2.2 Berechnungen mit MODIFFUS
2.2.2 Berechnung der Stoffflüsse
2.2.2.1 Nährstoffeinträge durch Abschwemmung
Unter Abschwemmung wird der Transport von nicht an Bodenpartikel gebundenen Nährstof-fen mit dem auf der Bodenoberfläche abfliessenden Wasser verstanden, unabhängig davon, ob Bodenerosion stattfindet oder nicht. Dabei werden vor allem Nährstoffe abgeschwemmt, die sich in der obersten Bodenschicht oder nach einem Düngeraustrag auf der Boden- und Pflanzenoberfläche befinden. Die im Niederschlag selbst enthaltenen Nährstoffe tragen ebenfalls zu diesen Nährstoffeinträgen bei.
P-ABSCHWEMMUNG:
Bei der Berechnung der P-Abschwemmung wurde in Anlehnung an Literaturwerte zunächst eine mittlere P-Abschwemmungskonzentration pro Landnutzungskategorie für das Untersu-chungsgebiet festgelegt:
Landnutzungskategorie Mittelwert (mg P/l)
vegetationslose Flächen Konzentration im Niederschlag / 5
Wald Konzentration im Niederschlag * 2
unproduktive Vegetation Konzentration im Niederschlag * 2 Strassen & Wege ausserorts Konzentration im Niederschlag * 2 Alpwirtschaftliche Nutzfläche Konzentration im Niederschlag * 8 extensive Wiesen und Weiden Konzentration im Niederschlag * 8
wenig intensive Wiesen 0.60
Dauerwiesen 1.20 Heimweiden 1.20 Obstbau 1.20 Kunstwiesen 1.20
offenes Ackerland 0.80
Rebbau 0.80 Gartenbau 0.80 Die aufgeführten Mittelwerte wurden als Ausgangswerte flächendeckend für das ganze
Un-tersuchungsgebiet verwendet und mit folgenden Korrekturfaktoren regional angepasst:
Phosphorausgangswert (mg P/l) x Niederschlagsfaktor x Hofdüngerfaktor x P-Testzahlfaktor
x Graslandintensitätsfaktor x Ackerlandintensitätsfaktor
= Phosphorkonzentration (mg P/l)
Die berechneten Konzentrationen wurden mit dem jeweiligen berechneten Oberflächenab-flussmengen verrechnet. Hangneigung und Bodeneigenschaften wurden bereits bei der Be-rechnung der Oberflächenabflussbildung berücksichtigt.
Niederschlagskonzentrationsfaktor:
Für ungedüngte oder wenig gedüngte Flächen (Wald, extensive Wiesen und Weiden, alp-wirtschaftliche Nutzfläche, unproduktive Vegetation, Strassen und Wege ausserorts, vegeta-tionslose Flächen) wurde ausschliesslich die P-Konzentration im Niederschlag der jeweiligen Fläche herangezogen (Tab. 17). Für die anderen, gedüngten Flächen wurde pro Gebiet ein Niederschlagskonzentrationsfaktor in Abhängigkeit von der Höhe der jeweiligen P-Niederschlagskonzentration berechnet und mit 15% gewichtet.
Hofdüngerfaktor:
Es wird davon ausgegangen, dass mit zunehmendem Hofdüngeranfall das P-Abschwemmungsrisiko steigt. Der Hofdüngerfaktor wird nur auf Dauerwiesen, Heimweiden, Obstbau und Kunstwiesen angewendet und bezieht sich auf den gemeindespezifischen Hof-düngeranfall in kg P/ha, der anhand der Hoftierstückzahlen der Betriebszählungsdaten (BFS 2001) für die düngbare Fläche berechnet wurde (Tab. 7). Die berechneten Faktoren schwanken zwischen 1,4 (Rotache) und 0,7 (Gadmerwasser).
