Wasserschutzkooperation zwischen den Stadtwerken Bad Kreuznach und den
teilnehmenden Landwirten
Bericht zur Durchführung gewässerschonender Maßnah- men im Trinkwassereinzugsgebiet Bad Kreuznach
BERICHTSJAHR 2020
Durchführung und Beratung:
• Dr. Stefan Weimar
DLR Reinhessen-Nahe-Hunsrück Rüdesheimer Str. 60-68
55545 Bad Kreuznach Festnetz 0671 820 413
Email: stefan.weimar@dlr.rlp.de
Berichterstellung:
• Dienstleistungszentren Ländlicher Raum Rheinpfalz-Pfalz, Wasserschutzberatung
www.wasserschutzberatung.rlp.de
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1. Einleitung & Motivation
12. Kooperationsbeschreibung
32.1 Kooperationsflächen 5
2.2 Kooperationsbetriebe 5
3. Maßnahmen
53.1 Bedarfsgerechte Stickstoffdüngung 5
3.1.1 Nmin-Frühjahr mit N-Düngebedarfswertermittlung 5
3.1.2 Schlagbezogene N-Bilanz 6
3.1.3 Nmin-Vegetationsende, N-Nachschau 6
4. Fazit & Ausblick
71
1 Einleitung & Motivation
Bereits 1986 wurde ein Arbeitskreis zwischen den Stadtwerken Bad Kreuznach (SW) und im Trinkwassereinzugsbereich wirtschaftenden landwirtschaftlichen Betrieben gebildet, fachlich betreut durch die Pflanzenbauberatung des DLR in Bad Kreuznach. Schon damals war es Ziel, das N-Dünge-Management der Betriebe, bezogen auf einzelne Flächen, bedarfsgerechter aus- zurichten, und die Auswirkungen auf den Nitratgehalt in Boden sowie Grund- und Trinkwasser zu beleuchten, zur Vermeidung unnötiger Nitratbelastungen. In zweiter Stufe fand 2004 die Intensivierung der einzelbetrieblichen Beratung statt. Landwirte und Winzer stellten schlag- bezogen Bewirtschaftungs- und Ertragsdaten zur Verfügung und erhielten im Gegenzug eine N-Düngeempfehlung, basierend auf der „Nmin-Methode Rheinland Pfalz“.
Als Folge der Gründung der Wasserschutzberatung in Rheinland Pfalz und der damit verbun- denen Förderung von Kooperationen schlossen sich Wasserversorger und Landwirte 2015 for- mal zu Wasserschutz-Kooperationen, bezogen auf konkrete Trinkwassereinzugsbereiche, zu- sammen. Unter neuen Rahmenbedingungen wurden nun Landwirte/Winzer und die Stadt- werke Bad Kreuznach Vertragspartner mit dem Ziel der Umsetzung gewässerschonender Maßnahmen auf ausgewählten Acker- bzw. Weinbauflächen.
Intention der Stadtwerke Bad Kreuznach ist dabei die Absicherung des nachhaltigen Trinkwas- serangebots in sehr guter Qualität und ausreichender Quantität nach Vorgabe der Trinkwas- serverordnung.
Abb. 1:Versorgungsgebiet der StadtwerkeBad Kreuznach www.kreuznacherstadtwerke.de
2
Das Versorgungsgebiet der SW Bad Kreuznach (Abbildung 1) umfasst neben dem Stadtbereich mit Vororten auch Bad Münster am Stein mit Ebernburg sowie die Gemeinden Frei-Laubers- heim, Fürfeld, Neu-Bamberg, Volxheim, Hackenheim, Pleitersheim, Pfaffen-Schwabenheim, Altenbamberg, Duchroth, Feilbingert, Hallgarten, Hochstätten, Niederhausen, Nor-heim, Oberhausen, Traisen und Hüffelsheim. Die beiden Wasserwerke Bad Kreuznach (Stromberger Str.) und Frei-Laubersheim versorgen ca. 75.000 Menschen jährlich mit ungefähr 4,5 Mill. m³ Trinkwasser.
