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Rechenmodell zur Stickstoffprognose

Dass ein Übermaß an Düngemittel dem Grundwasser und dem Klima schadet, ist lange bekannt. Seit den 1970ern nutzen Landwirte den Nitratinformationsdienst NID, um abzuschätzen, wie viel Dünger sie für eine bestimmte Fläche brauchen. Basierend auf Durchschnittswerten aus Bodenproben, ist der NID jedoch nur beschränkt aussagekräftig.

Inzwischen ermöglichen die Fortschritte im IT-Bereich exaktere Modelle und Prognosen.

Durch Analysen im Wasserschutzgebiet Hausen erarbeitetete die Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarland (ANNA) zusammen mit Badenova das Rechenmodell ‚RefereNz’. Damit ist es möglich, anhand der analysierten Referenzflächen in Echtzeit vorherzusagen, wie sich die Nitratwerte für eine bestimmte Landparzelle entwickeln. Die Landwirte gaben dafür in eine internetbasierte Plattform unter anderem ein, wie sie ihr Bodenstück bepflanzen, bearbeiten und düngen. Um die Situation zu analysieren, nutzte das System die Modellsoftware Expert-N, die simulierte, wie sich der Stickstoffhaushalt während eines ganzen Jahres entwickelte.

Um den Landwirten zu helfen, sich schnell in dem neuen System zurechtzufinden, bezogen die Experten sie von Anfang an in das Projekt mit ein und veranstalteten zusammen mit Vertretern von Behörden, der Wasserwirtschaft und IT-Experten zwei Workshops.

Obwohl das Modell zunächst nur für Mais entwickelt wurde, lässt es sich mit den entsprechenden Daten und Analysen leicht auf andere Kulturpflanzen übertragen. Indem es in Zukunft ermöglicht, bedarfsorientiert zu düngen, schützt RefereNz das Grundwasser und mindert Klimagase wie CO2, Lachgas oder Ammoniak, die beim Düngen entstehen.

Projektdaten

Projektnummer 2006-14
Projektart Forschung und Studien
Projektträger ANNA- Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarland
Laufzeit April 2006 bis Dezember 2010
Zuschuss 237.586

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Aufklärung der Quellen und Eintragspfade für Chromat im Rohwasser von Trinkwasserversorgern im südlichen Oberrheingraben und Ableitung von Handlungsempfehlungen zu ihrer Beseitigung
Freiburg

