Reinigung des Drainwassers von Topfpflanzenstellflächen mit Hilfe von Pflanzenkläranlagen

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1 Sandra Kirschbaum, Ute Krebber| Versuchszentrum Gartenbau Straelen|

Hans-Tenhaeff-Str. 40-42| 47638 Straelen| sandra.kirschbaum@lwk.nrw.de| 0 28 34 – 704168

Die Ergebnisse – kurzgefasst

Die Versuche zur Reinigung von Drainwässern von Topfpflanzenstellflächen wurden auch im Jahr 2020 fortgeführt und lieferten etwas schlechtere Ergebnisse als in den Vorjahren. Die Pflanzenkläranlage hatte eine durchschnittliche Reinigungsleistung von 80 %. In 20 Wochen wurden 23 kg Stickstoff abgebaut. Prozentual ist das jedoch weniger, als in den vergangenen Jahren.

Versuchsfrage und Versuchshintergrund

Am Versuchszentrum Gartenbau in Straelen wird seit 10 Jahren in Kooperation zwischen dem Versuchszentrum und der Wasserrahmenrichtlinie am Thema der Nährstoffverluste, Einträge von Nährstoffen und Pflanzenschutzwirkstoffen ins Grundwasser, so wie Optionen zur Aufbereitung des belasteten Wassers auf Topfpflanzenstellflächen gearbeitet. Um die Stoffausträge zu untersuchen, werden auf der drainierten Topfpflanzenstellfläche im Außenbereich Calluna und Hydrangea kultiviert und die anfallenden Drainwassermengen erfasst. Diese werden zunächst in einem Hochbehälter gespeichert und von dort aus auf der Pflanzenkläranlage (PKA) verrieselt. Diese kann eine Wassermenge von 2000 L in 24 Stunden mit einer guten Reinigungsleistung verarbeiten. Die Pflanzen und die vorhandenen Bodenorganismen sollen sowohl die Nährsalze, als auch die Pflanzenschutzmittelrückstände ab- bzw. umbauen, so dass das Drainwasser anschließend im gewachsenen Boden versickern kann.

Eine Beprobung des Wassers auf Nitrat und Pflanzenschutzmittelwirkstoffe findet vor und nach dem Verrieseln statt, so dass der Abbau gemessen werden kann. Da in dieser Saison das Drainagewasser „belastet genug“ war, musste diese nicht mit einem Düngermischer simuliert werden (siehe Berichte aus den letzten Jahren).

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Des Weiteren wurde am Ende der Saison wieder eine Stickstoffbilanzierung erstellt, indem der N- Gehalt des Pflanzenaufwuchses, des Bodens und des Sickerwassers aus der PKA dem Stickstoffeintrag durch das gegebene Wasser gegengerechnet wurde.

Ergebnisse im Detail

Stickstoff

Abb. 1: NO₃ -Abbau der Pflanzenkläranlage 2 (2020)

Der Untersuchungszeitraum beläuft sich auf 20 Wochen, von Kalenderwoche 20 bis 40. In dieser Zeit wurden durchschnittlich 600 Liter Wasser pro Tag auf der Pflanzenkläranlage verrieselt.

Die durchschnittliche Abbauleistung pro Woche beträgt 80 %. Das heißt, dass 80 % des im Verrieselungswasser enthaltene Nitrat abgebaut wurden. Die Abbildung 1 zeigt in Blau den Nitratgehalt im Zulaufwasser der Pflanzenkläranlage und in Rot den Nitratgehalt im beprobten Sickerwasser (nach der PKA).

Die höchsten Nitratgehalte wurden in den Wochen 30 bis 35 gemessen und lagen zwischen 154 und 175 mg NO₃/L. In diesem Zeitraum hat es die Pflanzenkläranlage auch nicht geschafft das Nitrat soweit

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

mg NO₃/l

KW

PKA 2: Abbauvermögen NO₃ (2020)

Zulauf PKA 2 Nach PKA 2

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abzubauen, dass Werte unter 50 mg pro Liter erreicht werden Die Messungen zeigten Nitratgehalte zwischen 58 und 73 mg NO₃/L.

Abb. 2: Stickstoff-Bilanz der Pflanzenkläranlage 2 (2020)

Da 2020 aufgrund der Witterung nur sehr wenig Drainagewasser vorhanden war, wurden der PKA 2 während des 20-wöchigen Versuches nur 84 m³ Wasser mit 42,2 kg Stickstoff gegeben. (2019 waren es 71 m³ Wasser mit 23,2 kg Stickstoff)

7,5 kg Stickstoff waren in 62,7 m³ Drainwasser (Sickerwasser) der Anlage enthalten und wurden über die Rigole versickert.

Analysen des Bodens haben ergeben, dass dieser 9,1 kg Stickstoff enthielt und die Beprobung des abgeernteten Phragmites-Aufwuchses ergab einen Gesamtstickstoffgehalt von 2,2 kg.

Als Differenz zwischen dem Eintrag (42,2 kg N) und dem Austrag (7,5 kg + 9,1 kg + 2,2 kg N) bleiben noch 23,4 kg Stickstoff, der entweder abgebaut oder anderweitig eingelagert wurde (Abb. 2). Das sind 55 % des gegebenen Stickstoffes.

2019 wurden 64 % und 2018 76 % des gegebenen Stickstoffes abgebaut (Abb. 3 und 4). Die Abbauleistung sinkt folglich über die letzten drei Jahre kontinuierlich.

Drainwasser aus PKA 2: 7,5 kg N

im Boden verblieben: 9,1 kg N

in Pflanzenmasse: 2,2 kg N abgebaut: 23,4 kg N

Stickstoff-Bilanz PKA 2 (2020)

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Pflanzenschutzmittel

Der Abbau von Pflanzenschutzmitteln wurde überprüft, indem das Drainagewasser vor dem Verrieseln auf die Pflanzenkläranlage untersucht wurde und auch nach dem Durchfluss durch die PKA.

Dieser Versuch lieferte jedoch leider keine aussagekräftigen Ergebnisse. Zum Teil wurden die Wirkstoffe im Laufe einer Woche abgebaut. In einigen Fällen erhöhte sich jedoch auch die Konzentration. Hier gezeigt am Beispiel von Boscalid und Propiconazol (Abb. 5 und 6).

Um die Ergebnisse zu überprüfen, wird der Versuch in der kommenden Saison wiederholt.

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Abb. 5: Boscalid-Konzentration im Wasser vor und nach der Pflanzenkläranlage

Abb. 6: Boscalid-Konzentration im Wasser vor und nach der Pflanzenkläranlage

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Kritische Anmerkungen

Die Abbauleistung der Pflanzenkläranlage sinkt über die letzten drei Jahre kontinuierlich, obwohl der Pflanzenaufwuchs nach wie vor stabil ist. Der Grund könnte fehlendes organische Material sein, das die Mikroorganismen im Boden für das Wachstum und die Vermehrung benötigen.

Abhilfe kann vielleicht das Einarbeiten einer dünnen Mulchschicht aus Stroh oder Kompost schaffen.

Zusätzliche Mikroorganismen können in Form von Bodenhilfsstoffen direkt aufgebracht werden und damit die Abbauleistung wieder steigern.

Eine Pflanzenkläranlage als offenes, biologisches System unterliegt den Witterungseinflüssen, wodurch sich eine genaue Fehleranalyse oft als sehr schwierig erweist.