Das zentrale Wasserwerk Bad Kreuznach (Abbildung 2) in der Stromberger Straße liefert auf- bereitetes Trinkwasser, das aus 22 Brunnen (bis 170 m Entnahmetiefe) und 23 Quellen ge- wonnen wird. Nitratwerte im oberflächennahen Grundwasser erreichten in Vergangenheit 73,8 mg/l. Die gemessene Konzentration der im Einzugsgebiet befindlichen Trinkwassermess- stellen beträgt aktuell 21 mg/l. Als Konsequenz und zur Sicherung nachhaltiger Trinkwasser- qualität wird ein Handlungsbedarf zur gemeinsamen Umsetzung und Durchführung gewässer- schonender Maßnahmen abgeleitet.
8 Brunnenfassungen
www.gda-wasser.rlp.de
Abb. 2:Wasserwerk Bad Kreuznach mit Brunnenfassungen und Messstellen
Der Nitratgrenzwert beträgt derzeit 50 mg/l.
Aktuell werden 21 mg/l Nitratgehalt im Trink- wasser gemessen. Dafür sorgt auch der zu- sätzliche Einbau einer Trinkwasserenthär- tungsanlage, die im Niederdruck-Osmose-Ver- fahren den Härtegrad auf 12° dH reguliert und den Nitratgehalt absenkt (Abbildung 3).
www.gda-wasser.rlp.de
Abb. 3: Nitratgehalt Trinkwassermessstelle 2549696075 (Stromberger Str.)
Messstelle Trinkwasser 2549696075
Messstelle Grundwasser 25549111200
Wasserwerk Bad Kreuznach
3
2 Kooperationsbeschreibung
Der Trinkwassereinzugsbereich der SW Bad Kreuznach erstreckt sich über drei Grundwasser- körper.
Der Grundwasserkörper (GWK) Nahe 4, Nr.
17 umfasst ein Gesamtareal von 232,09 km² und wird zu 54,5 % seiner Fläche landwirt- schaftlich genutzt (Abbildung 4). Die Grund- wasserneubildung beträgt 50 mm/m² und Jahr. Der chemische Zustand des GWK ist mit
„schlecht“ bewertet. Zur Trinkwassergewin- nung nutzen die Stadtwerke Bad Kreuznach die Wasserschutzgebiete:
Strombergerstraße“ 401200087, „nördlich der Nahe“ 401000440,
„Bretzenheim/Winzenheim“ 401201655, sowie „Ebernburg“ 401217258, „Fürfeld“ 401217036, „Hochstätten“ 401218492, „Feilbingert/Hallgarten“ 401218513, „Hallgarten“ 401217693
Abb. 4: GWK Nahe 4
Abb. 4: Grundwasserkörper Nahe 4, Nr. 17 www.gda-wasser.rlp.de
Der GWK Appelbach, Nr. 15 hat für die Trink- wassergewinnung geringere Bedeutung, ist auch flächenmäßig mit 170,96 km² kleiner (Abbildung 5). Höher dagegen ist der Anteil landwirtschaftlicher Nutzfläche mit 67,4 %.
Die Grundwasserneubildung beträgt 49 mm/m² und Jahr.
Im GWK befinden sich die WSG:
„Planig“ 401000338, „Frei-Laubersheim“ 401260266 und
„Fürfeld“ 401201322 die ebenfalls über Brunnenfassungen verfü- gen. Der chemische Zustand ist auch dort mit
„schlecht“ bewertet.
Abb. 5: Grundwasserkörper Appelbach, Nr. 15 www.gda-wasser.rlp.de
4 Schließlich verfügt der GWK Ellerbach, Nr. 7 neben Brunnen- auch über Quellfassungen (Abbildung 6). Seine Fläche beträgt 185,86 km², davon werden 42,9 % landwirtschaft- lich genutzt. Die Grundwasserneubildung beträgt 60 mm/m² und Jahr. Zur Trinkwas- sergewinnung werden die Wasserschutzge- biete genutzt : „St. Katharinen“ 401200967, „Sahlerwiese“ 401201100, „Riedwiese“ 401200634, „Bördergraben“ 401200745 und „Sponheim“ 401200856
Abb. 6: Grundwasserkörper Ellerbach, Nr. 7 www.gda-wasser.rlp.de
Die relativ weiträumig auf mehrere GWK verteilte Trinkwassergewinnung der SW Bad Kreuz- nach beinhaltet heterogene geologische Herkunftsbedingungen des Trinkwassers und benö- tigt ein weit verzweigtes Leitungsnetz von ca. 493 km zur Erschließung und Versorgung.