Aufklärung der Quellen für Chromat im Rohwasser von Trinkwasserversorgern

Chrom kommt in der Natur vor allem in zwei Formen vor, einer harmlosen dreiwertigen und einer krebserregenden sechswertigen, dem sogenannten Chromat. Der Grenzwert für alle Chromverbindungen im Trinkwasser liegt bei 50 Mikrogramm pro Liter und wird von deutschen Wasserversorgern weit unterschritten. Aus neueren Studien gibt es Hinweise, dass Chromat auch schon in geringeren Mengen schädlich sein könnte. Aus diesem Grund findet derzeit eine Diskussion über die Bewertung des Vorkommens von Chromat in Roh- und Trinkwässern statt. Bisher ist aber noch unklar, wie und wo genau, Chromat ins Grund- und Trinkwasser gelangt. Chromverbindungen kommen natürlich in der Umwelt vor, werden aber auch in der Industrie, zum Beispiel in der Stahl- und Autoindustrie, eingesetzt. BnNetze und das Karlsruher Technologiezentrum Wasser untersuchten mögliche Eintragswege nun für die Region Oberrhein in einer regional hochauflösenden Studie und erarbeiteten Handlungsempfehlungen, um die Belastungen mit Chromat zu reduzieren. In einem ersten Schritt untersuchten die Wissenschaftler Wasserproben von Wasserversorgern aus der Region. So können sie feststellen, wo die Chromatbelastung besonders hoch ist und anschließend untersuchen, woher diese stammt. Recherchen in der Fachliteratur und bei den Gemeinden sowie in geologischen Karten und Gutachten gaben weitere Hinweise auf mögliche Chromatquellen in Natur und Industrie, z. B. aus alten Mülldeponien. Diese Daten sowie Messergebnisse für Bodenproben aus dem Untersuchungsgebiet dienten anschließend als Grundlage für ein Monitoringprogramm, das die Chromatbelastung über den Zeitraum von einem Jahr aufzeichnete und damit Aussagen über die aktuelle Belastung ermöglicht. Laborversuche simulierten außerdem den Weg von Chromat vom Boden ins Grundwasser. Genau zu wissen, wo und warum Chromat ins Wasser gelangt, ist deshalb besonders wichtig, weil die Wasserwerke momentan über keine Methoden verfügen, um die Belastungen zu reduzieren. Mit ihrem Projekt tragen bnNetze und das Technologiezentrum Wasser deshalb dazu bei, das Grundwasser zu schützen und das Trinkwasser sicherer zu machen. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Die Konzentrationen an sechswertigem Chrom liegen in den untersuchten Grundund Quellwässern des Oberrheingrabens zwischen < 0,02 und 3 μg/L. In Relation zum derzeit gültigen Grenzwert von 50 μg/L sind diese Konzentrationen von untergeordneter Relevanz. Sollte dieser Wert jedoch verringert werden, könnte die Bedeutung für das Trinkwasser zunehmen. Das Vorkommen von überdurchschnittlich hohen Chromkonzentrationen ist in den meisten Fällen geogen bedingt. Verantwortlich sind vor allem vulkanische Gesteine, Muschelkalk und tertiäre Gesteine. Neben den geologischen Gegebenheiten beeinflussen aber auch die lokalen Redox-Verhältnisse die Freisetzung von sechswertigem Chrom. In einzelnen Fällen können auch anthropogene Belastungen der Ursprung überdurchschnittlicher Chromgehalte im Grundwasser sein. Im Einzugsgebiet des Wasserwerks Hausen ist die Altlast Parksiedlung eine Quelle für Chrom im Grundwasser.

Freiland- und Laboruntersuchungen zum Verhalten ausgewählter Sulfonylharnstoff-Herbizide im Boden
Freiburg

Herbizide und Grundwasser

Seit den 1980er Jahren verwendet die Landwirtschaft immer mehr Herbizide auf Basis von Sulfonylharnstoffen (SHS). Weil SHS für Säugetiere nur gering toxisch sind und schon bei niedrigen Mengen effizient wirken, sind SHS beim Maisanbau mittlerweile das zweitwichtigste Pflanzenschutzmittel. Bisher wusste man überwiegend aus Modellversuchen, wie sich die Stoffe im Boden verhalten. Nachdem neuere Untersuchungen SHS im Trink- und Oberflächenwasser nachwiesen, untersuchte badenova zusammen mit dem Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe, ob und wie stark sechs SHS-Stoffe ins Grundwasser auswaschen. Dazu untersuchten die Forscher neben den Laborversuchen eine Testfläche bei Bruchsal sowie zwei weitere in den Wasserschutzgebieten Hausen und Donauried bei Langenau. Nach Projektende 2008 stand fest, dass die Herbizide in sehr unterschiedlichen Mengen ins Grundwasser gelangen, wobei die Standortbedingungen eine bedeutende Rolle spielen. Besonders nach Starkregen ist es möglich, dass sich mittlere Konzentrationen an SHS im Grundwasser finden. Zusätzlich wiesen die Forscher darauf hin, dass sich die Stoffe im Boden anreichern und so in Zukunft für stärkere Konzentrationen sorgen könnten. Daher empfehlen die Wissenschaftler, dass Behörden und Wasserversorger künftig vier der untersuchten Stoffe in ihrem Grund- und Rohwassermonitoring überwachen. Besonders für die Oberrheinregion, wo Mais bereits knapp ein Viertel der Anbauflächen ausmacht, tragen die Ergebnisse dazu bei, dass die Landwirte SHS-Herbizide bewusster und umweltfreundlicher einsetzen können.