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26.04.2012

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Dr. Wendland/Nüßlein 04.2012 1

Gewässerschutz und LandwirtschaftStoffeinträge, Austragungspfade, Beurteilung

potentieller Gefährdungen

WRRL – Qualifizierungsoffensive für Landschaftspflegeverbände in Bayern

Teil 2: Gewässerschutz mit Landwirtschaft

Seminar am 17.04.2012in Nürnberg

Dr. Matthias Wendland, Friedrich NüßleinInstitut für Agrarökologie, Ökologischen Landbau und Bodenschutz


Gliederung:

� Ziele der Wasserrahmenrichtlinie

� Stoffeinträge aus der Landwirtschaft

� Austragungspfade

� Beurteilung potentieller Gefährdungen

WRRL

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Umweltziele der Wasserrahmenrichtline

Ziel:

• Erreichen/Sicherung eines „Guten ökologischen und chemischen Zustands“ für alle Gewässer

• Leitbild für Oberflächengewässer: Natürlicher Zustand, „Sehr guter Zustand“

• Eine Verschlechterung des Zustandes der Gewässer ist zu verhindern

WRRL


Wege zum guten Zustand

• Schutz der Gewässer vor Schadstoffen

• Schutz vor übermäßigem Nährstoffeintrag

• naturnahe Gewässerunterhaltung und Gewässerentwicklung

• Schutz des Trinkwassers

Alle Bereiche sind betroffen (Abwasserreinigung, Hochwasserschutz, Schifffahrt, Wasserkraft, Landwirtschaft)

WRRL

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Stoffeinträge aus der Landwirtschaft WRRL

� Bodenpartikel

� Nährstoffe � Phosphor �Phosphat

� Stickstoff �Nitrat

� Pflanzenschutzmittel

� (Schwermetalle/Tierarzneimittel/Sauerstoff zehrende Substanzen)

Oberflächengewässer

Grundwasser


Wirkung der Einträge auf den ökologischen Zustand

Beispiel „Fische“

WRRL

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Wirkung der Einträge auf den ökologischen Zustand

Kolmation (Versandung / Verschlammung)

� Direkte Schädigung von Pflanzen und Tieren (z. B. Perlmuscheln)

� Verlust von Lebensraum für Fische und Makrozoobenthos

� Verlust von Laicharealen für kies-laichende Fischarten

Nährstoffeinträge Phosphor

� Algenwachstum

� Sauerstoffmangel

WRRL


Zustandsbeurteilung der Oberflächengewässer

Qualitätskomponenten

Fische Makrozoo-benthos

Makrophyten & Phytobenthos

Phyto-plankton

Chemie

StrukturDurchgängig

keitOrgan. Bel.

StrukturNährstoffe Nährstoffe Stoff-

einträge

WRRL

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Bewertung von Oberflächengewässer

� Biologische Bewertungskomponenten� Fische, Makrozoobenthos, Makrophyten &

Phytobenthos und Phytoplankton Ökologischer Zustand

Chemischer Zustand

WRRL




Phytobenthos und Phytoplankton

� Unterstützungskomponenten� chemisch-physikalische Messgrößen� hydromorphologische Parameter

Ökologischer Zustand

Chemischer Zustand

WRRL

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Unterstützungskomponente

Chemisch-physikalische Messgrößen: Sauerstoff, NährstoffeHintergrundwerte: sehr guter ZustandOrientierungswerte: guter ZustandOrientierungswerteKenngröße Sauerstoff TOC BSB5 Pges o-PO4-P NH4-NEinheit mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/lStatistische Kenngröße Min Mittel Mittel Mittel Mittel Mittel

LAWA-Gewässertypen/Typengruppen:

Bäche und Flüsse der Kalkalpen > 7 2,5 0,10² 0,07 0,1

Bäche und kleine Flüsse des Alpenvorlandes > 6 5 0,15² 0,10 0,3

Große Flüsse des Alpenvorlandes, Donau und Seeausflüsse

> 7 4 0,10² 0,07 0,3

Bäche und Flüsse des Mittelgebirges > 7 7 4 0,10 0,07 0,3

Flüsse und Ströme des Mittelgebirges, ohne Donau > 6 7 6 0,10 0,07 0,3

Bewertung von Oberflächengewässer WRRL




Phytobenthos und Phytoplankton

� Unterstützungskomponenten� chemisch-physikalische Messgrößen� hydromorphologische Parameter

