STAATSMINISTERIUM FÜR UMWELT UND LANDWIRTSCHAFT SÄCHSISCHES STAATSMINISTËRIUM FÜR UfuIWELT UND LANDWIRTSCHAFT Postfach 100510 | 01076Dresden Präsidenten des Sächsischen Landtages Herrn Dr. Matthias Rößler Bernhard-von-Lindenau-Platz 1 01067 Dresden Kleine Anfrage der Abgeordneten Dr. Jana Pinka, Fraktion Die LINKE Drs.-Nr.: 618452 Thema: Chemische Verwitterung von Elbsandstein durch steigende Kohlenstoffdioxidgehalte in der Luft Sehr geehrter Herr Präsident, den Fragen sind folgende Ausführungen vorangestellt: ,,Der Elbsandstein ist ein Gestein, das während der Kreidezeit aus den Ablagerungen von feinen Quarzsanden entstanden ist, die durch tonige, kalkige oder kieselige Bindemittel zu festem Sandstein zementiert wurden. Durch steigende Kohlenstoffdioxidgehalte in der Luft ist anzunehmen, dass die chemische Verwitterung des Gesteins vorangetrieben wird(verändertes Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht). Löst sich COz in Wasser, entsteht Kohlensäure H2CO3, diese reagiert mit dem Bindemittel Kalk GaGO3 (fest) + HzGOs (flüssig) zu Ga(HCO3)2 (flüssig). Das Calciumhydrogenkarbonat wird durch Wasser wegtransportiert zurück bleiben "leere" Poren. Auch andere Gase wie NOx und SOx bilden Säuren. ln Karstgebieten (Kalke) bricht das Gebirge im Extremfall zusammen - im Elbsandsteingebirge wird es "löchrig" - die Matrix bleibt durch die Sande vorerst erhalten; der tatsächliche Zeitpunkt des Zusammenbruchs des Gefüges kann daher nicht vorhergesagt werden. Das lmmissionsmessnetz in Sachsen misst die Stoffe NOx und SO2, nicht jedoch Kohlenstoffdioxid. Level-ll-Stationen Sachsen messen u.a. die Stickstoffeinträge im Freiland. Beispielsweise die Stickoxid- Emissionen in Sachsen sind nur in den Jahren von 1990 bis 2012 zusammenfassend öffentlich einsehbar aufbereitet - bspw. unter http ://www. umwelt.sachsen.de/u mwelU4690.asp. " Namens und im Auftrag der Sächsischen Staatsregierung beantworte ich die Kleine Anfrage wie folgt: Freistaat SACHSEN Der Staatsminister Durchwahl Telefon +49 351 564-2000 Telefax +49 351 564-2009 poststelle@ smul.sachsen.de* lhr Zeichen z-1050111808 lhre Nachricht vom Aktenzeichen (bitte bei Antwort angeben) z-1 050/1 /808 Dresden, O3.O3.lort1 s¡mu[+ c.)(.) co ro t- O C\¡ &átoft#&&tse¡ Hausanschrift: Sächsisches Staatsmin¡sterium für Umwelt und Landwirtschaft Archivstraße I 01097 Dresden www.smul.sachsen.de Verkehrsverbindung: Zu erreichen mit den Straßenbahnlinien 3, 6, 7, 8, 13 Für Besucher mit Behinderungen befinden sich gekennzeichnete Parkplätze am Königsufer. Für alle Besucherparkplätze g;lt: Bitte beim Pfortendienst melden. * Ke¡n Zugang fûr elektron¡sch signierte sowie für verschlüsselte elektron¡sche DokumenteSeite 1 von 4 STAATSMINìSTER]UM Fi]R UMWELT UND LANDWìRTSCHAFT Freistaat SACHSEN5 Vorbemerkung: Entsprechend den Vorgaben im ,,BVT-Merkblatt zu ökonomischen und medienübergreifenden Effekten" vom Juni 2005, veröffentlicht in deutscher Übersetzung vom Umweltbundesamtl, werden für die Beurteilung des Versauerungspotenzials die Gase Schwefeldioxid (SO2), Ammoniak (NH3) ..und Stickstoffdioxid (NOr) betrachtet. Das Versauerungspotenzial in Kilogramm SOz-Aquivalent beträgt danach für NH3 1,6 und für NOz 0,5. Zur NOz-Emission liegen keine vollständígen Angaben vor, da zum Beispiel auch gemäß der 11. Verordnung zum Bundes-lmmissionsschutzgesetz (Verordnung über Emissionserklärungen - 11. BlmSchV) die NOz-Emissionen als Stickstoffoxid- Emissionen (NOx) angegeben werden. Deshalb werden im Folgenden die NOx-Daten venvendet. Der Emissionsbericht wird jeweils für die Jahre mit Emissionserklärungen veröffentlicht. Das letzte Erklärungsjahr ist gemäß dem in der 11. BlmSchV vorgegebenen Zeitraum das Jahr 2016. Erfahrungsgemäß können die Erfassungs- und Berechnungsergebnisse erst nach circa drei Jahren vorliegen - sobald die benötigten statistischen Angaben und Rückläufe aus Befragungen vollständig sind. Alle Emissionskataster werden laufend fortgeschrieben, sodass die jeweils aktuelle Fassung die vorherigen - auch für zurückliegende Jahre - ersetzt. Frage 1: Wie haben sich in Sachsen die. Emissionen welcher säurebildenden Gase aus welchen Quellen in Sachsen seit dem Jahr 2000 jeweils entwickelt und über welche Gase liegen dabei keine lnformationen vor? (Bitte zudem darstellen, wo diese Daten verfügbar sind und inwiefern Angaben zu den Quellen gemacht werden können) Die Emissionsdaten für die Jahre 2000 bis 2014 sind als Anlage 1 beigefügt. Die Emissionen sind im Jahr 2014 im Vergleich zum Jahr 2000 auf circa 90 Prozent gesunken. Dabei sind die Emissionen aus den Quellen emissionserklärungspflichtige Anlagen (inklusive Großfeuerungsanlagen) und Landwirtschaft etwa gleich geblieben. Die Emissionen aus den Quellen Kleinfeuerungsanlagen und Verkehr sind auf 69 Prozent beziehungsweise 63 Prozent gesunken. Die Anteile der Quellen an der Gesamtemission von Versauerungsgasen im Jahr 2014 waren: . Emissionserklärungspflichtige Anlagen 43,5 Prozent, o KleinfeuerungsanlagenfünfProzent, . Verkehr 14 Prozent, o Landwirtschaft 37,5 Prozent. (inklusive Großfeuerungsanlagen) thttp://www.umweltbundesamt.de/sites/defaultifiles/medien/419/dokumente/bvt oekonomischeeffekte vv.pdf Seite 2 von 4 STAATSMìNISTERIUM FÜR UMWELT UND LANDWIRTSCHAFT Freistaat SACHSEN5 Díe oben genannten Daten stammen aus dem sächsischen Emissionskataster. Angaben zu den Methoden und lnhalten sowie Berichten und Ergebnissen sind im lnternet2 enthalten . Auf der Seite https://www.umwelt.sachsen.de/umwelVlufU7078.htm befinden sich ausgewählte aktuelle Ergebnisse (Anteile der Quellen an der Emission von gas- und staubförmigen Luftschadstoffen 2014; Entwicklung und Quellen für die Emission der Treibhausgase Kohlendioxid (COz), Methan und Distickstoffmonoxid). Frage 2= Wie haben sich die jährlichen Raten des Stoffeintrags in Kilogramm pro Hektar mit der modellierten Gesamtdeposition in die Forstlichen Dauerbeobachtungsflächen Sachsens in den Jahren 1999 bis heute entwickelt ? (vgl. Tab. 10, Waldzustandsbericht 2009) Die jährlichen Eintrags- und Austrags-Bilanzen der acht Dauerbeobachtungsflächen sind im Bericht,,stickstoffmonitoring sächsischer Böden"3 (Anlage 2) Anlagen 3 bis 10 des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) und des Staatsbetriebes Sachsenforst (SBS) veröffentl icht. Frage 3: Welche der säurebildenden Gase werden seit dem Jahr 2000 jeweils durch Messstationen in Sachsen erfasst und über welche Gase liegen keine lnformationen vor, wer betreibt diese Messstationen und wer nutzt diese Daten für welche Zwecke jeweils? Frage 4: Wie haben sich in Sachsen die Konzentrationen welcher säurebildenden Gase in der Luft seit dem Jahr 2000 entwickelt Zusammenfassende Antwort auf die Fragen 3 und 4: Die Konzentrationen der Gase NOz, NOx und SOz werden an den Stationen des sächsischen Luftgütemessnetzesa erfasst. Die Ermittlung der NH3-Konzentration ist nicht Gegenstand der maßgeblichen gesetzlichen Regelung (39. Verordnung zum Bundeslmmissionsschutzgesetz - 39. BlmSchV). Betreiber des Luftgütemessnetzes ist die Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft. lm Übrigen wird auf die Antworten in der Kleinen Anfrage zum Thema Luftreinhaltung, Umsetzung der NEC- Richtlinie, Sächsisches Luft-Messnetz, Drs.