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1 Wassergüte von Söllen in Agrarlandschaften Ost-Brandenburgs Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung Thomas Kalettka 1 & Catrin Rudat.

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1 1 Wassergüte von Söllen in Agrarlandschaften Ost-Brandenburgs Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung Thomas Kalettka 1 & Catrin Rudat 2 1 ZALF, Institut für Landschaftswasserhaushalt, 2 Umweltplan Stralsund Gmbh,

2 2

3 3 Dynamik der Wassergüte-Parameter von Söllen - Leitfähigkeit - elektrolytarme Sölle: B_BAP, E_20, E_19 elektrolytreiche Sölle: E_6, B_205, L_17f

4 4 sehr weich: 0-4°dH weich: 4-8°dH mittelhart: 8-12°dH ziemlich hart: 12-18°dH Hart: 18-30°dH sehr hart: >30°dH Wassergüte-Parameter von Söllen - Elektrolytbelastung -

5 5 Dynamik der Wassergüte-Parameter von Söllen - Bioproduktion und Stoffdynamik - Kennzeichen der Eutrophierung von Söllen: - Sommerperiode: dichte artenarme Makrophytenbestände - Winterperiode: Maximum des Phytoplanktons - Zyklische Sauerstoffzehrung: interne Düngung aus dem Sediment Polytrophes Soll B-BFA

6 6 Beziehung von Phytoplankton und Makrophyten Makrophyten dominant Makrophyten nicht dominant

7 7 Analyse der Bioverfügbarkeit von Phosphor aus Sedimenten Extraktions- mittel Extraktion Zeit [h] / Temp. [°C] Bindungsformen von P NH 4 Cl (1 M)0,5 / 20-25SRP / NRPGelöste, unmittelbar verfügbare Phosphate = im Interstitialwasser und labil an Oberflächen gebunden BD (0,11 M)0,5 / 40SRP NRP Reduktant lösliche anorg. Phosphate = an Fe- und Mn- Hydroxide adsorptiv gebunden: Fe(OH) 3, FeOOH, MnOOH An Fe- und Mn-Hydroxide gebundener org. P NaOH (1 M)16 / 20-25SRP NRP Baselösliche Phosphate = an Metalloxide von Fe und Al gebunden und gegen OH - austauschbar (Fe 2 O 3, Al 2 O 3 ) P in Mikrorganismen, Detritus und Huminstoffen HCl (0,5 M)16 / 20-25SRP NRP Säurelösliche Phosphate = Ca- u. Mg-P, Apatit-P Säurelabiler org. P, hydrolysierter org. P Rest-PTPSchwer abbaubare bzw. nicht verfügbare Phosphate = Refraktärer überwiegend org. P SRP = Soluble Reactive PNRP = Not Reactive P (NRP= TP-SRP)TP = Total P Bioverfügbarkeita) unmittelbar verfügbarer PSRP des NH4Cl-Extraktes des Pb) reduktiv verfügbarer PSRP des BD-Extraktes c) gesamt bioverfügbarer PSumme SRP der Extrakte d) nicht verfügbarer PRest-P

8 8 StoffeintragsdispositionBD-SRP (oberer 1 cm) [mg/g TM] Redoxsensitives Eutrophierungspotenzial hoch bis sehr hoch (4-6)> 1.0sehr hoch mittel (2-4) mittel bis hoch gering (0-2) gering Sehr gering (<0)0-0.1sehr gering Klassifizierung des Eutrophierungspotenzials aquatischer Sedimente 1: B-BAP; 2: B-II/8; 3: B-KP; 4: E-19; 5: L-18b; 6: E-6; 7:E.20; 8: L-18; 9: B-BFA; 10: B-207c; 11: B-203 Ansteigendes redoxsensitives Potenzial für P-Freisetzung Interne Eutrophierung durch Freisetzung von Phosphor Redoxlöslicher Fe(III)-gebundener Phosphor im Sediment

9 9 VariablenFaktor 1Faktor 2 LF0,95 0,09 SO40,87 -0,27 Cl0, Ca0,98 -0,01 Mg0,96 0,01 GH0,97 0,05 pH 0,08 0,82 O2 0,15 0,91 TP 0,14 -0,64 Erklärte Varianz (Eigenwert) 5,362,00 Anteil an der Gesamtvarianz % 602 Extraktion: Hauptkomponenten; Faktorrotation: varimax; Ergebnisse: Faktorladungen der Variablen markierte Ladungen 0,65 Hydrochemische Leitparameter von Söllen der Agrarlandschaft Hohe, signifikante Korrelationen (p < 0,05) bei 9 von 16 Parametern PCA-Ordinationsdiagramm der extrahierten Parameter im Verhältnis zu 39 Söllen Gruppe 1: P-reich Mineralstoff-arm Gruppe 2: P-armMineralstoff-arm Gruppe 3:P-reichMineralstoff-reich Gruppe 4:P-armMineralstoff-reich

10 10 Wassergüte von Söllen der Agrarlandschaft (modifizierte Methode nach Klapper 1992) Lietzen (n=15), Eggersdorf (n=15), Müncheberg incl. Eggersdorf (n=59) (2,5-2,9 = eutroph; 3,0-3,4 = hoch eutroph; 3,5-3,9 = polytroph; 4,0-4,4 = hoch polytroph) Geringer Trophie-Grad = Geringe Stoffeintragsdisposition Große Sölle mit breiten Pufferzonen (hohe Pufferkapazität) Kleine Sölle in schwach welligem Einzugsgebiet (geringe Bodenerosion) Fehlen von Zuflüssen aus Dränagen Randverwallungen an der Böschungoberkante (hohe Pufferkapazität)

