirtschaftLandbewirtschaftung

Quelle: UBA 2009, FGE Warnow/Peene, modelliert mit MONERIS und eigene Berechnungen LUNG 2009

12

Eintragspfade für Nährstoffe in die Gewässer in M-V

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Stickstoff Phosphor

Punktquellenurbane GebieteDränagenOberflächenabflussGrundwasserErosionathmosph. Deposition

Quelle: UBA 2009, FGE Warnow/Peene, modelliert mit MONERIS

13

Entwicklung der N-Eintragspfade 1983-2005

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

1983-1987 1988-1992 1993-1997 1998-2002 2003-2005

t/a (M

ittel

des

Bez

ugsz

eitr

aum

s)

Punktquellen

urbane Gebiete

Dränagen

Oberflächenabfluss

Grundwasser

Erosion

atmosph. Deposition

Quelle: UBA 2009, FGE Warnow/Peene, modelliert mit MONERIS

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Entwicklung der P-Eintragspfade 1983-2005

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

1983-1987 1988-1992 1993-1997 1998-2002 2003-2005

t/a (M

ittel

des

Bez

ugsz

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aum

s)

Punktquellen

urbane Gebiete

Dränagen

Oberflächenabfluss

Grundwasser

Erosion

athmosph. Deposition

Quelle: UBA 2009, FGE Warnow/Peene, modelliert mit MONERIS

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Nitrat belastetes Grundwasser (HYDOR 2005)

Natürliche Grundwässer sind

nitratfrei.

→ ab 16 mg/l NO3 anthropogen belastet

Nitratkonzentration in mg/l Mittel 2001-2007 50 → Grenzwert TVO und UQN für guten chem. Zustand

Konzept zur Verringerung der diffusen Nährstoffbelastungen in den Oberflächengewässern und im Grundwasser Franka Koch, LUNG M-V

15. Gewässersymposium des LUNG am 15.06.2010, Güstrow

16

Regionalisierung der Stickstoff-Belastung in Oberflächengewässern (Institut biota 2009)

200 Messstellen

538 Einzugsgebiete

Konzept zur Verringerung der diffusen Nährstoffbelastungen in den Oberflächengewässern und im Grundwasser Franka Koch, LUNG M-V

15. Gewässersymposium des LUNG am 15.06.2010, Güstrow

17

Regionalisierung der Phosphor-Belastung in Oberflächengewässern (Institut biota 2009)

200 Messstellen

538 Einzugsgebiete

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Ermittlung von Art und Umfang künstlicher Flächenentwässerung (Biota 2009)

885.000 ha künstlich entwässert (60 % der LN)

580.000 ha Acker (53 %), 307.000 ha Grünland (83 %)

+ 1,6 Mio ha von Entwässerung beeinflusster Fläche

28.02.2013

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Hochcamper Graben

Ruehlower Graben

Legende: blau=offenes Gewässer; rot=verrohrt

Gewässer mit sehr hohem Verrohrungsgrad

Beispielgewässer Ruehlower Graben – Jahresgang der Nitratkonzentrationen 2007

20

0

25

50

75

100

125

150

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

NO

3- in m

g/l

Datze/u. Friedland Ruehlower Gr. LAWA-UQN

Gründe für die extrem hohen Nitratkonzentrationen: • hohe Stickstoffüberschüsse in den Ackerböden

• über 90 % verrohrt (Selbstreinigung findet nicht statt)

Benachbarte Gewässer weisen ebenfalls einen sehr hohen Grad der Verrohrung auf:

• Ratteybach (ca. 75 %)

• Hochcamper Graben (ca. 56 %)

• Bach aus Neu Käbelich (ca. 56 %)

28.02.2013

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Künstliche Flächenentwässerung - Umweltfolgen

Humusabbau, Freisetzung Nährstoffvorräte und CO2,

ausgleichende Wirkung der Bodenzonen erheblich vermindert,

größere Abflussmengen insgesamt sowie schnellerer Abfluss,

Verschärfung von Hochwasser- und Niedrigwassersituationen,

verringerter Rückhalt von Wasser und darin transportierter Stoffe,

Verminderung der realen Verdunstung und Änderung des Mikroklimas,

Austrocknung, Winderosionsereignisse,

Verringerung der Grundwasserneubildung,

Niedermoordegradation,

hydraulische Belastung von aquatischen Lebewesen,

Erhöhung des Aufwandes für die Gewässerunterhaltung.