-Nr. : 618230, ven¡riesen. Die SOz-Konzentrationen liegen seit Jahren auf einem sehr niedrigen Niveau. Die Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit sowie die kritischen Werte für den Schutz der Vegetation werden seit Jahren weit unterschritten. An den Messstellen im ländlichen Hintergrund wird die Einhaltung des NOx-Grenzwertes für den Schutz der Vegetation überwacht. Die NOx-Jahresmittelwerte liegen dort seit Jahren auf einem niedrigen Niveau. Der Grenzwert wird sicher eingehalten. An verkehrsnahen Messstellen und im städtischen Hintergrund ist ein leichter Rückgang der NOx-Konzentrationen erkennbar. Auch für NOz wurden sowohl an verkehrsnahen Messstellen als auch im städtischen und ländlichen Hintergrund sinkende Konzentrationen registriert. Der NO2- Jahresgrenzwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit wird in den drei Ballungsräumen Dresden, Leipzig und Chemnitz an einzelnen Straßenabschnitten überschritten. Der Grenzwert für die NOz-Kurzzeitbelastung (Stundenmittelwert) wird im ganzen Freistaat Sachsen sicher eingehalten. 2 https://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/|ufU3627. htm 3 https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/275 1 1 4 https ://www. u mwelt. sachsen.de/u mwelt/l ufV3649. htm Seite 3 von 4 STAATSMINISTERìUM FÜR UMWELT UND LANDWIRTSCHAFT Freistaat SACHSEN5 Die Entwicklung der Jahresmittelwerte von NO2, NOx und SOz an den relevanten Stationen des sächsischen Luftgütemessnetzes ist in Anlage 3 dargestellt. Weitergehende lnformationen sind in den Jahresberichtens des LfULG zur Luftqualität enthalten. Das LfULG benötigt die Daten für die gesetzlich vorgeschriebenen Aufgaben der 39. BlmSchV zur Übenruachung der Luftqualität inklusive der lnformation der Öffentlichkeit sowie um die Berichtspflichten an die Europäische Kommission zu erfüllen. Die zuständigen Behörden im Freistaat Sachsen nutzen die Daten zum Beispiel für die Aufstellung und Fortschreibung von Luftreinhalteplänen, für Planungszwecke (zum Beispiel Verkehrswege, Bauprojekte) sowie in Genehmigungsverfahren. Der Staatsbetrieb Sachsenforst misst darüber hinaus seit Juni 2001 im Rahmen der Genfer Luftreinhaltekonvention in Zuarbeit zum ICP Forests Level ll - Programm in Kooperation mit dem Schwedischen Umweltinstitut IVL monatlich gasförmige Stoffkonzentrationen . Dazu gehören als Säurebildner neben NOz und NH3 klassischen¡reise auch SOz-Konzentrationen. Eine umfassende Auswertung ist im Waldzustandsbericht 20156 des Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft enthalten (Seiten 22 bis 27). Die erhobenen Daten werden für verschiedene Zwecke in der Bildung und in der Forschung verwendet und stehen auch der Öffentlichkeit zur Verfügung. Frage 5: Gibt es Modelle, die in Auswertung der Datenlage für eine Gefährdungsabschätzung zur Standfestigkeit des Elbsandsteins abzugeben geeignet sind und inwiefern werden derartige Modelle oder vergleichbare Anstrengungen durch die Staatsregierung angestrebt? Der Staatsregierung sind keine derartigen Modelle bekannt. lm LfULG werden jedoch Gefährdungseinschätzungen zur Standfestigkeit von Felsböschungen erarbeitet. Dabei spielen physikalische, chemische und biologische Veruvitterungsprozesse eine Rolle. Darüber hinaus wurden in den vergangenen Jahren Forschungs- und Entwicklungsprojekte realisiert, zum Beispiel ,,Entwicklung geotechnischer Methoden und eines geomechanischen Modells zur Beurteilung der Standsicherheiten von Kreidesandsteinen bei fortschreitender Venvitterung zut Gewährleistung der öffentlichen Sicherheit (Zeitraum 2QO7 bis 2009)". Mit freundlichen Grüßen Thomas Schmidt Anlagen: 3 5 https ://www. u mwelt. sachsen.de/u mwelt/l uft/5693. htm 6 https://publikationen.sachsen.deibdb/artikel/25524 Seite 4 von 4 Anlage 1 zur Kleinen Anfrage ,,Chemische Venivitterung von Elbsandstein durch steigende Kohlendioxidgehalte in der Luft", DS-Nr.: 618452 Emissionen von Versauerungsgasen in Mg SO2-AquivalenVJahr (Quelle: LfULG, Sächsisches Emissionskataster, Stand 01l2O17) 2014 33.227 34.617 39.490 107.333 2013 34.142 35.579 39.844 109.565 2012 30.861 33.412 39.520 103.792 2011 31.442 34.106 40.515 106.062 2010 30.274 35.652 38.323 104.250 2009 30.009 36.1 05 39.817 105.931 2008 30.373 38.000 39.971 108.344 20Q7 31.331 34.893 39.249 105.474 2006 31.335 36.883 38.737 106.954 2005 29.130 37.1 B0 38.220 104.530 2004 32.486 36.88s 36.989 106.360 2003 34.552 37.745 37.596 109.893 2002 32.350 39.605 38.89r 1 10.846 2001 31.417 41.657 37.994 111.068 2000 40.713 39.663 39.009 119.386 Versauerunqsqase SOr NO" NH" Summe 2014 46.708 5.288 15.068 40.269 107.333 2013 46.974 6.256 15.747 40.588 109.565 2012 42.177 5.886 16.257 39.472 103.792 2011 42.004 5.600 17.424 41.034 106.062 2010 40.527 6.697 18.378 38.649 104.250 2009 40.093 6.284 19.545 40.008 r 05.931 2008 40.439 6.603 20.941 40.362 108.344 2007 43.347 4.846 16.751 40.530 105.474 2006 41.917 6.467 18.446 40.125 106.954 2005 39.846 5.949 18.866 39.870 104.530 2004 42.830 6.1 93 19.012 38.325 106.360 2003 44.380 6.419 20.041 39.052 109.893 2002 41.815 6.782 21.775 40.473 I'10.846 2001 39.637 7.546 24.488 39.396 111.068 2000 47.278 7.719 23.780 40.609 1 19.386 Emittenten Emissionserklärungspflichtiqe Anlaqen *) Kleinfeuerunqsanlaqen Verkehr Landwirtschaft Summe *) Emissionserklärungspflichtige Anlagen inklusive Großfeuerungsanlagen (GFA) 1 ¿ aat SACHSEN Stickstoffmonitori ng sächsischer Böden À¡¡iú, 6"áilåÐàv, I r,- -, "rI r,..rr Stickstoffmonitoring sächsischer Böden Dr. Natalja Barth, Ron Tannert Hans-Joachim Kurzer, Dr. Hartmut Kolbe Dr. Henning Andreae, Frank Jacob Dr. Ulrike Haferkorn, Martin RL¡st Dr. MichaelGrunert l2 Vorwort Boden, Grund- und Oberflächengewässer sind natürliche Ressourcen, deren Erhalt in Qualität und Quantität eine wichtige gesellschaftliche Zielstellung ist. Die land- und forstwirtschaftliche Nutzung der Böden muss daher wirtschaftlich und ökologisch verträglich erfolgen. Dem Pflanzennährstoff Stickstoff kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. lm Pflanzenbau ist er ein wichtiges Produktionsmittel zur Sicherung von Ertrag, Qualität und Wirtschaftlichkeit. ln Wäldern mit ihrem im Vergleich zu landwirtschaftlichen Kulturen geringen Stickstoffbedarf kann die atmogene Stickstoffzufuhr hingegen zu einer Stickstoffsättigung und damit zu Problemen in Waldernährung, Waldbau und Forstschutz führen. Gleichzeitig sind aktuell - meist unter landwirtschaftlicher Nutzung - negative Einflüsse auf die Umwelt durch diffuse Stickstoff-Emissionen in Grund- und Oberflächengewässer beziehungsweise die Atmosphäre zu verzeichnen. Die Zusammenhänge zwischen Flächenbewirtschaftung und Belastungssituation des Grundwassers sind bisher nicht vollständig bekannt. Nur die Langzeitbeobachtung auf repräsentativen Standorten unter praxisnahen Bedingungen und unter Beachtung der komplexen und vielseitigen Einflussfaktoren ermöglicht die Erfassung der dynamischen Veränderungen. Gleichzeitig kann mit derartigen Datenerfassungen ein erheblicher Beitrag zur Beschreibung des aktuellen Zustandes von land- und forstwirtschaftlichen Ökosystemen insbesondere bei Boden, Grund- und Sickerwasser in Bezug auf den Stickstoff geleistet werden. Der Freistaat Sachsen betreibt langjährig Boden- und Waldökosystem-Dauerbeobachtungsflächen, Nitrat- Dauertestflächen, Bodenhydrologische Messplätze, Lysimeter und Versuchsfelder, die im Detail verschiedene Zielstellungen verfolgen, in der Zusammenfassung der Ergebnisse jedoch einen erheblichen Wissenszuwachs und eine Beschreibung der Situation im Freistaat Sachsen ermöglichen. Mit der vorliegenden Broschüre werden die Ergebnisse aus dem langjährigen Betrieb durch drei staatliche Einrichtungen gemeinsam vorgestellt. Auf Grundlage dieser Daten werden zusammenfassende Schlussfolgerungen und Handlungsempfehlungen formuliert. Norbert Eichkorn Präsident des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Prof. Dr. Hubert Braun Landesforstpräsident Staatsbetrieb Sachsenforst ( r-: ri ,)2:' - Dr. Mathias Böttger Geschäftsführer der Staatlichen Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft l3 1 lnhalt 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.4 2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.4 