11 11 Beziehung zwischen Trophiegrad und Stoffeintragsdisposition von Söllen Bewertung der Stoffeintragsdisposition (SED) mittels Punktesystem: SED = Summe (Stoffeinträge) – Summe (Pufferkapazität des Solls) Summe der Punkte Einzugsgebietsgröße (1-5) Relief des Einzugsgebietes (1-5) Input Drainagen (1-3) Input Wassererosion (1-4) Breite des Uferrandstreifens(1-5) Breite des Ufers (1-5) Randverwallung des Ufers (1-5) Sollfläche (1-5) n = 29; r = 0,79; signifikant p < 0,001

12 12 Trophie Kriterien oligo- troph meso- troph schwach eutroph hoch eutroph schwach polytr. hoch polytr. hyper- troph 1,0-1,41,5-2,52,5-2,93,0-3,43,5-3,94,0-4,44,5-5,0 Nährstoffverhältnisse Frühjahr, MW 3-4, nach Eisaufbruch [mg/l] a) SRP b) TP c) anorg. N (wenn TN/TP < 7) 1,2 > 1,5 Sommer, MW 6-9 [mg/l] a) SRP b) TP c) anorg. N (wenn TN/TP < 7) 0,5 Bioproduktion in der Vegetationsperiode Chl. A, MW 3-11, nach Eisaufbruch [mg/l] nur wenn Makrophyten nicht dominant 1* 60 Makrophyten/fädige Grünalgen 2* Sichttiefe, MW 3-11 [m] Nach Eisaufbruch, nur bei ganzjährig ausreichender Wassertiefe ->/= 4>/= 1,5>/= 1,0>/= 0,5>/= 0,2< 0,2 Klassifikation der Trophie von Söllen (modifiziert nach Klapper 1992) 1* - Summe Deckungsgrad Makrophyten + fädige Grünalgen /= 25 %

13 13 ArtnameTrophieN*NO3NH4PI° Schwimmdecken /Pleustophyten Lemna gibba3-48reich Lemna minor2, ,0 Spirodela polyrhiza(2)-36reich5,0 Wolffia arrhiza36 Schwebematten / Pleustophyten Lemna trisulca(2)-3-(4)5mäßig Ceratophyllum submersum(2)-3, 47 Ceratophyllum demersum(2)-3, 48reich Fadengrünalgen3-4 Riccia fluitans2-2,9armmäßig Utricularia vulgaris2-34arm-mäßig Wurzelnde Schwimmblattrasen /Rhizophyten Nuphar lutea Potamogeton natans1-352,5 Ranunculus aquatilis36 Polygonum amphibium2-3-44nicht reich Tauchfluren /Rhizophyten Potamogeton crispus3-454,5 Potamogeton acutifolius36 Myriophyllum spicatum2,5-3-47nicht reich3,0 Hottonia palustris2-34nicht hoch Trophie- indikation von Stand- gewässern mittels Hydro- phyten (Literatur) N* = Ellenberg et al. (1991)I° = Melzer (1988)

14 14 Lemna gibba Lemna minor Lemna trisulca Spirod. polyrhiza Cer. submersum Cer. demersum Utric. vulgaris Fadengrünalgen Riccia fluitans Nuphar luta Nymphaea alba Pol. amphibium Pol. natans Pol. crispus Pot. acutifolius Chara fragilis 4,5Cer. submersum Fadengrünalgen ,0Lemna gibba ,0Cer. submersum ,5Lemna minor Spirodela polyrhiza ,5Wolffia arrhiza ,5Cer. submersum ,0Cer. submersum ,0Lemna minor Spirodela polyrhiza ,0Myr. Spicatum Nuphar lutea ,0Ran. aquatilis ,0Hottonia palustris Tro- phie Dominanzarten *Deckung [%] Begleitarten *max. Deckung [%] Vorläufige Trophieindikation von Söllen mittels Hydrophyten-Kombinationen *Deckung in % der Gesamtwasserfläche mit Litoralcharakter (Maximum Mai bis September)

15 15 Korrelation von Stoffeinträgen und Biodiversität von Makrophyten Problem: Mangel an schwach eutrophen Referenzstandorten in der Agrarlandschaft n = 32; r =0,59; signifikant p < 0,001n = 32; r = 0,64; signifikant p < 0,001 n = 32; r = 0,38; signifikant p < 0,02n = 32; r = 0,19; nicht signifikant

16 16 Korrelation von Wasserqualität und Belastung der Sedimentoberfläche n = 22; r = 0,76; signifikant p < 0,001 n = 22; r = 0,66; signifikant p < 0,005 n = 22; r = 0,54; signifikant p < 0,01 Probleme: Einfluß der Bodenerosion und des zeitweiligen Trockenfallens auf die Muddenbildung (Silikatmudden) Mangel an schwach eutrophen Referenzstandorten in der Agrarlandschaft

17 Einfluss des Oberflächenzuflusses in der Winterperiode auf den Trophiegrad von Söllen der Agrarlandschaft (mittlere bis hohe Stoffeintragsdisposition) 1 = Zufluss gering 3 = Schneeschmelze, Zufluss hoch, Frostboden 2 = Regen, Zufluss hoch, kein Bodenfrost 4 = Schnee/Regen, Zufluss mittel, tauender Boden


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