→ Handlungsbedarf für Wasser- und Nährstoffmanagement

28.02.2013

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AG Diffuse Nährstoffeinträge unter Leitung des LU seit 2007

Facharbeitsgruppe „Wasserrahmenrichtlinie und Landwirtschaft“

LUNG + LFA + LFB

Gemeinsames Konzept 2011

Download oder Bestellung unter www.regierung-mv.de →Landwirtschaftsministerium →Publikationen

www.wrrl-mv-landwirtschaft.de

Reduzierung der diffusen Nährstoffeinträge - Maßnahmen

Grundlagenermittlung der naturwissenschaftlichen Zusammenhänge im Wasser- und Nährstoffhaushalt Landwirtschaftliche Forschung mit Praxisüberleitung, Landwirtschaftsberatung Demonstrationsvorhaben Forschung, Forst, Wassermanagement

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Modellierung des Wasser- und Nährstoffhaushaltes (FZ Jülich 2010-2013)

Landwirtschaftliche Daten, z. B. Düngemengen,

Tierhaltung, Agrarstatistik… ↓

N- und P-Überschüsse / Bodengehalte

24

Modellierte N-Salden nach Teileinzugsgebieten (Institut Biota 2013)

25

Meeresschutz

Neue Zielwerte für die Ostsee nach HELCOM-BSAP 2013

Umrechnung in Tonnen für die Anrainerstaaten im Frühjahr 2013 erwartet

AG Reduktionsziele für einheitliche Zielwerte HELCOM, MSRL und WRRL gegründet, Federführung bei MV (SH, UBA, IOW)

Meeresregion Parameter Zielwert BSAP Istwert** Einheit Mecklenburger Bucht Sichttiefe 7,1 5,1 m Sauerstoff n. b. Chlorophyll-a 1,8 2,8 µg/l gelöster anorg. N* 4,3 6,5 µmol/l gelöster anorg. P 0,5 0,65 µmol/l Arkonabecken Sichttiefe 7,2 4,8 m Sauerstoff n. b Chlorophyll-a 1,8 2,5 µg/l gelöster anorg. N* 2,9 5,2 µmol/l gelöster anorg. P 0,36 0,66 µmol/l

* NO2+NO3+NH4 ** Mittelwert 2001-2011

28.02.2013

Hoher Anteil an: landwirtschaftlicher Nutzfläche im Einzugsgebiet

künstlich entwässerter Fläche

nitratauswaschungsgefährdeten Böden

intensiven Fruchtarten (Weizen, Raps, Mais)

Schlägen mit hohen N-Überschüssen (Bilanzsalden)

Flächen mit Wind- und / oder Wassererosionsgefährdung

Weitere Faktoren: Düngemanagement (Art, Menge, Ausbringungsverfahren)

Dichte der Tierhaltungsanlagen / Biogasanlagen

Geringer Anteil Landschaftsstrukturelemente (Feuchtgebiete, Kleingewässer, Gewässerrandstreifen, Gewässerstruktur usw.)

Ursachen für zu hohe Nährstoffeinträge

Fotos: AELF Neumarkt, AGRIDEA, H. Köppl 28.02.2013

27

Minderung Diffuser Nährstoffeinträge – Strategie in M-V –

1. Umsetzung der grundlegenden Maßnahmen (Düngeverordnung, Bodenschutz, Klärschlammverordnung, gute

fachliche Praxis…) 2. Freiwillige ergänzende Maßnahmen → Agrarumweltmaßnahmen → Empfehlungen im jährlichen Fachinformationskatalog → Diese Maßnahmen werden voraussichtlich nicht ausreichen, um die

Ziele der WRRL umzusetzen. → Weitere Maßnahmen sind erforderlich.

28.02.2013

Minderung diffuser Nährstoffeinträge - Strategie II -

1. Reduzierung der diffusen Quellen hat erste Priorität.

→ grundlegende und ergänzende Maßnahmen

→ gesetzliche Grundlagen, freiwillige Maßnahmen, Auflagen

2. Nährstoffausträge sind nicht völlig vermeidbar.

3. Zusätzliche Maßnahme „nachgeschaltete“ Reduzierung wird geprüft.

→ Waldmehrung, Moorschutz, Wassermanagement

→ Demonstrationsvorhaben in MV

28.02.2013

29

Maßnahme Landwirtschaftsberatung LFB/LMS - landesweit und in Pilotgebieten

10. Sitzung AG „Diffuse Nährstoffeinträge“ am 11.12.2012

2012: Grundwasserregionalberatung

Crivitz

Werder

rot = hochbelastete OW-Einzugsgebiete (Auswahl) blau = GW-Nitratbelastungsgebiete (Auswahl)