4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 Einleitung und Zielsetzung Boden-Dauerbeobachtungsflächen des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Zielstellung und Konzeption Untersuchungsumfang und -methodik Ergebnisse Stickstoffvorräte in den Bodengroßlandschaften Sachsens Zeitliche Entwicklung der Stickstoffvorräte auf den BDF Stickstoff-Depositionseinträge auf sächsischen BDF-l l-Standorten Stickstoff-Düngergaben auf den BDF Stickstoffbilanz Stickstoffauswaschung durch Sickenruasser Bewertung und Schlussfolgerungen Monitoring auf Nitrat-Dauertestflächen Zielstellung und Konzeption Untersuchungsumfang und -methodik Ergebnisse Nitratgehalte im Herbst N-Bilanzen Bewertung und Schlussfolgerungen Monitoring auf forstlichen Dauerbeobachtungsflächen Zielstellung und Konzeption Untersuchungsumfang und -methodik Messnetz der Bodenzustandserhebung Messnetz der intensiven Umweltbeobachtung Ergebnisse Gasförm ige Stickstoffbelastu ngen Stickstoffdioxid Ammoniak Stickstoffbilanzen aus Depositions- und Bodenwasserflüssen Stickstoffstatus der Waldböden - Ergebnisse der Bodenzustandserhebungen (BZE) Entwicklung des Ernährungszustands der Hauptbaumarten an BZE- und Level-l l-Flächen Entwicklung der Quellchemie an Level-ll-Flächen Bewertung und Schlussfolgerungen Lysimetermessungen und Messungen im Einzugsgebiet der Parthe Zielstellung und Konzeption Untersuchungsumfang und -methodik Messtechnik Eigenschaften der untersuchten Böden Landwirtschaftliche Bewirtschaft ung Klimatische Randbedingungen und Deposition Ergebnisse der Lysimeteruntersuchungen N-Saldo und bewirtschaftungsbedingter N-Austrag über das Sicken¡yasser Sickenvasserbildung und Nitrat-Konzentration 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.5 4.6 5 N-Saldo und hydrologisch bedingter N-Austrag über das Sickenvasser Untersuchungen zur Höhe des bewirtschaftungsbedingten N-Pools Zum Einfluss der Schwarzbrache auf den sickeruvassergebundenen N-Austrag Untersuchungen im Einzugsgebiet der Parthe Zusammenfassung Parzellen- und Lysimeterversuche im Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Zielstellung und Konzeption Untersuchungsumfang und -methodik Ergebnisse Stickstoff-Düngebedarfsermittlung am Beispiel Winten¡¡eizen Grundlagen, Jahreswirkungen Optimierung der N-Düngung insgesamt Optimierung erste N-Gabe zu Wintenrveizen Optimierung 2. und 3. N-Gabe sowie Verfahren der Bedarfsermittlung Optimierung der N-Düngebedarfsermittlung zu Winterraps N-Düngung zu Winterraps vor Winter N-Düngebedarfsermittlung zu Winterraps mit BEFU (bzw. Nachfolgemodell) und Berücksichtigung der vor Winter gewachsenen Biomasse Organische Düngung Pauschale Reduzierung des N-Düngungsniveaus? Wahl der Form mineralischer N-Düngemittel lnjektionsdüngung mit mineralischem Stickstoff Einfluss der Bodenbearbeitungsintensität auf Sickerwasserbildung, Nährstofffrachten und Ertrag Bedeutung der Grundnährstoffversorgung für N-Effizienz und N-Bilanz Ausbringungsgenauigkeit bei der Applikation von Düngemitteln Auswirkung der BEFU-Anwendung auf die N-Bilanz Zusammenfassende Bewertung und Schlussfolgerungen Venvertung der Ergebnisse Zusammenfassende Bewertung und Empfehlungen Aktuelle Situation und Entwicklungstendenzen Ursachen von Stickstoffausträgen mit dem Sickerwasser Einfluss der Standortverhältnisse bei der Bewertung der Stickstoffausträge und der Festlegung geeigneter Maßnahmen Maßnahmen zur Reduzierung der Stickstoffüberschüsse in der Praxis Schlussfolgerungen Literaturverzeichnis Anlagen 87 89 91 92 99 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.1.1 5.3.1.2 5.3.1.3 5.3.1.4 5.3.2 5.3.2.1 5.3.2.2 102 102 104 105 105 105 107 108 109 111 111 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 113 114 118 119 122 5.3.8 5.3.9 5.4 5.5 5.6 6 6.1 6.2 6.3 125 127 128 129 130 132 133 134 134 6.4 6.5 7 I 135 136 138 139 146 l5 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1-1 : Abbildung 1-2: Abbildung 1-3: Abbildung 1-4: Abbildung 1-5: Abbildung 1-6: Abbildung 1-7: Abbildung 1-8: Abbildung 1-9: Abbildung 1-10 Abbildung 1-11 Abbildung 1-12: Abbildung 1-13: Abbildung 1-14: Abbildung 1-15: Abbildung 1-16: Abbildung 1-17: Abbildung 1-18: Abbildung 1-19: Abbildung 2-1: Abbildung 2-2: Abbildung 2-3: Abbildung 2-4: Abbildung 2-5: Abbildung 2-6: Abbildung 2-7: Abbildung 2-8: Abbildung 2-9: Abbildung 2-10 Abbildung 2-11 Abbildung 3-1: Abbildung 3-2: Abbildung 3-3: Standorte der Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Sachsen Datenerhebung auf allen Boden-Dauerbeobachtungsflächen Datenerhebung auf BDF ll Stickstoffvorrat bei verschiedenen Nutzungen in Sachsen Die Stickstoffvorräte (Medianwerte) auf den BDF-Standorten und in den Bodengroßlandschaften sowie Hauptnutzungsarten Sachsens Stickstoffvorrat bei allen Nutzungen in den Bodengroßlandschaften N-Depositionseinträge auf BDF ll zwischen 2005 und 2013 Verlauf der gemessenen N-Mengen und N-Düngergaben auf der BDF 43 Dreijährige Mittel der Stickstoff-Düngergaben auf den BDF für den Zeitraum 2002- 2013 Jährliche durchschnittliche Stickstoffsalden auf den BDF in den Bodeng roßla ndschaft en für den Zeitraum 2OO2-201 3 Entwicklung der dreijährigen Mittelwerte der Stickstoffsalden auf den BDF für den Zeitraum 2002-2013 Zeitliche Entwicklung der jährlichen mittleren Nitrat-Gehalte im Sickerwasser an der Unterkante des effektiven Wurzelraums der BDF ll Mittelwerte der Nitratgehalte im Sickeruvasser an der Unterkante des effektiven Wurzelraums der BDF Dynamik des Nitrats im Sickerwasser am Beispiel der BDF 43 Starkregenereignisse zwischen 19.07. und 29.08.2005 (Stundensummen)auf der BDF 43 BDF 43 vor und nach der Schneeschmelze Anfang April 2006 Stickstofffracht (kg N/ha) mit dem Sickerwasser aus 60 cm Tiefe im Jahr 2012 Stickstofffracht (kg N/ha) mit dem Sickerwasser aus 60 cm Tiefe im Jahr 2013 Stickstofffrachten (kg N/ha) mit dem Sickerwasser aus 60 cm Tiefe im Jahr 2014 Lage und Verteilung der Dauertestflächen nach Agrarstrukturgebiet (ASG) Herbst-Nitratgehalte nach Bewirtschaftungstyp Herbst-Nitratgehalte nach Agrarstrukturgebiet (ASG ) Vertei lu ng der Fruchtarteng ruppen nach Bewirtschaftu n gstyp Herbst-Nitrattstickstoffgehalte von Dauergrünland (GR), Mais (M), Raps und Sommergetreide (SoGetr) HerbsþNitratstickstoffgehalte im Boden unter Zwischenfrüchten (ca. 60 Flächen/Jahr) und Schwarzbrache (ca. 100 Flächen/Jahr) N-Bilanzen nach Bewirtschaftungstyp N-Bilanzglieder von DTF außerhalb von Wasserschutzgebieten Meh rjähri ge N-Bi lanzen nach Ag rarstrukturgebiet (AS G ) Verteilung der mehrjährigen N-Bilanzen Zusammenhang zwischen mittlerer jährlicher N-Bilanz und dem mittleren Herbst- Nitratstickstoffgehalt von 1.000 DTF im Boden im Zeitraum von 1992-2014 Messnetz der Bodenzustandserhebung im Wald nach Stichprobenrastern Messziele und Lage der intensiven Dauerbeobachtungsflächen in Sachsen lllustration der angewandten Messverfahren auf den acht Dauerbeobachtungsflächen (Level ll), Beispiel Laußnitz 25 26 28 29 30 31 31 32 33 34 34 39 41 42 43 43 16 't7 18 19 19 21 22 23 44 46 46 47 48 49 53 54 55 l6 Abbildung 3-4 Abbildung 3-5 Abbildung 3-6 Abbildung 3-7 Abbildung 3-B Abbildung 3-9: Abbildung 3-10 Abbildung 3-11 Abbildung 3-12 Abbildung 3-13 Abbildung 3-14 Abbildung 3-15 Abbildung 3-16: Abbildung 3-17: Abbildung 3-18: Abbildung 3-19: Abbildung 4-1 Abbildung 4-2: Flächenplan der Bestandesmessfläche DBF Laußnitz mit Messeinrichtungen Zeitliche Entwicklung der monatlichen Stickstoffdioxidkonzentration zwischen Juni 2001 und Mär22015 für die intensiven Dauerbeobachtungsflächen Zeitliche Entwicklung der monatlichen Ammoniakkonzentration zwischen Juni 2001 und September 2014 für alle sächsischen Dauerbeobachtungsflächen im Wald Mittlere Einträge anorganischer Stickstoffkomponenten (kg/ha)wie