Hauptdreh- und Angelpunkt ist dabei das Wasserwerk Stromberger Straße, im WSG 401000440 „nördlich der Nahe“ verortet.
22 % der Fläche wird als Ackerland genutzt, 6,4 % sind Dauergrünland. Der überwiegende Teil (39 %) sind Weinbauflächen (Sonderkultur). Für Sied- lung, Industrie und Ge- werbe werden 24 % Flä- chenanteil benötigt (Ab- bildung 7).
Abb.: 7: Flächennutzung im Wasserschutzgebiet „nördlich der Nahe“, Zone II und IIIa www.gda-wasser.rlp.de
Witterungs- und Bodenbedingungen bilden die Voraussetzungen eines mittleren bis hohen erreichbaren Ertragspotenzials. Im 10-jährigen Mittel (2008-2017) betragen im Durchschnitt (Station Bad Kreuznach) die Temperatur 10,7°C (2020 – 12,0°C), die Niederschlagsmenge 603 mm (2020 – 465 mm) und die klimatische Wasserbilanz minus 138 mm (2020 minus 192 mm).
Die Bodenarten reichen von sandigem Lehm bis schwerem Lehm. Bei einer Höhenlage von ø 120 m über NN liegt die Ackerzahl im weiten Bereich von 40 – 80 Punkten. Das Nitratrückhal- tevermögen unterliegt großen Schwankungen und kann an weniger ertragsfähigen Standor- ten gering, aber auf bindigen Böden auch sehr hoch sein.
5 2.1 Kooperationsflächen
Das Kooperationsareal erstreckt sich auf Ackerflächen, die über die meisten der aufgeführten WSG verteilt sind, mit Ausnahme der Gemarkungen Hallgarten, Feilbingert-Hallgarten, Hoch- stätten und Ebernburg. Gewässerschonende Maßnahmen werden auf 54 Schlägen umgesetzt, bei einer Gesamtfläche von 184 ha.
2.2 Kooperationsbetriebe
Vertragspartner sind 13 Marktfruchtbetriebe, teilweise auch mit Anbau von Sonderkulturen.
Davon nehmen einzelne Betriebe auch organische Düngemittel auf, wie z.B. Wirtschaftsdün- ger tierischer Herkunft oder Bioabfallkompost.
3 Maßnahmen
3.1 Bedarfsgerechte Stickstoffdüngung
3.1.1 Nmin-Frühjahr, N-Düngebedarfswertermittlung
Die Ermittlung des pflanzenverfügbaren Stickstoffs in der durchwurzelbaren Bodenzone ge- schieht im Frühjahr bei beginnendem (Kultur-)Wachstum durch die „Nmin-Untersuchung“. Der als Nitrat und Ammonium vorliegende mineralisierte Stickstoff wird im Ackerbau in den Bo- denschichten 0-30 cm, 30-60 cm und kulturabhängig 60-90 cm Bodentiefe bestimmt und fließt als ein Nachlieferungsfaktor in die schlagbezogene N-Düngebedarfsermittlung gemäß Dünge- verordnung ein.
Weitere Korrekturfaktoren in der Berechnung sind die Vorfrucht, vorheriger Zwischen- fruchtanbau, organische Düngung des Vorjahres sowie der Humusgehalt. Der ermittelte Stick- stoffbedarfswert stellt gleichzeitig die verbindliche N-Obergrenze (max. N-Düngung) dar.
Abb. 8: Nmin-Werte Frühjahr 2020
26
21 19
66
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4
kg N/ha
0 – 30 cm 30 – 60 cm 60 – 90 cm gesamt n = 54
6
Bodenprobenahme und Nmin-Untersuchung werden vom MBR Trier-Saarburg bzw. dem Bo- denlabor AGROLAB Agrarzentrum GmbH durchgeführt.
Durchschnittlich betrugen die Nmin-Werte im Frühjahr 2020 in der obersten Schicht (0-30 cm Bodentiefe) 26 kg N/ha, in der zweiten Schicht (30-60 cm Bodentiefe) 21 kg N/ha und in der unteren Schicht (60-90 cm Bodentiefe) 19 kg N/ha (Abbildung 8). Winterungen sowie Mais und Zuckerrüben können mit dem Wurzelsystem alle Schichten erschließen und pflanzenver- fügbaren Stickstoff aufnehmen. Die übrigen Sommerungen nehmen Stickstoff lediglich aus den beiden oberen Schichten auf. Insgesamt betrug der Nmin-Gehalt im Mittel von 0-90 cm Bodentiefe insgesamt 66 kg N/ha. Unter Einbeziehung der weiteren Korrekturfaktoren ergab die schlagbezogene und ertragsabhängige Bedarfsermittlung eine über die Kulturen gemit- telte zu düngende N-Menge von 131 kg N/ha, die die durchschnittliche Obergrenze darstellt.