P-Testzahlfaktor:
Es wird angenommen, dass der pflanzenverfügbare P-Gehalt im Oberboden einen Einfluss auf die Höhe der P-Abschwemmung hat, da mit zunehmendem P-Gehalt an der Bodenober-fläche die P-Konzentration im OberBodenober-flächenabfluss steigt. Der P-Testzahlfaktor wird bei den Dauerwiesen, Heimweiden, Kunstwiesen und Ackerland eingesetzt. Die Gewichtung liegt bei +10% (Faktor 1.1) bei einer P-Testzahl von 20 und -10% (Faktor 0.9) bei einer P-Testzahl von 10.
Graslandintensitätsfaktor:
Auf extensiv und wenig intensiv genutztem Grasland wird mit einer geringeren P-Abschwemmung gerechnet als auf intensiv genutztem. Es wurde der prozentuale Anteil an extensiven Wiesen und Weiden sowie wenig intensive Wiesen an den Dauerwiesen für je-des Einzugsgebiet berechnet und mit den entsprechenden Konzentrationswerten aus obiger Tabelle verrechnet. Da die Lage der extensiven und wenig intensiven Flächen im jeweiligen EZG nicht bekannt ist, wird die berechnete mittlere P-Konzentration auf die gesamte Dauer-wiesenfläche im EZG umgelegt.
Ackerlandintensitätsfaktor:
Es wird davon ausgegangen, dass auf offenem Ackerland im Mittel weniger Hofdünger aus-gebracht werden als auf Kunstwiesen und dass es auf offenem Ackerland eher zu Boden-erosion kommt als auf Kunstwiesen. So wird ein Teil des abgeschwemmten Phosphors an Bodenpartikel gebunden und mit dem Erosionsmaterial ausgetragen. Daher wurde der Anteil an Kunstwiesen am gesamten Ackerland für jedes Gebiet berechnet und mit dem entspre-chenden Konzentrationswert aus obiger Tabelle verrechnet. Da die Lage der Kunstwiesen im jeweiligen EZG nicht bekannt ist bzw. von Jahr zu Jahr wechselt, wird die berechnete mittlere P-Konzentration auf die gesamte Ackerfläche im EZG umgelegt.
P-Konzentrationen:
Die in Tabelle 8 aufgeführten P-Konzentrationen im Oberflächenabfluss schwanken zwi-schen 0,04 und 1,60 mg P/l. Die höchsten Werte findet man bei Heimweiden und Obstbau, da bei den Dauerwiesen auch die extensiven und wenige intensiven Flächen enthalten sind.
Die Werte beim Ackerland sind ähnlich hoch wie die der Dauerwiesen, da beim Ackerland die Kunstwiesen enthalten sind.
38
Tab. 8: Berechnete P-Konzentrationen im Oberflächenabfluss bei unterschiedlicher Nutzung.
Wald Dauerwiesen Heimweiden Obstbau Alpwirtsch.