Nitrat (NO3N) und Ammonium (NHaN) im Freiland, Messjahre 2OO4-2O13 Zeitliche Entwicklung der Freilanddeposition der anorganischen Stickstoffkomponenten Nitrat (NO3N) und Ammonium (NH4N) am Beispiel der Dauerbeobachtungsflächen Bautzen (links) und Bad Schandau (rechts) Stickstoffeinträge und -austräge der acht Dauerbeobachtungsflächen zwischen 1994 und 2013 in kg Stickstoff pro Hektar und Jahr im Bestand Konzentration und Vorräte von Gesamtstickstoff im Tiefenverlauf für die Punkte der Bodenzustandserhebung im Wald Stickstoffvorräte in der Auflage und im Mineralboden bis 90 cm Verhältnis von Kohlenstoff zum Stickstoff (C/N-Verhältnis) im untersten Humushorizont Oh auf den sächsischen Punkten der Bodenzustandserhebung. Bewertung nach AK Standortskartierung (2003) Klassifizierung der C/N-Verhältnisse im Humus der BZE-Standorte nach AK Standortsaufnahme (2003) Aufteilung eines Waldbodens nach Humusauflage und Mineralboden am Beispiel eines Podsol Kritische Belastungsraten (Critical Loads, CL) für eutrophierenden Stickstoff und deren Überschreitung (CL_Überschreitung) durch die Deposition im Jahr 2009 an ausgewählten Level-l l-Standorten Sachsens Zeitliche Entwicklung der Stickstoffernährung (mg/g) an den acht sächsischen Messflächen des intensiven forstlichen Umweltmonitorings (Level ll)zwischen 1995 und 2013 Landesweite Verteilung der Stickstoffernährung für die Baumarten Fichte, Kiefer, Buche und Eiche zum Zeitpunkl der BZE 2 Absolute Einwertung der Stickstoffversorgung für die Hauptbaumarten nach GörrlEr¡¡ et al. (2011) in die Versorgungsstufen: l-Vlll (l - extremer Mangel, ll - Mangel, lll - latenter Mangel, lV - unterer Normalbereich, V - mittlerer Normalbereich, Vl - oberer Normalbereich, Vll - Luxu, Vlll - extremer Überschuss) Zeitliche Entwicklung der Nitratkonzentrationen (mg Nitrat pro Liter) in den Quellen der vier Dauerbeobachtungsflächen Klingenthal, Olbernhau, Cunnersdorf und Altenberg Zuordnung zum Bodenwasserhaushaltstyp der BÜK-SN200 (rote Pfeile) und Lage der Herkunftsflächen der Lysimeterböden (ergänzt nach LfUG 2007) Mittlere Ertragsentwicklung (TM des Ernteguts in dt GE ha-1) auf sechs Ackerböden der Station Brandis für dreijährige Zeitabschnitte im Zeitraum von 1975 bis 2013 (Arithmetisches Mittel aller Böden, untere Antenne = Gr. 5/D3, obere Antenne = Gr. 9/Lö3) Jahreswerte von Niederschlag und Lufttemperatur (hydrologische Jahre 1981- 2015) sowie Mittelwerte im Zeitraum der drei Bewirtschaftungsperioden am Standort Brandis 56 57 58 59 59 60 62 63 64 65 66 67 68 69 69 71 76 79 82 7 Abbildung 4-3: Abbildung 4-4: Jahreswerte anhand von Niederschlagsanalysen und mittels Bulk-Sammler gemessener NO3-N- und NH4-N-Deposition [kg ha-1] am Standort Brandis Abbildung 4-5: Jahreswerte der Sickenruasserbildung von Sandlöss über lehmigen Sanden (Mittel Gr.4/D5 und Gr. 8/D3) bei gebietstypischer landwirtschaftlicher Bewirtschaftung (Station Brandis, hydrologische Jahre 1 991-201S) Abbildung 4-6: Monatswerte der NO3-Konzentration des Sickenrvassers in 3 m Tiefe von vier Ackerböden der Station Brandis im Zeitraum von November 1980 bis Oktober 2015 Abbildung 4-7: Zusammenhang zwischen jährlichem N-Austrag [N-Fracht in kg ha-1] mit dem Sickenrasser in 3 m Tiefe und jährlicher Sickerwassermenge [mm] am Beispiel von fünf Ackerböden der Station Brandis (Hydrologische Jahre 1981-2014); orange Linie: rechnerisch ermittelter, tolerierbarer jährlicher Stickstoffflächenbilanzüberschuss nach ATV-DVWK, 2003 Abbildung 4-8: Summenkurven auf Basis von Jahreswerten der atmosphärischen N-Deposition, der bewirtschaftungsbedingten N-Einträge (N-Salden) und N-Austrag mit dem Sicken¡rasser (N-Fracht) in 3 m Tiefe am Beispiel einer Parabraunerde-Braunerde (Gr. 8/D3) am Standort Brandis - ein Lysimeter seit November 2006 als Schwarzbrache Abbildung 4-9: Summenkurven auf Basis von Jahreswerten der atmosphärischen N-Deposition, der bewirtschaftungsbedingten N-Einträge (N-Salden) und N-Austrag mit dem Sickenrasser (N-Fracht) in 3 m Tiefe am Beispiel eines tiefgründigen Löss (Gr. 9/Lö3) am Standort Brandis - ein Lysimeter seit November 2006 als Schwarzbrache Abbildung 4-10: Berechnete Transportzeit und Verlagerungstiefe (über die Lysimetertiefe von 3 m hinaus) der im Jahr 1980 gestarteten Sickenruasserfronten am Beispielvon drei Böden der Station Brandis (VSMittel - Mittlere Verlagerungsgeschwindigkeit) Abbildung 4-l l: Nitratkonzentrationen im Grundwasser, Beispiel Raum Naunhof (Sondermessnetz Parthe unter Berücksichtigung von Messstellen der Kommunalen Wassenruerke Leipzig GmbH aus HRreRxonru et al. 2003) Abbildung 4-12: Grundwasserstandsentwicklung ausgewählter Messstellen im Raum Naunhof auf Basis von 14-tägigen Messungen für den Zeitraum von 1996 bis 2015 Abbildung 4-13: Jahreswerte der Nitrat-, Ammonium-, Sauerstoff- und Sulfatkonzentration an ausgewählten Grundwassermessstellen im Raum Naunhof für den Zeitraum von 1998 bis 2015 Abbildung 4-14: Jahreswerte der Ammonium- und Sauerstoffkonzentration an den Parthe- Gütemessstellen Grethen, Erdmannshain und Beucha für den Zeitraum von 1gB1 bis 2014 Abbildung 4-15: Nitratkonzentration an den Gütemessstellen Grethen, Erdmannshain und Beucha in der Parthe für den Zeitraum von 1981 bis 2014 Abbildung 5-1: Einflussfaktoren auf die Festlegung von Menge, Termin und Ausbringungstechnik der Stickstoffdüngung sowie sich ergebende Handlungsoptionen für den Landwirt am Beispiel der ersten N-Gabe zu Winterraps (jeweils Auswahl) Abbildung 5-2: Versuchsstationen und Prüffelder im pflanzenbaulichen Versuchswesen des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Stand 2015) Abbildung 5-3: Ertrag und Rohproteingehalt, N-Entzug und N-Saldo im Winterweizenanbau in Abhängigkeit von der N-Düngung (Parzellenversuche auf sächsischen Standorten, 1./2. N-Gabe abgestuft, 3. N-Gabe 60 kg N/ha) 82 85 87 88 90 91 93 94 95 96 97 98 102 103 107 l8 Abbildung 5-4: Abbildung 5-5: Abbildung 5-6: Abbildung 5-7: Abbildung 5-8: Abbildung 5-9: Abbildung 5-10: Abbildung 5-1 1: Abbildung 5-12: Abbildung 5-13: Abbildung 5-14: Abbildung 5-15: Abbildung 5-16: Abbildung 5-17: Abbildung 5-18: Abbildung 5-19: Vergleich von Verfahren der N-Bedarfsermittlung zur 2.13. N-Gabe zu Wintenveizen, V-Standort Forchheim, Ø 2OO1-2012 Wirkung der N-Spätdüngung auf Ertrag, Rohproteingehalt, N-Ausnutzung, N,¡n- Gehalt nach der Ernte und effektive Mehrleistung (A-Weizensorte Tarso, Ø aus 24 Versuchen) Wirkung verschiedener N-Düngungs-Strategien bei der 2. und 3. N-Gabe zu Winterweizen auf Kornertrag, Rohproteingehalt und N-Saldo, (Lö-Standort Pommritz, 2OO1-2O12) Rapssamen- und -ölertrag sowie N-Bilanz bei abgestufter mineralischer N- Düngung auf dem Versuchsstandort Baruth (D3, lS, Az 32) (Mittel der Jahre 2009- 2014) Rapssamenertrag bei abgestufter mineralischer N-Düngung und spätem Saattermin auf dem Versuchsstandort Forchheim (V8, Sl3 Az 33) (Mittel der Jahre 2009-201 3) N-Salden bei differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung im Dauerversuch, Mittelwert aus 1966-2014, Fruchtfolge ZR-WW-KarI-SG, Standort Methau (L, Lö4, AzTO), Versuchsanlage 1965 Mittlere pflanzenbauliche N-Wirksamkeit (Mineraldüngeräquivalent) von Gülle im Ausbringungsjahr nach Kulturart und Ausbringungsmonat Auswirkung mineralischer und organischer N-Düngung auf Ertrag und N-Saldo im Dauerversuch, M ittelwert der J ah re 2OO4-20 1 4, Fruchtfolge ZR-WW-KarI-SG, Standort Methau (L, Lö4, AzTO), Versuchsanlage 1965 Auswirkung steigender N-Salden auf den N,¡n-Gehalt vor Winter, Mittelwert der Jahre 2004-2014 im Dauerversuch mit differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung, Fruchtfolge ZR-WW-KarI-SG, Standort Spröda, Sl, D4, 4233, Versuchsanlage 1965 Wirkung von N-Düngerformen auf GE-Ertrag, N-Entzug, N-Bilanzsaldo