� Spezifische Schadstoffe� Stofflisten mit Qualitätsnormen

� Prioritäre und prioritär gefährliche Stoffe� Qualitätsnormen für 20 prioritäre Stoffe

und 13 prioritär gefährliche Stoffe

Ökologischer Zustand

Chemischer Zustand

WRRL

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Ökologischer Zustand - Oberflächengewässer

287

13

50

354

97

2 8

6 1 2

1 4 6

1 3

2

sehr gutgutmäßigunbefriedigendschlechtnicht relevant

WRRL


Zustandsbeurteilung Grundwasserkörper WRRL

• Beurteilung erfolgt für die Grundwasserkörper− guter / schlechter chemischer Zustand− Parameterbezogen

• nach WRRL/GW-Tochter-RL in guten chemischen Zustand− wenn EU-weite Qualitätsnormen (QN) eingehalten werden

• Qualitätsnormen:− Nitrat 50 mg/l− PSM (Einzelstoff) 0,1 µg/l− PSM (Summe) 0,5 µg/l− weitere Parameter: z. B. Arsen, Cadmium, Blei, Quecksilber

-> bundeseinheitlich stoffbezogene Schwellenwerte

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Austragungspfade WRRL

Diffuse Quellen auf Acker- und Grünland

Grundwasser

Zwischenabfluss

Dränage

Oberflächenabfluss ( und Erosion)

Makro-porenfluss

Grundwasser

Zwischenabfluss

Dränage


Grundwasser

Zwischenabfluss

Dränage


Grundwasser

Zwischenabfluss

Dränage

Grundwasser

Zwischenabfluss

Dränage

Zwischenabfluss

Dränage


Makro-porenfluss

Erosion und Oberflächenabfluss

Quelle: Raschbacher/Diepolder, LfL


Niederschlag / Abfluss

BodenHangneigung / Länge

Landnutzung

Erosion

Bestimmungsfaktoren des Bodenabtrags

Austragungspfade – Erosion/Oberflächenabfluss Oberflächengewässer

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Austragungspfade – Erosion/Oberflächenabfluss

Landnutzung


Bodenbedeckung verhindert den Abtrag� Wald /Grünland günstiger als Ackernutzung� Bodenbedeckung v.a. zu Zeiten von Starkregen wichtig

nach Schwertmann et al. 1987


Austragungspfade – Erosion/Oberflächenabfluss

Ermittlung der potentiellen Erosionsgefährdung (Bsp.)


Das Zusammenwirken der Faktoren bestimmt den Abtrag!

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Austragungspfade – Drainagen

Phosphoraustrag aus drainierten Grünlandflächen

Quelle: Ulrich, Forster, WWA Traunstein




Phosphoraustrag aus drainierten Grünlandflächen

Quelle: Ulrich, Forster, WWA Traunstein


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Einfluss der Gülleapplikation vor einem Starkregenauf die Austräge an Gesamt-Phosphor (TP)

0

200

400

600

800

1000

0 2 4 6 8 10 12 14 16Abflüsse am Drän in l/m²

TP-F

rach

ten

in g

/ha

ohne Gülle

Schlitztechnik

Prallteller

(Milchviehgülle: 25 m3/ha, Beregnung 30 l/m2)




Beurteilung potentieller Gefährdungen Oberflächengewässer

MONERIS - Nährstoffeintragungsmodelierung

Quelle: LfU / Kaul, Forstner

Emission ≥ Immission

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

kg P2O5/ha

Jahr

Mineraldüngereinkauf "Phosphat" in Bayern 1950 - 2010

Düngemanagement• P-Vorrat im Boden• Nährstoffsaldo

Beurteilung potentieller Gefährdungen Oberflächengewässer


Beurteilung potentieller Gefährdungen

Stoff-einträge


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16,2

1,3 1,3 1,0 2,5 1,95,8 4,8

65,2

27,7

2,15,3 3,3

26,6

0,6

18,1

1,6

14,7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Kläranlagen Trennsystem Mischsystem KleinKA Erosion Depos.Wasserfläche

Oberflächen-abfluss

Dränagen Grundwasser

Frac

htan

teile

in %

StickstoffPhosphor


Anteile der Eintragspfade am Nährstoffeintrag in Bayern (2007) Daten aus MONERIS, LfU



P-Frachten in kg/ha und Jahr

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

SonstigeGrundwasserDränagenOberflächen-AbflussErosionKleinkläranl.Urbane FlächenKläranlagen

Berechnete P-Frachten (Moneris) für das Jahr 2007, LfU


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Bodeneinträge durch Erosion Oberflächengewässer


Phosphoreinträge über Erosion Oberflächengewässer

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Forschungsvorhaben LfL Oberflächengewässer