Nutzfläche
Acker-land Reben Gartenbau unproduktive Vegetation
Strassen und Wege
Vegeta-tionslos
1. Gadmerwasser 0.04 0.60 0.73 0.75 0.16 0.73 0.70 0.70 0.04 0.04 0.00
2. Aare Oberhasli 0.04 0.78 0.85 0.86 0.16 0.79 0.70 0.70 0.04 0.04 0.00
3. Weisse Lütschine 0.05 0.62 0.66 0.67 0.19 0.68 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
4. Schwarze Lütschine 0.05 0.67 0.78 0.80 0.19 0.75 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
5. Brienzersee 0.06 0.71 0.85 0.87 0.22 0.81 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
6. Kiene 0.05 0.64 0.87 0.88 0.19 0.77 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
7. Engstligen 0.05 0.79 1.00 1.02 0.19 0.71 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
8. Kander 0.05 0.77 0.87 0.89 0.19 0.79 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
9. Fildrich 0.05 0.73 0.82 0.84 0.19 0.76 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
10. Oberes Simmental 0.05 0.69 0.87 0.89 0.19 0.87 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
11. Unteres Simmental 0.05 0.83 0.93 0.95 0.19 0.83 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
12. Thunersee 0.06 0.96 1.03 1.06 0.22 0.86 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
13. Saane (nur BE) 0.05 0.71 0.90 0.91 0.19 0.88 0.72 0.72 0.05 0.05 0.00
14. Schwarzwasser 0.06 1.16 1.28 1.20 0.22 1.07 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
15. Sense 0.06 1.02 1.21 1.15 0.22 0.95 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
16. Zulg 0.06 0.98 1.14 1.14 0.22 1.01 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
17. Rotache 0.06 1.43 1.60 1.60 0.26 1.34 0.76 0.76 0.06 0.06 0.01
18. Chise 0.06 1.13 1.30 1.30 0.26 1.07 0.76 0.76 0.06 0.06 0.01
19. Gürbe 0.06 1.16 1.39 1.31 0.26 1.10 0.76 0.76 0.06 0.06 0.01
20. Aare Thun-Bern 0.09 1.32 1.56 1.48 0.35 1.17 0.82 0.82 0.09 0.09 0.01
21. Worble 0.08 1.24 1.52 1.36 0.32 1.18 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
22. Aare Bern-Hagneck 0.09 0.99 1.55 1.38 0.35 1.10 0.82 0.82 0.09 0.09 0.01
23. Seeland 0.08 0.71 0.98 0.98 0.32 0.83 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
24. Nordufer Bielersee 0.06 0.81 0.95 0.95 0.26 0.84 0.76 0.76 0.06 0.06 0.01
25. La Suze 0.06 0.76 0.90 1.00 0.26 0.79 0.76 0.76 0.06 0.06 0.01
26. Obere Emme 0.06 1.04 1.17 1.17 0.22 1.07 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
27. Ilfis 0.06 1.02 1.20 1.20 0.22 1.12 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
28. Grüne 0.06 1.16 1.35 1.32 0.22 1.16 0.74 0.74 0.06 0.06 0.01
29. Urtenen 0.08 0.98 1.42 1.27 0.32 1.02 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
30. Limpach 0.08 0.89 1.49 1.33 0.32 1.05 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
31. Untere Emme 0.08 1.23 1.50 1.47 0.32 1.14 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
32. Alte Aare-Lyssbach 0.08 0.83 1.29 1.29 0.32 0.91 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
33. Ösch 0.08 0.88 1.51 1.48 0.32 1.03 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
34. Önz 0.08 1.05 1.51 1.48 0.32 1.10 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
35. Aare Biel-Murgenthal 0.08 1.02 1.30 1.23 0.32 0.96 0.80 0.80 0.08 0.08 0.01
36. Langete 0.07 1.28 1.55 1.52 0.29 1.22 0.78 0.78 0.07 0.07 0.01
37. Rot 0.07 1.12 1.56 1.53 0.29 1.14 0.78 0.78 0.07 0.07 0.01
38. La Birse (nur BE) 0.06 0.84 0.96 1.06 0.26 0.82 0.76 0.76 0.06 0.06 0.01
Einzugsgebiete
Abschwemmung Phosphor (mg P/l)
N-ABSCHWEMMUNG:
Bei der Berechnung der N-Abschwemmung wurde analog zu P-Abschwemmung in Anleh-nung an Literaturwerte zunächst eine mittlere N-Abschwemmungskonzentration pro Land-nutzungskategorie für das Untersuchungsgebiet festgelegt:
Landnutzungskategorie Mittelwert (mg N/l)
vegetationslose Flächen Konzentration im Niederschlag * 1.1
Wald Konzentration im Niederschlag * 1.1
unproduktive Vegetation Konzentration im Niederschlag * 1.1 Strassen & Wege ausserorts Konzentration im Niederschlag * 1.1 Alpwirtschaftliche Nutzfläche Konzentration im Niederschlag * 1.2 extensive Wiesen und Weiden Konzentration im Niederschlag * 1.2
wenig intensive Wiesen 0.80
Dauerwiesen 1.60 Heimweiden 1.60 Obstbau 1.60 Kunstwiese 1.60
offenes Ackerland 1.60
Rebbau 1.60 Gartenbau 1.60 Die aufgeführten Mittelwerte wurden als Ausgangswerte flächendeckend für das ganze
Un-tersuchungsgebiet verwendet und mit folgenden Korrekturfaktoren regional angepasst:
Stickstoffausgangswert (mg N/l) x Niederschlagsfaktor x Hofdüngerfaktor
x Graslandintensitätsfaktor x Ackerlandintensitätsfaktor
= N-Konzentration (mg N/l)
Die berechneten Konzentrationen wurden mit dem jeweiligen berechneten Oberflächenab-flussmengen verrechnet. Hangneigung und Bodeneigenschaften wurden bereits bei der Be-rechnung der Oberflächenabflussbildung berücksichtigt.