und Nr¡n- Gehalte nach der Ernte (vier Orte [3.13 Jahre, 1*5 Jahre], Fruchtfolge: Wintenveizen-Wintergerste-Winterraps-Winterweizen-Mais/Zwischenfrucht - Kartoffel ba¡'t. Zuckenübe ; reduz.: - 20 % N) Wirkung von N-Düngerformen auf GE-Ertrag, N-Entzug, N-Bilanzsaldo und N,¡n- Gehalte nach der Ernte (Forchheim, V8a, Sl3 AZ 33, 2000-2012, Fruchtfolge: Winten¡ueizen-Wintergerste-Winterraps-Wintenveizen-Mais/Zwischenfrucht - Kartoffel; reduziert: - 20 % N) Wirkung stabilisierter mineralischer N-Dünger auf Ertrag, Rohproteingehalt und N- Bilanz beim Anbau von Winten¡veizen (Forchheim, V8a, Sl3, Az 33,2012-2014) Wirkung stabilisierter mineralischer N-Dünger auf Ertrag, Rohproteingehalt und N- Bilanz beim Anbau von Winterweizen (Christgrün, V5, Ll2, Az 35,2012-2014) Wirkung mineralischer N-lnjektionsdüngung zu Winterraps auf Ertrag, Ölgehalt und Wirtschaftlichkeit im Vergleich zum oberflächigen Streuen von KAS; Standort Baruth, D3, lS, 4232, Mittelder Erntejahre 2009-2013 Einfluss mineralischer N-lnjektionsdüngung zu Winten¡¡eizen im Vergleich zum Streuen mit KAS auf Ertrag, Rohproteingehalt, N-Entzug und N-Saldo am Standort Pommritz, Lö4c, Ut3, Az 61 im Mittel der Jahre 2010-2014 Einfluss mineralischer N-lnjektionsdüngung zu Wintergerste im Vergleich zum Streuen mit KAS auf Ertrag, N-Saldo und effektive Mehrleistung am Standort Baruth D3, lS, Az 32 im Mittel der Jahre 201O-2014 109 110 111 112 113 115 116 117 117 119 120 121 121 123 124 125 le Abbildung 5-20 Abbildung 5-21r Abbildung 5-22: Abbildung 5-23: Einfluss von Bodenart und differenzierter Bodenbearbeitung auf die Sickenruassermenge in 1 m Bodentiefe in der Lysimeteranlage Leipzig im Mittel der Jahre 2000-201 0 wirkung differenzierter Bodenbearbeitung auf N-Entzug, N-saldo, N-Einwaschung und No3-Konzentration in 1 m Tiefe in der Lysimeteranlage Leipzig, Mittel der Jahre 2000-2010; Lehmboden (Lö4b, AZ 65) wirkung differenzierter P-Düngung (Ausbringungsmenge, -zeit, -art) auf N-Bilanz, Ertrag und N/P-Entzug des Hauptproduktes (Fruchtfolge Winterraps, Winterweizen, Wintergerste), Forchheim, V, sL, PCAL vor Anlage: 2,6 mg/100 g Boden, Direktsaat, 201 1-201 4 Differenzierte Bestandesentwicklung von Getreide auf Grund ungenügender Verteilgenauigkeit bei der N-Düngung 126 126 127 128 110 Tabellenverzeichnis Tabelle 1-1 Tabelle 1-2 Tabelle 1-3 Tabelle 1-4 Tabelle 1-5 Tabelle 1-6 Tabelle 1-7 ïabelle 2-1: Tabelle 2-2: Tabelle 3-1: Tabelle 3-2: Tabelle 3-3: Tabelle 3-4: Tabelle 4-1 Tabelle 4-2 Tabelle 4-3 Tabelle 4-4 Tabelle 4-5 Tabelle 4-6 Tabelle 4-7 Tabelle 4-8: Tabelle 4-9: Datenerhebung im Rahmen des FuE-Projektes ,,Analyse von Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen an repräsentativen Standorten (BDF) Sachsens" Zuordnung der BDF zu den Bodenregionen und Bodengroßlandschaften N-Depositionseintrag (kg/ha) bei Bulk-Messungen mit und ohne Direkteintrag von N- Düngemitteln Die Verteilung der durchschnittlichen jährlichen N-Salden für die Jahre 2002-2013 in den BDF, gruppiert nach Bodengroßlandschaften (BGL) Jährlicher Stickstoffeintrag in kg/ha auf die Flächen durch Düngung Nitratkonzentration im Sicken¡¡asser der BDF 43 für den Zeitraum 19.07.2005 bis 29.08.2005 Nitratkonzentration im Sickerwasser der BDF 43 für den Zeitraum 15.03.2006 bis 25.04.2006 Herbst-Nitratstickstoffgehalte im Boden 1992-2014 (Angaben in kg N/ha) Schlagbezogene N-Bilanzen 1992-2014 (Angaben in kg N/ha) Kurzbeschreibung der sächsischen Dauerbeobachtungsflächen im Wald Statistische Zusammenfassung der Stickstoffkonzentrationen und -vorräte im Tiefenverlauf für die Punkte der BZE 2 im Wald (Sachsen) Deskriptive Statistik zur Stickstoffversorgung (mg N pro g Trockenmasse) der Hauptbaumarten im Rahmen der BZE 2 im Wald für sächsische Standorte Zusammenstellung statistischer Parameter wie linearer Trend und Bestimmtheitsmaß für die Nitratkonzentrationen in den Quellwässern der Stationen Klingenthal, Olbernhau, Cunnersdorf und Altenberg Messeinrichtungen am Standort der Lysimeterstation Brandis Sondermessnetz Parthe (Stand 201 5) Bezeichnung (Gr. - Lysimetergruppe), Standorteinheit (NStE), Bodenform und Entnahmeorte von sechs Ackerböden der Station Brandis Bodenhydrologische Kenngrößen und Verlagerungsdisposition von sechs Ackerböden der Station Brandis Bodeneigenschaften, Nährstoffgehalte und -bindungsverhältnisse in 0-25 cm Tiefe von sechs Ackerböden der Station Brandis, Angaben aus der Zeitder Lysimetergewinnung (1 97 817 9) Bewirtschaftungsform und Fruchtfolge der Jahre 1981 bis 2015 von sechs Ackerböden der Station Brandis Mittlerer P-, K- und Mg-Gehalt [mg 100 g-'¡ in O-ZS cm Tiefe und Versorgungsstufen von sechs Ackerböden der Station Brandis im Ergebnis von drei aufeinanderfolgenden Bewirtschaftu n gsperiod en Deposition, Komponenten des N-Saldo [kg ha-1a-1], Sickenruassermenge (SW) ¡mm a-11 und Nitrat-Konzentration ¡mg I 1a 1¡ von sechs Ackerböden der Station Brandis, Jahresmittelwerte von drei aufeinanderfolgenden Bewirtschaftungsperioden N-Saldo ¡kg ha-1a-11, Sickenvassermenge (SW) Imm a-11 und N-Fracht [kg ha-1a-1]von fünf Ackerböden der Station Brandis bei praxisorientierter Bewirtschaftung (hydrologische Jahre 1 999-201 4) Jahresmittelwerte (hydrol. Jahre2007-2014)von N-(Bulk-)Deposition, N-Düngung, N-Pflanzenentzug und N-Austrag mit dem Sickerwasser in 3 m Tiefe am Beispiel von 24 27 30 3'r 32 39 45 54 63 68 71 75 75 76 77 77 78 80 84 89 17 20 Tabelle 4-10 111 Tabelle 4-11 Tabelle 5-1: Tabelle 5-2: Tabelle 5-3: Tabelle 5-4: Tabelle 5-5: Tabelle 5-6: Tabelle 5-7: Tabelle 5-8: Tabelle 5-9: zwei Ackerböden der Station Brandis bei Schwarzbrache und landwirtschaftlicher Bewirtschaftung 92 Stammdaten ausgewählter Messstellen sowie Nitrat- und Sulfat-Konzentration im Grundwasse, nO Themenstellungen acker- und pflanzenbaulicher Parzellen- und Lysimeterversuche mit Bezug zu N-Effizienz und N-Bilanz im Referat Pflanzenbau des LfULG (Auswahl) 104 winterweizen-Erträge ohne N-Düngung, N,¡n zu vegetationsbeginn, wirtschaftlich optimale Erträge sowie die entsprechenden N-Entzüge und N-Salden in Parzellenversuchen auf Lössstandorten in Sachsen in den Jahren 1994 bis 2014 106 Wirkung gestaffelter N-Düngung beim Anbau von Winterweizen auf Ertrag, Rohproteingehalt, Mehrleistung und N-saldo; Lö-standort Nossen, Ø 2oo1-2012, A- Weizen Sorte 109 N-Düngebedarfsermittlung zu Winterraps - Berücksichtigung der bis zum Vegetationsende gewachsenen Biomasse und von Blattverlusten über Winter im Programm BEFU (Auszug) 114 Wirkung einer um 20 o/o reduzierten mineralischen N-Düngung auf GE-Ertrag, N- Entzug, N-Bilanzsaldo und N,¡n-Gehalt nach der Ernte in einer sechsgliedrigen Fruchtfolge (jeweils Mittelaus 2000-2012, dreisächsischen Standorten und vier N- Düngerformen) 119 Wirkung einer um 20 o/o reduzierten mineralischen N-Düngung auf den Rohproteingehalt von Wintenrueizen [%] (Mittel aus je vier verschiedenen N- Düngerformen und je vier Jahren) 1 19 wirkung mineralischer N-lnjektionsdüngung zu winterraps auf N-saldo uod N¡¡¡- Gehalt in 0-60 cm Bodentiefe direkt nach der Ernte im Vergleich zum oberflächigen Streuen von KAS (jeweils Mittel der Versuchsjahre) 124 Wirkung schlechter N-Verteilgenauigkeit zu Winteruveizen auf Ertrag, Rohproteingehalt, Erlös, N-Bilanz je ha und bci cincrAnbaufläche von 1.000 ha 129 Auswirkung der N-Düngebedarfsberechnung mit dem sächsischen Düngebedarfs- und Bilanzierungsprogramm BEFU für die Kulturarten wweizen, wGerste, wRaps und Silomais auf sächsischen Praxisflächen 130 112 Ab kü rzu n g sve rzei ch n i s ASG BBodSchV BDF BEFU BfUL BG BGL BR BZE c/N CL DBF DTF DWD EG-WRRL ForUmV rcP ICP Forests KA5 L LABO LfULG IS n. n. N6¡¡ fì. E. NWG PINETI REPRO RP SL TA Luft WSG wzE Agrarstrukturgebiet Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung Boden-Dauerbeobachtungsfläche sächsisches Düngebedarfs- und Bilanzierungsprogramm Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft Bestimmungsgrenze Bodengroßlandschaft Bodenregion Bodenzustandserhebung Koh lenstoff-Stickstoff Verhältn is Critical Loads Dauerbeobachtungsfläche (Wald) Dauertestflächen Deutscher Wetterdienst Wasserrahmenrichtlinie Verordnung über Erhebungen zum forstlichen Umweltmonitoring lnternational Co-operative Programme lnternationales Kooperationsprogramm Wälder Bodenkundliche Kartieranleitung 5. Auflage Lehm Bund-Länder- Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie lehmiger Sand nicht nachweisbar (Gehalte kleiner der Nachweisgrenze) Nr¡n-Gehalt nach der Ernte Nachweisgrenze Pollutant lNput and EcosysTem lmpact Umwelt- und Betriebsmanagementsystem der TU München Rohproteingehalt sandiger Lehm Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft Wasserschutzgebiet Waldzustandserhebung l13 Einleitung und Zielsetzung Nach Darstellung schwefelbetonter Bodenversauerung in Sachsen im Jahr 1996 (SMUL 1996) ist seit fast zwei Jahrzehnten der Eintrag von Stickstoffverbindungen in Ökosysteme eines der wichtigsten Themen im Rahmen der Überwachung und des Monitorings. Hierbei stehen traditionell zum einen vegetationsökologische Aspekte, zum anderen mögliche Effekte der N-Einträge auf die Sicker-, Grund- und Oberflächenwasserqualität im Fokus. Diese Themen wurden im Zuge europäischer Berichtspflichten zur Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) bzw. zum Natura-2000-Programm bestätigt und zur Berücksichtigung durch die Berichterstattung der Mitgliedstaaten verankert. ln Sachsen hat das Maßnahmenprogramm zur Umsetzung der Forderungen der EG-WRRL erste Erfolge erzielt (LfULG 2015a). Trotzdem wird an einigen Grundwassermessstellen und Trinkwasserbrunnen ein Anstieg der Nitratgehalte beobachtet (Zustandsbericht EG-WRRL 2014). Bei der Entwicklung des ,,Modellverbundes zur Abschätzung der Stoffbelastung von Grundwasserkörpern aus der Landwirtschaft (ReArMo)" (PrürzNER et a|.2011) zeigte sich, dass es sowohl an Kenntnissen über die Stoffeinträge in der Vergangenheit als auch an Kenntnissen zum Stoftransport und -umsatz im Boden und in der ungesättigten Zone unter den veränderten Randbedingungen wie veränderte Fruchtfolge, höhere Temperaturen und Umverteilung der Niederschläge mangelt. Aus umfassenden und mehrjährigen acker-, pflanzenbaulichen und forstlichen Versuchen liegen zahlreiche und tiefgreifende Ergebnisse zu Stickstoff-Düngung, -Aufnahme, -Bilanz und -Dynamik unter sächsischen Bedingungen vor. Gleichzeitig wird deutlich, dass mit sich ändernden Rahmen- und Randbedingungen weiterführende Untersuchungen notwendig sind. Eine ressortübergreifende und standortbezogene Auswertung des sächsischen Monitorings kann hierzu fundierte Erkenntnisse über entsprechende Veränderungen, zum Status und der Dynamik des Pflanzennährstoffs Stickstoff beitragen. Ziele der gemeinsamen Auswertungen sind die Beantwortung wichtiger Fragen wie: (1) Welche aktuelle Situation und Tendenzen in Bezug auf Stickstoff lassen sich aus den gewonnenen Zeitmessreihen der Boden-Dauerbeobachtungsflächen, Dauertestflächen, Feldversuche, forstlichen Dauerbeobachtungsflächen und Lysimeter Messplätze ableiten? (2) Lassen sich die Ursachen von Stickstoffbelastungen ermitteln? (3) Müssen die Standortverhältnisse bei der Bewertung der Stickstoffausträge und bei der Festlegung von geeigneten Bewirtschaftungsmaßnahmen Berücksichtigung finden? (4) Welche Maßnahmen/lnstrumente zur Reduzierung der Stickstoffüberschüsse sind in der Praxis zielführend? Der vorliegende Bericht soll einen Beitrag zur Bewertung der Belastung durch Stickstoff liefern und Lösungsmöglichkeiten für die Flächenbewirtschafter und die Landesvenvaltung Sachsens benennen. Er stellt eine Fortschreibung der Broschüre ,,Bodenmonitoring in Sachsen" (Bnnrn et al. 2001) dar. 114 1 Boden-Dauerbeobachtungsflächen des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Dr. Natalja Barth; Sächsiscf¡es Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Ron Tannert; Privates lnstitut für nachhaltige Landbewirtschaftung GmbH 1.1 Zielstellung und Konzeption Die Einrichtung der Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) verfolgte das Ziel, an ausgewählten Standorten über einen langen Zeitraum kontinuierlich grundlegende Daten zu wesentlichen Bodenparametern zu gewinnen . An einigen Standorten werden zusätzlich Klimadaten erhoben sowie Sickenruasser- und Pflanzeninhaltsstoffe bestimmt. Dadurch können langfristige Trends der Veränderung der Böden im Kontext der klimatischen Veränderungen und der Nutzung der Böden erkannt werden und darauf aufbauend gegebenenfalls Maßnahmen zu deren Schutz formuliert werden. Mit der Einrichtung der BDF wird u. a. den im BBodSchG formulierten Pflichten zu Vorsorge ($ 7) und Gefahrenabwehr ($ 4) Rechnung getragen. Die BDF sind die Kernkomponente des langfristigen Bodenmon itorings. Einrichtung und Betrieb der BDF folgen der Vorgabe der Bund/Länder-Unterarbeitsgruppe ,,Boden-Dauerbeobachtungsflächen " (SAG Bodenschutz 1991; Bnnrr etal.2000). Dadurch kann eine angeglichene Vorgehensweise mit vergleichbaren Ergebnissen auch auf Bundesebene erzielt werden. Entsprechend den zu berücksichtigenden Standortkriterien wurden für Sachsen 50 BDF Typ I (pedoregionale Repräsentanz, ohne dauerhaft installierte Messgeräte) und 5 BDF Typ ll (Sonderstandorte mit dauerhaft installierten Messgeräten) eingerichtet (Abbildung 1-1). Die Einrichtung der BDF begann in Sachsen im Jahr 1995 und wurde 2006 abgeschlossen . Der Betrieb der BDF Typ ll erfolgte zunächst durch das LfULG selbst und wurde im Jahr 2013 der BfUL übertragen. Die jetzt vorliegenden langjährigen Messreihen sind Grundlage für die in diesem Beitrag dargestellten Stickstoffbilanzen an den Standorten der BDF. Diese Bilanzen machen längerfristige Entwicklungstrends sichtbar, die wichtige Hinweise zur Bewirtschaftung und u. U. auch zu den Auswirkungen des Klimawandels geben können. lm Rahmen des Bodenmonitorings Sachsen wurde von 2012 bis 2014 das FuE-Projekt ,,Analyse von Kohlenstoff - und Stickstoffkreisläufen an repräsentativen Standorten (BDF) Sachsens" ausgeführt. Die hier zusätzlich zum Routineprogramm des Bodenmonitorings erhobenen Daten wurden für die Formulierung der jetzt vorgestellten Ergebnisse zum Stickstoffkreislauf mit genutzt. Sie sind gleichzeitig Grundlage für die Entwicklung einer Methodik zur Übertragung komplexer Auswertungen von den BDF ll mit sehr hoher Datenverfügbarkeit auf die BDF I mit nur eingeschränktem Datensatz. 115 .. .." Ì t- Db EodrngroSl.ndrchrncr IBGLI dol Fr.lltmll. s¡ch¡on 2.1 I BGL dor Auen und Nledertsnåsson 4.r Fñi BGL der Grundmorånonplatton und Endmorånon im Altmorån€ng6blot a a t, I BGL d€r Ssnder und trockonsn Ni€derung8sande sowi€ dar sand¡gon ''- ' ' -'Platt€n und ssndigsn Endjnorånon im Altmorånengobiot 4.5 f-l8GL d€r Niedsrungen und Ußlroml¿¡lor des Alünoråneng€bieteg 6.2 i_ -_-l BGL dsr LösÊbðrdên 6.3 I BGL dcr Lösltandschaflen des Bcr!|rndss e.1 I BGL dêr BcrgF und H0golfåndcf ¡us Ssndsþin .