Evaluierung Erosionsschutzmaßnahmen


Forschungsvorhaben LfL Oberflächengewässer

Evaluierung Erosionsschutzmaßnahmen

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geringer Niederschlag hohe Nitratkonzentrationen im Sickerwasser

Franken

Südbayern

Einfluss des Klimas auf die Nitrat-Auswaschung

Beurteilung potentieller Gefährdungen Grundwasser



Düngemanagement

• Ausgeglichenes Nährstoffsaldo

• N-Düngung standort- und zeitgerecht durchführen

• Güllemanagement (ausreichend Lagerraum, evtl. Gülleabgabe,

Ausbringtechnik)

• Fruchtfolge

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0

20

40

60

80

100

120

140

160

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

kg N/ha

Jahr

N‐Saldo der landwirtschaftlich genutzten Flächen in Bayern 1950 ‐ 2010"Bilanz Bayern"

korrigierter N‐Bruttosaldo

korrigierter N‐Nettosaldo(abzügl. gasf. Verluste)

Mineraldünger

• Ausgeglichenes Nährstoffsaldo



Gefahr der Nitratverlagerung bei unterschiedlichen Düngungszeitpunkten und Bodenart

Grundwasser

(Quelle: Laurenz 1991)

• N-Düngung standort- und zeitgerecht durchführen• Güllemanagement (ausreichend Lagerraum, evtl. Gülleabgabe, Ausbringtechnik)• Fruchtfolge

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0

10

20

30

40

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

Sick

erw

asse

r in

% d

er F

eldk

apaz

ität

Sickerwasser in % der Feldkapazität2008 - 2011 schlechter Boden AZ=36 (Wetterstation Bonnhof, AN)



0

10

20

30

40

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

Sick

erw

asse

r in

% d

er F

eldk

apaz

ität

Sickerwasser in % der Feldkapazität2008 - 2011 guter Boden AZ=76 (Wetterstation Bonnhof, AN)

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020406080

100120140160180200

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

Nm

in-G

ehal

t 0-9

0 cm

(kg/

ha)

N-Düngung minus N-Optimum

Nmin-Gehalt nach der Ernte von Silomaisin Abhängigkeit von der N-Düngung minus N-Optimum

(Vers. 526, 5 Orte, 3 Jahre)

( )



Var. 1

Var. 2

Var. 3

Var. 4

Var. 1 Var. 2

Var. 3

0

5

10

15

20

‐250 ‐200 ‐150 ‐100 ‐50 0 50 100 150 200

Mittlere Nitratkonzen

tration [m

g NO

3 l‐1 ]

Einfacher N‐Saldo [kg N ha‐1]

Spitalhof

Puch

GrünlanddüngungBeziehung zwischen dem einfachem N-Saldo und der

mittleren Nitratkonzentration im Sickerwasser


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Tiefenbohrungen

Grundwasser



0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

0 30 60 90 120 150 180

Nitrat (mg/l)

Tief

e (c

m)

Mittelwert: 24 mg/l

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

0 30 60 90 120 150 180

Nitrat (mg/l)

Tief

e (c

m)

Mittelwert: 99 mg/l

Tiefenuntersuchungen auf den Nitratgehalt landwirtschaftlicher Nutzflächen

N-Saldo: ausgeglichen N-Saldo: 83 kg N/ha

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Quelle: LfU/Kartendienst

11 GWK im schlechten Zustand


Stoffeinträge aus der Landwirtschaft WRRL

Austragungspfade von Pflanzenschutzmitteln

Quelle: Wehrmann, BBA

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Austragungspfade von Pflanzenschutzmitteln

Quelle: Haider, DWA

Diffuse Quellen

WRRL



Pflanzenschutzmitteln

Quelle: Bach et al. 2000

WRRL

� Das Sorptionsverhalten bestimmt den Austragungspfad

� Die Verfügbarkeit des PSM für den Austrag wird u. a. von der Wasserlöslichkeit, dem Sorptionsverhalten und der Konzentration bestimmt

Wirkstoff Sorptionskoeffizient Koc [L/kg] Halbwertszeit DT 50 [d]

2,4-D 38 10

Isoproturon 100 12

Chloridazon 205 43

Pendimethalin 16.000 126

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791

10




- 9 GWK im schlechten Zustand• Hauptursache: Atrazin und Desethylatrazin

=> Maßnahme bereits getroffen => Anwendungsverbot seit 1991, weitere Überwachung

- weitere Überschreitungen für Bentazon, Metazachlor, Terbuthylazin, Desethylterbuthylazin

=> Maßnahme: zunächst vertiefte Untersuchungen

Quelle: LfU/Kartendienst

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