Niederschlagskonzentrationsfaktor:
Für ungedüngte oder wenig gedüngte Flächen (Wald, extensive Wiesen und Weiden, alp-wirtschaftliche Nutzfläche, unproduktive Vegetation, Strassen und Wege ausserorts, vegeta-tionslose Flächen) wurde ausschliesslich die N-Konzentration im Niederschlag herangezo-gen (Tab. 17). Für die anderen, gedüngten Flächen wurde pro Gebiet ein Niederschlagskon-zentrationsfaktor in Abhängigkeit von der Höhe der jeweiligen N-Niederschlagskonzen-tration berechnet und mit 40% gewichtet.
Hofdüngerfaktor:
Es wird davon ausgegangen, dass mit zunehmendem Hofdüngeranfall das N-Abschwemmungsrisiko steigt. Der Hofdüngerfaktor wird nur auf Dauerwiesen, Heimweiden, Obstbau und Kunstwiesen angewendet und bezieht sich auf den gemeindespezifischen Hof-düngeranfall in kg N/ha, der anhand der Nutztierzahlen der Betriebszählungsdaten (BFS 2001) für die düngbare Fläche berechnet wurde (Tab. 7). Die berechneten Faktoren schwanken zwischen 1,3 (Rotache) und 0,7 (Weisse Lütschine).
40
Graslandintensitätsfaktor:
Analog zur P-Abschwemmung Ackerlandintensitätsfaktor:
Analog zur P-Abschwemmung N-Konzentrationen:
Die in Tabelle 9 aufgeführten N-Konzentrationen im Oberflächenabfluss schwanken zwi-schen 0,2 und 2,57 mg N/l. Die höchsten Werte findet man bei Heimweiden und Obstbau, da bei den Dauerwiesen auch die extensiven und wenige intensiven Flächen enthalten sind.
Die Werte beim Ackerland sind ähnlich hoch wie die der Dauerwiesen, da beim Ackerland die Kunstwiesen enthalten sind.
42
Tab. 9: Berechnete N-Konzentrationen im Oberflächenabfluss bei unterschiedlicher Nutzung.
Wald Dauerwiesen Heimweiden Obstbau Alpwirtsch.
