umweltmaßnahmen und der Düngeverordnung
3 Methoden zur Differenzierung und Bewertung von technisch-organi- technisch-organi-satorischen Maßnahmen
3.3 Beschreibung der Erfolgsparameter (Indikatoren) und deren Wir- Wir-kungsbereiche
3.3.2 Herbst-N min
Der Herbst-Nmin-Wert gibt den Mineralstickstoff-Gehalt im Boden vor Beginn der winterlichen Ver-sickerungsperiode an. Die Probenahme soll nach dem weitgehenden Abschluss der Mineralisation von Ernterückständen (nicht vor Mitte Oktober) und gleichzeitig vor Beginn der Auswaschung erfolgen, vgl. Abbildung 3. Ob diese Bedingungen erfüllt wurden bzw. ob sie im Einzeljahr erfüllt werden können, muss vor der Auswertung bzw. vor der Probennahme geprüft werden (NLWKN, 2007).
Abbildung 3: Typischer Zeitver-lauf der Mineralstickstoff-Gehalte im Boden und optimale Positionie-rung der Herbst-Nmin-Beprobung
Quelle: NLÖ (2003).
Abgesehen vom Zeitpunkt der Probenahme ent-spricht die Herbst-Nmin-Beprobung rein methodisch der Frühjahrs-Nmin-Beprobung, die für die Dünge-planung nach der Sollwert-Methode durchgeführt wird. Probenahme und Analyse erfolgen getrennt nach den Tiefenbereichen 0-30, 30-60 und 60-90 cm. Die Analyseergebnisse werden als Nitrat- und Ammonium-N-Gehalt in kg N je ha angegeben.
Die Vergleichbarkeit von Herbst-Nmin-Werten setzt
Mineralböden insbesondere die Verwendung einheitlicher Trockendichte-Faustzahlen für die Umrechnung voraus. Für Niedersachsen wurden diese auf 1,4 g/cm3 für die oberste Tiefe und 1,5 g/cm3 für die unteren Tiefen festgelegt (NLWKN, 2007).
Die Herbst-Nmin-Methode ist das kostengünstigste bodenanalytische Untersuchungsverfah-ren für die Erfolgskontrolle von Grundwasserschutzmaßnahmen. In Wasserschutzgebieten wird die Methode auch für das flächenhafte Gebietsmonitoring eingesetzt. Bei den Auf-traggebern und Trägern der Wasserschutzgebiets-Beratung sind z. T. umfangreiche Daten-bestände vorhanden, die bisher aber kaum zusammenfassend ausgewertet wurden.
Die Vor- und Nachteile der Herbst-Nmin-Methode gegenüber Nährstoffbilanzen lassen sich wie folgt abgrenzen:
– Die Methode ist gut für die Erfolgskontrolle Einzelschlag-bezogener Maßnahmen, aber nicht für gesamtbetriebliche Maßnahmen geeignet.
– Im Unterschied zu dem N-Bilanzsaldo kann die mit dem Herbst-Nmin-Wert gemessene N-Menge unmittelbar ausgewaschen werden.
– Der Herbst-Nmin-Wert ist gut für die Prognose der Nitratkonzentration im Sickerwasser und zur Prognose der Nitrat-Frachten geeignet (insbesondere für Sandgebiete), wenn standort- und witterungsabhängige Sickerwasserrate bekannt sind (NLWKN 2007).
– Ein Nachteil der Herbst-Nmin-Methode ist die Standort- und Witterungsabhängigkeit der Mineralisations- und Auswaschungsprozesse. Der Vergleich von Herbst-Nmin-Werten un-terschiedlicher Standorte und Jahre ist daher nur nach sorgfältiger Prüfung möglich.
3.3.3 N-Fracht (Auswaschung mit dem Sickerwasser)
Als Stickstoff-Auswaschungsfracht oder Emissionsfracht wird die N-Menge in kg/ha be-zeichnet, die (jährlich) mit dem Sickerwasser aus dem Boden ausgewaschen wird. Sie kann sich von dem Eintrag in das Grundwasser (sog. Immissionsfracht) insbesondere dann unterscheiden, wenn es in der ungesättigten Zone noch zu einem Nitrat-Abbau durch De-nitrifikation kommt.