30

Maßnahme landwirtschaftliche Forschung mit Praxisüberleitung (LFA Gülzow)

31

Ergänzende Maßnahme Nährstoffmanagement durch Wassermanagement

28.02.2013

32

Nährstoffmanagement durch Wassermanagement

Möglichkeiten:

Kontrollierte Dränung (Controlled Drainage)

Kontrollierte Dränung in Kombination mit organischen Dränfiltern

Reaktivierung / Anlage von Retentionsbecken (Dränteiche)

Wiederherstellung von natürlichen Mooren und Feuchtgebieten

(Anlage künstlicher Feuchtgebiete)

standortgerechte Gewässerentwicklung, -pflege und -gestaltung

Offenlegung verrohrter Fließgewässer

Waldmehrung, Waldumbau, Gewässerrandstreifen

Grundsatz: Je natürlicher der Wasserhaushalt im Einzugsgebiet, desto höher die Summe der natürlichen Reinigungsprozesse.

28.02.2013

33

www.wrrl-mv-landwirtschaft.de

www.wrrl-mv.de

Weitere

Informationen

F. Koch 19.02.2013

Recknitz vor der Renaturierung

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

35

Demonstrationsvorhaben „Kontrollierte Dränung - Controlled Drainage (CD)“

Ziel: Bodenwasserregulierung mit „Nebeneffekt“

gesteuerte Wasserhaltung in der Fläche

Rohrdränung, flache Standorte

ausreichende Wasserversorgung der Pflanzenbestände in Trockenperioden

in Trockenjahren und auf Standorten mit nur zeitweiligem Entwässerungserfordernis zu tiefe Entwässerung verhindern

unterhalb des Wurzelbereiches höhere Bodenwassergehalte, reduktive Verhältnisse, Abbau von überschüssigem Nitrat

Verringerung des N-Austrags und der Gewässerbelastung

36

Kontrollierte Dränung

Uni Rostock im Auftrag des LUNG

Fläche: Gut Dummerstorf GmbH

Abflussperioden 2010/2011 und 2011/2012 (Nov. bis April)

Ackerschlag ca. 20 ha, Haftnässe- / Pseudogley (lS, L)

fächerförmiges Dränsystem (Sauger und Sammler) in ca. 1 m Tiefe

Dränabstand 8 bis 22 m

Einzugsgebiet A (4,15 ha) mit Regelungseinheit

Einzugsgebiet B (4,67 ha) ohne

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Kontrollierte Dränung

Foto: F. Koch, 2010

Regelungseinheit Typ „Rostock“

AUF Uni HRO

+ Fränkische Rohrwerke

Durchflusssteuerung

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Kontrollierte Dränung

Ergebnisse:

Abfluss von der kontrollierten Fläche war insgesamt geringer

kontrollierte Fläche hat geringeren N-Austrag (ca. 5 kg/ha)

erster Hinweis für Nitratreduktionspotential in MV

Literatur: 20 – 63 % Stickstoffreduktion, 20 – 99 % Abflussreduktion

Stichproben Bonitur → bisher keine Benachteiligung des pflanzlichen Aufwuchses feststellbar

Steuerung von Hand aufwändig und teuer - Einsparungspotential

Moderne elektronische, flächenspezifische Steuerung wird angestrebt

Wir suchen weitere Untersuchungsfelder in MV !

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Demonstrationsvorhaben „Retentionsbecken / Dränteiche“

Ziel:

Rückhalt von belastetem Entwässerungswasser (Dränwasser)

Verweilzeit bewirkt Nitratabbau

Sedimentation bewirkt Phosphorrückhaltung

Nutzung von feuchten

Senken, Söllen,

unbrauchbaren Flächen

ggf. Wasserspeicher

Literatur: 100 kg N / ha*a-1

Retentionsteich ZALF Müncheberg, Foto: ZALF

40

Retentionsbecken

Projekt Groß Gischow: 100 ha Dränfläche, WBV Warnow/Beke, FöRiGeF-Förderung, Baubeginn 2012

Projekt Reutershof (Landgrabental): 4.000 ha Dränfläche, WBV, FöRiGeF, Nutzung als Beregnungsspeicher

Projekt Hellbach / Panzower Bach: 5 Teiche geplant, LG MV, konkrete Planung beginnt 2012

Projekt Neukloster: 120 ha Dränfläche, WBV Obere Warnow, ZV Wismar, Retentionsfläche fertiggestellt

Dränrohr an der Beke bei Jürgenshagen, Foto: F. Koch