Die herbstliche Nitratdynamik im Boden eines Wasserschutzgebietes

Präsentation zum Thema: "Die herbstliche Nitratdynamik im Boden eines Wasserschutzgebietes"—  Präsentation transkript:

1 Die herbstliche Nitratdynamik im Boden eines Wasserschutzgebietes
Peter Schweigert, Institut für Bodenkunde der Universität Hannover

2 Nitratdynamik des Bodens
Temperatur Niederschlag

3 Nitratdynamik des Bodens
Temperatur Niederschlag Prozesse im Boden

4 Nitratdynamik des Bodens
Temperatur Niederschlag Prozesse im Boden NO3-N-Gehalt des Bodens

5 Nitratdynamik des Bodens
Temperatur Niederschlag Black-Box NO3-N-Gehalt des Bodens

6 Multiple Regression als ein Black-Box-Modell

7 Multiple Regression als ein Black-Box-Modell
NO3-N-Gehalt des Bodens als Funktion von Niederschlag und Temperatur

8 Multiple Regression als ein Black-Box-Modell
NO3-N-Gehalt des Bodens als Funktion von Niederschlag und Temperatur Berechnungen mit der Witterung der Zeitspanne, die den stärksten Einfluss auf den NO3-N-Gehalt hat

9 Zahl der Monate mit dem stärksten Einfluss des Niederschlags

10 Untersuchungsgebiet Trinkwasserschutzgebiet in Niedersachsen (Liebenau, 50 km nordwestlich von Hannover) sandige Böden überwiegend landwirtschaftlich genutzt

11 Massnahmen zur Reduktion der Nitratauswaschung im Untersuchungsgebiet
Verminderung der organischen und mineralischen Düngung Vermehrter Anbau von Zwischenfrüchten Zur Erfolgskontrolle werden etwa 100 Nmin- Beprobungen seit 11 Jahren im Herbst (Oktober/November) durchgeführt

12 Nitrat-N in den Böden

13 Nitrat-N in den Böden

14 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

15 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

16 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

17 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

18 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

19 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

20 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

21 und Niederschlag von Oktober bis Probenahme
Nitrat-N in den Böden und Niederschlag von Oktober bis Probenahme

22 Mögliche Einflüsse auf die Nitratgehalte des Bodens:
1. Niederschlag 2. Temperatur 3. Zeitlicher Trend

23 Nitratdynamik im Boden
Multiple Regression NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), zeitlicher Trend

24 Nitratdynamik im Boden
Niederschlagseinfluss NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), zeitlicher Trend

25 Nitratdynamik im Boden
Niederschlagseinfluss NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), zeitlicher Trend

26 Nitratdynamik im Boden
Temperatureinfluss NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), zeitlicher Trend

27 Nitratdynamik im Boden
Witterungsunabhängiger Trend NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), witterungsunabhängiger Trend

28 Nitratdynamik im Boden
Konstante NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), witterungsunabhängiger Trend

29 Nitratdynamik im Boden
Qualität des Modells NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** NO3-N = mittlerer NO3-N-Gehalt aller Böden im Herbst (kg/ha) Ns = Niederschlag ab 1. Oktober bis zum Probenahmetermin im Herbst (mm) Ns9 = Niederschlag September (mm) T10 = Mittlere Temperatur um 14 Uhr im Oktober (°C) J = Jahr (1992 = 0; 1993 = 1; 1994 = 2; etc.), witterungsunabhängiger Trend

30 Nitratdynamik im Boden
Qualität des Modells

31 Nitratdynamik im Boden
Qualität des Modells

32 Witterungsunabhängiger Trend
NO3-N = - 0,17 Ns10 - 0,08 Ns9 + 3,1 T10 - 3,2 J + 52,3 r2 = 0,97 *** - Rückgang um 3,2 kg/ha pro Jahr = 32 kg/ha in 10 Jahren. - Bei durchschnittlichen Witterungsbedingungen: kg/ha im 1. Jahr - Die Verminderung beträgt somit fast 50 %.

33 Witterungsabhängiger Trend

34 Probenahmezeit und Niederschlag ab Oktober bis zur Probezeit

35 der verschiedenen jährlichen Trends
Zusammenhang der verschiedenen jährlichen Trends

36 Trend der Rohdaten

37 Nitrat im Grundwasser

38 Schlussfolgerungen Für das Untersuchungsgebiet:
Es bestehen starke Witterungseinflüsse, besonders der herbstlichen Niederschläge. Eine kontinuierliche Vorverlegung des Probenahmetermins verstärkt diesen Einfluss. Unabhängig von Witterungseinflüssen sind die NO3-Gehalte des Bodens um ca. 50 % gesunken. Der Rückgang der NO3-Konzentration im Grundwasser bestätigt dieses Ergebniss. Die Wasserschutzbemühungen waren erfolgreich.

39 Schlussfolgerungen Für das Untersuchungsgebiet:
Ohne statistische Analyse der Witterungseinflüsse liefert die NO3-N-Messreihe keine Information über den Erfolg der Massnahmen weil durch die Änderung des Probenahmezeitpunktes kein direkter Vergleich der Werte der ersten und der letzten Jahre möglich ist!

40 Schlussfolgerungen Zur Methode
Multiple Regressionen ermöglichen eine Analyse der Nitratdynamik auf Einzugsgebietsebene, welche - genau - gut abgesichert - schnell durchführbar ist.