Während die Immissionsfracht der Ausgangspunkt für die hydrogeologische Modellierung der Nitratströme im Grundwasser ist, stellt die Emissionsfracht einen geeigneteren Para-meter für die Bewertung landwirtschaftlicher Grundwasserschutzmaßnahmen dar, weil die Denitrifikationsleistung der Ungesättigten Zone durch Grundwasserschutzmaßnahmen im Bereich der Landwirtschaft nicht beeinflussbar ist, und somit zu einer inhaltlich nicht ge-rechtfertigten Verzerrung der Bewertung führen würde.
Die N-Auswaschungsfracht entspricht dem Herbst-Nmin-Wert, wenn – Vorabverluste von Nitrat vor der Probenahme auszuschließen sind,
– nach der Herbst-Nmin-Beprobung keine bedeutende Mineralisation erfolgt, und
– die winterliche Sickerwasserrate zum vollständigen Austausch des Bodenwassers im Tiefenbereich bis 90 cm führt.
Die Einhaltung der beiden ersten Bedingungen ist im Kapitel zur Herbst-Nmin-Methode beschrieben. Zusätzlich muss die Möglichkeit von Nitratausträgen bereits in der Vegetati-onsperiode beachtet werden (z. B. Frühjahrs-Nmin-Auswaschung in Sandgebieten).
Die dritte Bedingung ist erfüllt, wenn die rechnerische Austauschhäufigkeit des Boden-wassers bis 90 cm Tiefe (AH90) ≥ 1. In Abwandlung der DIN 19732 kann die AH90 als Quotient aus der jährlichen Sickerwasserrate und der Feldkapazität des Bodens bis 90 cm Tiefe bestimmt werden2.
Eine Ableitung der Auswaschungsfracht aus dem einjährigen N-Bilanzsaldo ist praktisch nicht möglich, da ein N-Überschuss auf verschiedene Verlustpfade verteilt wird bzw. aus unterschiedlichen Fraktionen besteht: Neben dem Verbleib im Humus sind insbesondere gasförmige Emissionen für die Differenz zwischen N-Saldo und N-Verlusten durch Nitrat-auswaschung verantwortlich (Osinski et al., 2007). Es muss die An- bzw. Abreicherung des N-Vorrats des Bodens berücksichtigt werden, denn mit steigendem N-Vorrat des Bo-dens steigt die Gefahr für N-Verluste (Gutser, 2006). Im Bodenhumus ist im Mittel das 50- bis 200-fache des mineralischen Stickstoffes in organischer Form gespeichert. Da der zu-geführte Stickstoff (auch Mineraldünger) zu einem großen Teil in organische Substanz überführt wird oder bereits als organischer Stickstoff vorliegt (Wirtschafts- und Sekundär-rohstoff-Dünger), hängt die Höhe der zeitnahen N-Auswaschungsfracht wesentlich vom mikrobiellen N-Umsatz und weniger vom N-Bilanzsaldo ab. Langfristig wird sich jedoch ein Fließgleichgewicht einstellen, in dem der N-Überschuss vollständig den Bodenkörper verlässt und somit die Atmosphäre (gasförmige Verluste) bzw. das Grundwasser (Auswa-schung) erreicht.
Insbesondere auf Tiefumbruch-Flächen kann die Auswaschungsfracht über mehrere Jahr-zehnte deutlich unter dem Bilanzsaldo liegen (z. B. Sandmischkulturen). Andererseits liegt sie nach einem Grünlandumbruch jahrzehntelang über dem Bilanzsaldo. Die Umwandlung von Acker zu Grünland kann demgegenüber als aktive Grundwasserschutzmaßnahme zu
2 Die Austauschhäufigkeit (AH) nach DIN 19732 berücksichtigt die Feldkapazität bis zur effektiven Durchwurzelungstiefe (WE). Da die WE auf Sandböden kleiner, und auf Lehmböden i. A. größer als 90 cm ist, kann die AH gemäß DIN nicht mit der AH für den Nmin-Tiefenbereich gleich gesetzt wer-den.
Erhöhung des Humusniveaus im Oberboden muss dann aber durch ein Umbruchverbot konserviert werden.
3.3.4 Wirkungsbereiche
Die beschriebenen Indikatoren wirken sehr unterschiedlich auf die aquatischen Bereiche.
Während der Herbst-Nmin-Wert und davon abgeleitet auch die N-Fracht einen direkten und zeitnahen Einfluss auf die Sickerwasserqualität beschreiben, ist der N-Saldo ein Indikator für den langfristigen Einfluss der Landbewirtschaftung auf die Grund- und Oberflächen-wasserqualität.