3.1.2 N-Bilanz, schlagbezogen
Die N-Bilanz ist wichtigster Effizienzparameter zur Beurteilung einer bedarfsgerechten Stick- stoffdüngung. Sie beinhaltet die Gegenüberstellung von N-Zufuhr durch N-Düngung und N- Abfuhr in Form der Erntemengen von Haupt- und Nebenprodukten. Anzustreben ist eine aus- geglichene Bilanz mit einem möglichst geringen N-Bilanzüberschuss, der 50 kg N/ha im Be- triebsdurchschnitt nicht übersteigen darf. Im Sinne des vorsorgenden Wasserschutzes wird dieser Kontrollwert auch zur Beurteilung der N-Bilanz von Einzelschlägen zugrunde gelegt.
Abb. 9: N-Bilanz, schlagbezogen
In die vorliegende N-Bilanzierung fließen Anbaudaten von 40 Schlägen ein (Abbildung 9). Die gedüngte N-Menge betrug hierbei im Mittel 134 kg N/ha. Mit dem erzielten Produktertrag
118
134
16 0
20 40 60 80 100 120 140 160
1 2 3
kg N/ha n = 40
N-Zufuhr (Düngung)
D N-Abfuhr
(Ertrag) D
N-Überschuss (Saldo)
D
7
wurden insgesamt 118 kg N/ha wieder von der Fläche exportiert. Der N-Überschuss durch die Düngung betrug 2020 durchschnittlich 16 kg N/ha.
3.1.3 Nmin-Vegetationsende, N-Nachschau
Ein weiterer bedeutender Maßstab zur Beurteilung des schlagbezogenen N-Dünge-Manage- ments ist der Nmin-Wert im Herbst. Der nach dem Vegetationsende in der beginnenden Sicker- wasserperiode ermittelte Nmin-Wert in 0-90 cm Bodentiefe kann zur Ableitung des potenziel- len Ein- bzw. Auswaschungsrisikos herangezogen werden. Ausgehend von der vorausgegan- genen Bewirtschaftung werden insbesondere auch die Einflüsse der zurückliegenden Jah- reswitterung auf die N-Dynamik im Boden erkennbar. Die trockenen Witterungsbedingungen im Betrachtungszeitraum 2019 spiegeln sich in der Höhe und Verteilung der gefundenen Nmin- Werte wieder.
Abb. 10: Nmin-Werte Vegetationsende 2020
Zu Beginn der Sickerperiode wurden in der obersten Schicht (0-30 cm Bodentiefe) durch- schnittlich 53 kg N/ha gefunden, für die mittlere Schicht (30-60 cm Bodentiefe) wurden im Mittel 36 kg N/ha analysiert und in 60-90 cm Bodentiefe wurden 13 kg N/ha nachgewiesen.
Daraus ergibt sich ein Gesamtwert für die Nmin-Untersuchung im Herbst von 102 kg N/ha in 0 - 90 cm Bodentiefe.
4 Fazit & Ausblick
Die Daten der vorliegenden Dauerbeobachtungsflächen dienen bereits über mehrere Jahre als Grundlage zur Wasserschutzberatung. Den moderaten Werten der Nmin-Bodenuntersuchung des Frühjahrs stehen tendenziell höhere Werte der Herbstmessung gegenüber, ausgelöst
53
36
13
102
0 20 40 60 80 100 120
1 2 3 4
n = 54
0 – 30 cm 30 – 60 cm 60 – 90 cm gesamt kg N/ha
8
durch die Trockenheit während der Vegetationsphase, die zur begrenzten Stickstoffaufnah- mefähigkeit der Pflanzenbestände führen konnte. Der N-Überschuss durch die Düngung von 16 kg N/ha ist eindeutiger Beleg für das angemessene Vorgehen bei Stickstoffdüngung und die Umsetzung der „Guten fachlichen Praxis“.