^ ^ - BGL dor Berg- und HÍ¡gollånder mit hoh€m Antoil sn saur€n bigru z tr inl€mediäreñ Magmaü-ten und Msütmo¡phiten A 8DF I - pedorogionalc Bod€nprålonlånz 1 1.j fl:l BGL der Br¡g- und Hûgsilåndof au8 Ton- und Schluñechlafcr ^ 8DF ll - in¡trumeiliorli Sondgr¡tandortc 1,z.t1B6deû der Bcrgbaufólg€lends(*tslton Abbildung l-l : Standorte der Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Sachsen 1.2 Untersuchungsumfang und -methodik lm Rahmen des Bodenmonitoringprogramms (Abbildung 1-2) werden auf allen 55 BDF kontinuierlich Daten u. a. zum Stickstoffhaushalt gewonnen: I Erfassung der Bewirtschaftungsdaten zur Bestimmung des Eintrags durch Dünger und Entzug durch Erntegut I Messung der Gehalte im Boden Auf den fünf BDF ll werden zusätzlich die bodenphysikalischen Parameter Bodenfeuchte und Bodentemperatur in unterschiedlichen Tiefen sowie die klimatischen Kenngrößen Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchte , Lufttemperatur, Globalstrahlung und Niederschlagsmenge (Abbildung 1-3) als hoch aufgelöste Zeitmessreihen kontinuierlich erfasst. Weiterhin erfolgt die regelmäßige Erfassung der Parameter Menge und lnhaltsstoffe des Sickerwassers (gefasst in Saugkerzen), Deposition und Pflanzeninhaltstoffe im Erntegut. Eine zusammenfassende Darstellung zur Lage und instrumentellen Ausstattung sowie Angaben zur Methodik im Hinblick auf Datenerfassung, Probenahme und analytische Untersuchungen sind unter http://www. umwelt.sachsen.de/umwelt/boden/1 1 656.htm und http://www. umwelt.sachsen.de/umwelUboden/1 I 655.htm veröffentlicht. 116 Zusätzlich dazu wurden auf allen BDF im Rahmen des FuE-Projektes ,Analyse von Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen an repräsentativen Standorten (BDF) Sachsens" von 2012 bis 2014 jährlich folgende Daten erfasst: Tabelle l-l: Datenerhebung im Rahmen des FuE-Projektes ,,Analyse von Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen an repräsentativen Standorten (BDF) Sachsens" Eine wesentliche Basisinformation zu einer BDF stellt ihre klimatische Charakteristik dar, weil die im Boden ablaufenden Prozesse grundlegend vom Klima beeinflusst werden. Klimatische Prozesse können sich kleinräumig stark unterscheiden und daher sehr heterogen sein, was eine genaue Beschreibung der lokalen Witterungsereignisse erfordert. Dies ist nur möglich, wenn für die jeweiligen BDF-Standorte repräsentative Witterungsdaten vorhanden sind. Allgemeine Charakterisierung - Naturraum - Klima Bodenphysikalische Eigenschaften z Kornverteilung - Wasserdurchlässigkeit z Rohdichte - Gesamtporenvolumen - Grob-, Mittel-, Feinporen Bodenchemische Eigenschaften z pH-Wert ,' KAKpot,KAKeff z Gesamtgehalte von Hauptelementen, Schwermetallen, Nichtmetallen ,. Mobile Anteile von Schwermetallen & As z pflanzenverfügbare Nährstoffe BDF (1000 m) 'Bodenphysik 'Bodenchemie Abbildung l-2: Datenerhebung auf allen Boden-Dauerbeobachtungsflächen lzyrtu" I (21): Frühjahr Zyklus 2 (22): Spätsommer lzyrrr" 3 (23): Spätherbst Parameter Co,n- und NrGehalt mikrobielle Biomasse Wassergehalt Sickem¡asseri nhaltsstoffe - Wassergehalt - Sickerwasserinhaltsstoffe - Pflanzeninhaltsstoffe Wassergehalt Sickenvasserinhaltsstoffe 117 Alle Daten analog BDF I und zusätzlich: Soaoranlúgo(oltrnotlv, I E II HyÍîG u¡d lm WetlcrrcùuÞ Jåhrlich ce. alle 5 Jahret t ¡t ËI êi ¡Èqt EÉ åê gE ¡lroh160¡. ¡åt mikrob. Biom Pflanzeninhaltsstofie 'Bodenphysik 'Bodenchemie Meßet 0ndlich monatlich Abbildung 1-3: Datenerhebung auf BDF ll Für die Bestimmung der meteorologischen Parameter auf den BDF I wurden die jeweils nächstliegenden Wetter - und Ombrometerstationen des sächsischen Wettermessnetzes genutzt. Die Messung des Wassergehalts der BDF war für die Kalibrierung der Wasserhaushaltsmodelle erforderlich. 1.3 Ergebnisse 1.3.1 Stickstoffvorräte in den Bodengroßlandschaften Sachsens Um den lst-Zustand der Böden der Bodengroßlandschaften (BGL) in Bezug auf den Stickstoffvorrat zu ermitteln , wurden neben den Analysendaten zum Stickstofftotalgehalt (N1) der BDF auch die Daten der Bodenkartierung und der Bodenmessnetze herangezogen. lnsgesamt standen für die Berechnung Analysendaten aus 2.390 Bodenprofilen zur Verfügung. Vor der Auswertung wurden die Daten entsprechend ihrer Feldansprache den Nutzungskategorien Acker, Grünland bzw. Forst zugeordnet. Danach erfolgte die Zuordnung der Datenkollektive zu den Bodengroßlandschaften und Bodenlandschaften. Aus den N¡Gehalten wurden anschließend die N-Vorräte in Uha für die Bodenschicht von 0 bis 60 cm berechnet. ln die Berechnung der Vorräte gingen neben den N¡Analysenwerten die Trockenrohdichte und die Mächtigkeit der Horizonte im Profil bis 60 cm ein. Abschließend wurden die Skelettgehalte des Bodens berücksichtigt. Die vorgelegten Zahlen beziehen sich damit auf den Gesamtboden. rå'å[ E ã II lr8 10 9 I AT Þ6 P5 *4z3 2 1 0 Forst Acker Grünland Abbildung 1-4: Stickstoffvorrat bei verschiedenen Nutzungen in Sachsen Für die Nutzungsarten Grünland, Acker und Forst wurden unabhängig von der Zugehörigkeit der konkreten Standorte zu Bodengroßlandschaften folgende Medianwerte des N¡Vorrats für Sachsen ermittelt: Acker 7,1 Uha, Grünland 9,0 Vha und Forst 4,1 llha (Abbildung 1-4). Der Medianwert für Sachsen liegt bei 6,7 Uha. N¡Vorräte: in BDF in BGL und Hauptnutzungsarten <= 2,5 llha > 2,H,5 Uha > 4,5-6,5 Vha > 6,5-8,5 Uha > 8,5 Uha keine Angaben (überbaut, Wasser u. ä.) Abbildung 1-5: Die Stickstoffvorräte (Medianwerte) auf den BDF-Standorten und in den Bodengroßlandschaften sowie Hauptnutzungsarten Sachsens IIII BGL mit den höchsten N¡Vorräten Grenzen der BGL und BL l1e Für die Kartendarstellung wurde die Karte der BGL mit der Karte der Nutzungskategorien kombiniert. lnnerhalb der so entstandenen Einheiten (BGL und Nutzungskategorien) wurde der jeweilige Medianwert des N¡Vorrats bestimmt und die Flächen entsprechend farblich gekennzeichnet (siehe Abbildung 1-5). Die N¡Vorräte der Boden-Dauerbeobachtungsflächen zum Einrichtungszeitpunkt wurden als Punkte mit derselben Klassenabstufung andersfarbig in der Karte dargestellt. Sie stimmen gut mit den Vorräten der aus den Flächendaten berechneten Medianwerte überein. Für die N¡Vorrats- und weiteren Auswertungen (Kapitel 1.3.3 und Kapitel 1.3.5)wurden die Daten der Bodenprofile sowie BDF-Standorte wie folgt (siehe Tabelle 1-2) den BGL und Bodenregionen (BR) zugeordnet und gruppiert. Die nach KAS einheitliche Benennung der BR und BGL der Bundesrepublik Deutschland ist unter Beibehaltung der Schlüsselnummer vereinfacht worden. Tabelle 1-2: Zuordnung der BDF zu den Bodenregionen und Bodengroßlandschaften Untergliedert man die Datenkollektive nach ihrer Zugehörigkeit zu den Bodengroßlandschaften, lassen sich folgende Aussagen treffen (Abbildung 1-6): I Die niedrigsten N¡Vorräte treten mit 3,5 Vha in den Bodengroßlandschaften mit überwiegend sandigen Ausgangssubstraten auf. I Die höchsten N¡Vorräte treten mit 9,7 tlha in den Bodengroßlandschaften der Auen und Niederterrassen auf. I Tendenziell steigen die N¡Vorräte von den BGL der sandigen Substrate, über die BGL der Lössgebiete zu den BGL über Festgesteinen kontinuierlich an. vereinfachte Benennung Schlüssel- Nummer nach KAS Bodenregion (BR) nach KAS BGL in Sachsen(Abbilduns 1-1) BDF-Nummer Auen 2 BR der (übenegionalen) Flusslandschaften 2.1 2, 7 , 15, 20, 27, 30, 33, 44 Sand 4 BR der Altmoränenlandschaften 4.1 +4.3+4.5 3, 4, 12, 13, 14, 16,21 Löss b BR der Löss- und Sandlösslandschaften 6.2 + 6.3 '1,5,6,8,9, 10,11, 18, 19,22, 24, 25,26, 28, 29, 31 ,34, 39, 40, 41, 42, 45 Berg/Hügel I BR der Berg- und Hügellånder mit hohem Anteil an nichtmetamorphen Sand-, Schluff-, Ton- und Mergelgesteinen 9.1 38, 55 10 BR dcr Borg- und Hügelländer mit hohem Anteil an Magmatiten und Metamorphiten 10.2 23, 32,35, 36, 37, 43, 48, 47 48, 49, 50, 51, 53, 54 11 BR der Berg- und Hügelländer mit hohem Anteil an Ton- und Schluffschiefern 11.1 52,56 120 t2 10 o .c ,g G o z I 6 4 2 0 I Sand Löss Berg/Hügel Auen Abbildung l-6: Stickstoffvorrat beiallen Nutzungen in den Bodengroßlandschaften lnnerhalb der einzelnen BGL, analog dem N¡Gesamtvorrat für Sachsen, treten die höchsten N¡Vorräte auf den Grünlandstandorten auf, gefolgt von den Ackerstandorten. Die niedrigsten N¡Vorräte haben die Forststandorte . 