Nutzfläche
Acker-land Reben Gartenbau unproduktive Vegetation
Strassen und Wege
Vegeta-tionslos
1. Gadmerwasser 0.20 0.65 0.77 0.77 0.22 0.77 0.96 0.96 0.20 0.20 0.20
2. Aare Oberhasli 0.20 0.79 0.85 0.85 0.22 0.89 0.96 0.96 0.20 0.20 0.20
3. Weisse Lütschine 0.25 0.72 0.75 0.75 0.27 0.87 1.00 1.00 0.25 0.25 0.25
4. Schwarze Lütschine 0.25 0.75 0.83 0.83 0.27 0.90 1.00 1.00 0.25 0.25 0.25
5. Brienzersee 0.35 0.81 0.92 0.92 0.38 0.98 1.08 1.08 0.35 0.35 0.35
6. Kiene 0.25 0.70 0.88 0.88 0.27 0.95 1.00 1.00 0.25 0.25 0.25
7. Engstligen 0.25 0.82 0.97 0.97 0.27 1.00 1.00 1.00 0.25 0.25 0.25
8. Kander 0.30 0.84 0.92 0.92 0.32 0.98 1.04 1.04 0.30 0.30 0.30
9. Fildrich 0.30 0.82 0.89 0.89 0.32 0.97 1.04 1.04 0.30 0.30 0.30
10. Oberes Simmental 0.25 0.74 0.88 0.88 0.27 0.88 1.00 1.00 0.25 0.25 0.25
11. Unteres Simmental 0.30 0.88 0.96 0.96 0.32 1.00 1.04 1.04 0.30 0.30 0.30
12. Thunersee 0.50 1.10 1.16 1.16 0.54 1.18 1.20 1.20 0.50 0.50 0.50
13. Saane (nur BE) 0.30 0.79 0.94 0.94 0.32 0.95 1.04 1.04 0.30 0.30 0.30
14. Schwarzwasser 0.69 1.33 1.43 1.43 0.76 1.40 1.36 1.36 0.69 0.69 0.69
15. Sense 0.69 1.23 1.37 1.37 0.76 1.36 1.36 1.36 0.69 0.69 0.69
16. Zulg 0.69 1.24 1.38 1.38 0.76 1.37 1.36 1.36 0.69 0.69 0.69
17. Rotache 0.84 1.71 1.85 1.85 0.92 1.74 1.48 1.48 0.84 0.84 0.84
18. Chise 0.84 1.44 1.60 1.60 0.92 1.55 1.48 1.48 0.84 0.84 0.84
19. Gürbe 0.84 1.43 1.61 1.61 0.92 1.54 1.48 1.48 0.84 0.84 0.84
20. Aare Thun-Bern 0.99 1.60 1.79 1.79 1.08 1.68 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
21. Worble 0.99 1.53 1.71 1.71 1.08 1.65 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
22. Aare Bern-Hagneck 0.99 1.34 1.69 1.69 1.08 1.62 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
23. Seeland 0.99 1.24 1.39 1.39 1.08 1.57 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
24. Nordufer Bielersee 0.84 1.20 1.31 1.31 0.92 1.41 1.48 1.48 0.84 0.84 0.84
25. La Suze 0.84 1.19 1.35 1.35 0.92 1.42 1.48 1.48 0.84 0.84 0.84
26. Obere Emme 0.69 1.29 1.40 1.40 0.76 1.39 1.36 1.36 0.69 0.69 0.69
27. Ilfis 0.69 1.26 1.42 1.42 0.76 1.41 1.36 1.36 0.69 0.69 0.69
28. Grüne 0.69 1.36 1.51 1.51 0.76 1.46 1.36 1.36 0.69 0.69 0.69
29. Urtenen 0.99 1.32 1.60 1.60 1.08 1.60 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
30. Limpach 0.99 1.29 1.66 1.66 1.08 1.61 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
31. Untere Emme 0.99 1.58 1.80 1.80 1.08 1.69 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
32. Alte Aare-Lyssbach 0.99 1.29 1.63 1.63 1.08 1.61 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
33. Ösch 0.99 1.31 1.80 1.80 1.08 1.66 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
34. Önz 0.99 1.42 1.79 1.79 1.08 1.68 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
35. Aare Biel-Murgenthal 0.99 1.40 1.59 1.59 1.08 1.60 1.60 1.60 0.99 0.99 0.99
36. Langete 0.89 1.53 1.77 1.77 0.97 1.66 1.52 1.52 0.89 0.89 0.89
37. Rot 0.89 1.43 1.76 1.76 0.97 1.63 1.52 1.52 0.89 0.89 0.89
38. La Birse (nur BE) 0.84 1.27 1.40 1.40 0.92 1.44 1.48 1.48 0.84 0.84 0.84
Einzugsgebiete
Abschwemmung Stickstoff (mg N l/)