1.3.2 Zeitliche Entwicklung der Stickstoffvorräte auf den BDF Für die Betrachtung der zeitlichen Entwicklung der Stickstoffvorräte (N¡Vorräte) standen insgesamt 14 BDF mit mindestens vier Beprobungen zur Verfügung. Drei BDF mit der Nutzungsart Grünland befinden sich in den Auenbereichen der Freiberger Mulde (BDF 27), Zwickauer Mulde (BDF 33) und Elbe (BDF 30). Die Schwankungen der N¡Vorräte sind z. T. erheblich. Bei der BDF30 steigt der N¡Vorrat kontinuierlich von 10Vha auf 12Uha an, bei der BDF33 sinkt der N¡Vorrat von 6 Uha auf 4 Uha. Bei der BDF 27 schwankt der N¡Vorrat sehr stark in einem kurzen Zeitraum (zwischen 5,7 tlha im Jahr 2011 und 10 Uha im Jahr 2012). Möglicherweise haben hier Hochwasserereignisse einen erheblichen Einfluss auf den Stickstoffhaushalt. Die elf auf Ackerstandorten stehenden BDF können in drei Gruppen unterteilt werden: Standorte mit gleichbleibender (BDF 19, 43) oder steigender Tendenz (BDF2, 9, 22, 25 und 39) und Standorte mit stärker schwankenden N¡Vorräten (BDF 7,24, 35 und 50). Möglicherweise erlangen auch hier Hochwasserereignisse eine bestimmte Bedeutung. So liegt z. B. der N¡Vorrat der BDF 2 (Elbaue) im Jahr 1995 bei6,5 Vha, danach sinkt er nach dem Hochwasser 2002 auf 5,2ltha ab. Kurze Überschwemmungserscheinungen wie im Frühjahr 201 1 führen dagegen zur Erhöhung der N¡Vorräte. 1.3.3 Stickstoff-Depositionseinträge auf sächsischen BDF-ll-Standorten Flächendeckende Aussagen zur N-Deposition sind derzeit aufgrund der nur punktuell ermittelten Daten kaum möglich. Daher wurden die Mittelwerte aller Bulk-Messstationen der fünf BDF-Il-Standorte berechnet. Diese liegen je nach Standort und Jahr zwischen 5 und 12 kg N ha-1. lm langjährigen Mittel werden um die 10 kg N ha-1 erreicht (Abbildung 1-7). Weil regionale Tendenzen kaum erkennbar sind, kann dieser Wert als flächendeckender N-Depositionseintrag für Sachsen angenommen werden. Gleiche bzw. nur geringfügig höhere Werte (10 bzw. 11 kg N ha'1 pro Jahr)wurden auch an verschiedenen Lysimeterstationen (Methau, Leipzig , Kassel, Buttelstedt) ermittelt (vgl. TLL 2013). Weil mit Hilfe der Bulk-Sammler jedoch nur die trockene und nasse Deposition ermittelt werden kann und der Anteil der feuchten und gasförmigen N-Depositionsverbindungen unberücksichtigt bleibt, muss davon ausgegangen werden, dass die tatsächlichen N-Depositionseinträge etwas höher liegen. 121 Bei genauerer Betrachtung der monatlichen Messwerte der einzelnen BDF-ll-Standorte im Jahresverlauf fiel auf, dass zu bestimmten Zeitpunkten extrem hohe N-Depositionseinträge gemessen wurden. So wurden bspw. allein zwischen April und Juni 2013 34 kg NO3-N und 29 kg NHa-N auf der BDF 43 eingetragen. Auch in den Jahren zuvor wurden zum Teil sehr hohe N-Konzentrationen in den Bulk-Sammlern dieser BDF gemessen (Abbildung 1-8). L4 L2 10 8 oÊ ¡o J ! t o oÈoc c, E z 6 4 2 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20tL 20t2 IBDF 12 IBDF 23 IBDF 24 IBDF 33 BDF 43 _MW Abbildung 1-7: N-Depositionseinträge auf BDF tt zwischen 2005 und 2013 2013 Durch Abgleich der Bewirtschaftungsdaten der Flächen mit den Messdaten der Bulk-sammler konnte festgestellt werden, dass im Zeitraum des hohen N-Depositionseintrages stickstoffhaltige Düngemittel auf die Fläche ausgebracht wurden. Es könnte daher vermutet werden, dass sich N-Verluste aus der Düngung, je nach N- Form und Klimafaktoren, in den N-Depositionen wiederfinden. Ergebnisse von Untersuchungen zu N-Verlusten aus Mineraldüngern zeigen jedoch nur eine relativ niedrige Verlustgefährdung (vgl. Dönr-rn etal.2002; ScHvro¡rRrrcR & FELBER 2012). 122 T2 t0 6, 40 0 : ' I¡t| J I N rÚE ¡ô J ÉÊ o o¡c tU: z 8 t00 _ Gt úJ 80 ú ú 60Ë 40 202 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20Lt 2012 201.3 20L4 ! Düngung N ._ NH4-N Bulk *NO3-N Bulk Abbildung l-8: Verlauf der gemessenen N-Mengen und N-Düngergaben auf der BDF 43 Es kann daher angenommen werden, dass die hohen N-Depositionseinträge das Resultat von direkten Mineraldüngereinträgen in die Bulk-Sammler darstellen. Diese These wird dadurch gestützt, dass das Verhältnis des Eintrages von NHa-N und NO3-N weitestgehend 50 : 50 beträgt und daher vor allem die N-Zusammensetzung von Kalkammonsalpeter (KAS)-Dünger, der hauptsächlich ausgebracht wird, widerspiegelt. Die erhöhten N-Depositionswerte, die somit primär auf den Direkteintrag von stickstoffhaltigen Düngemitteln zurückzuführen sind, wurden bei der Berechnung der Deposition folgerichtig herausgerechnet. Die angegebenen Werte der N-Deposition beinhalten damit nur die natürlichen Werte ohne die durch Düngung eingebrachte Komponente. Wie hoch die Unterschiede der N-Einträge durch die Deposition mit und ohne Berücksichtigung der Düngung sein können, wird in der Tabelle 1-3 dargestellt. Ein extrem hoherWert von 121kg N ha-1 im Jahr 2008 auf der BDF 33 (Tabelle 1-3) spiegelt einen sehr hohen Eintrag durch die Düngung im Form vom KAS 27 wider. Die Ausbringung erfolgte im April, weshalb in dieser Zeit alle drei Bulk-Gefäße hohe Gehalte an Stickstoff zeigten. Die wiederum gleichen N-Einträge mit und ohne Düngung z. B. der BDF 12 im Jahr 2006 und BDF 43 im Jahr 2011 sind mit der Stilllegung von Flächen in den jeweiligen Jahren zu erklären. t{i0 123 Tabelle l'3: N-Depositionseintrag (kg/ha) bei Bulk-Messungen mit und ohne Direkteintrag von N-Düngemitteln lm bisherigen Messzeitraum konnten auf den BDF ll einige besonders extreme Witterungserscheinungen studiert werden: eín sehr zeitiger Frühlingsanfang im Jahr 2012 und längere Schneebedeckungen 2013, extrem hohe Niederschläge in den Jahren 2007 und 2013 im Gebirge und ein trockenes Jahr 2006 für Mittel- und Ostsachsen. Die Auswirkung dieser extremen Witterungserscheinungen auf die N-Depositionen wurden untersucht, jedoch konnten keine Zusammenhänge festgestellt werden. Einen größeren Einfluss auf die Höhe der gemessenen N-Einträge scheinen unmittelbar davor stattfindende Niederschläge und/oder eine hohe Luftfeuchtigkeit sowie niedrige Lufttemperaturen zu haben. 1.3.4 Stickstoff-Düngergaben auf den BDF Für die BDF wurden die Summen der mineralischen und organischen N-Düngung für die Jahre 2OO2 bis 2013 ermittelt. Die Daten stammen aus den Bewirtschaftungsangaben, die die Menge, Art und den Zeitpunkt der Düngung beinhalten. Das Regime der Düngergaben kann auf der Basis der dreijährigen Mittel (Abbildung 1-9) wie folgt klassifiziert werden: I Flächen mit stetig sehr niedriger durchschnitflicher N-Zufuhr < 30 kg N ha-1a-1 I Flächen mit stetig hoher durchschnittlicher N-Zufuhr > 130 kg N ha-1a-1 I Flächen mit steigender Tendenz des dreijährigen Mittels bei der N-Zufuhr Der durchschnittliche Wert der mineralischen Düngergaben lag in diesem Zeitabschnitt bei g8 kg N ha-1a-1 und liegt damit unter dem Wert von 127 kg N ha-1, die Rerrurcre & Wunas (2012) auf sächsischen Dauertestflächen für das Jahr 2010 feststellten. Damit entspricht der Mineral-N-Einsatz den mittleren Aufr¡randmengen für Gesamtdeutschland (lVA 2014) von 98,9 kg N ha-1 im Jahr 2013. Der durchschnittliche Wert der N-Zufuhr aus organischen Düngergaben auf den BDF betrug im Untersuchungszeitraum 24 kg N ha-1a-1. Jahr BOF 12 mit I ohne BDF 23 mít I ohne BDF 24 mit ohne BDF 33 mít I ohne BDF 43 mit I ohne 2005 17 10 20 5,7 18 10 21 12 2006 8,1 8,1 20 12 12 9,8 29 9,6 49 12 2007 14 9,1 11 10 52 9,4 36 12 21 11 2008 9,6 9,6 11 11 12 10 121 12 28 12 2009 14 8,7 12 12 28 9,3 23 9,9 45 12 2010 23 8,9 11 I,B 11 9,9 24 10 17 9,4 2011 23 9,3 15 9,8 11 10 24 9,3 11 11 2012 23 9,6 8.5 8,5 13 9,2 20 9,3 9,8 8,8 20't3 7.1 5,9 9,2 8,6 22 7,0 BO 10 124 a-ì o O o I I \i ( Dreijährige Mittelder N-Düngergaben auf den BDF (-) stetig niedrig - 11 BÐF O steigend - 15 BDF O stetig hoch - 29 BDF Abbildung 1-9: Dreijährige Mittel der Stickstoff-Düngergaben auf den BDF für den Zeitraum 2002-2013 lnsgesamt wurden in der Zeit 2002-2013 auf 29 stetig hoch gedüngten Flächen durchschnittlich 156 kg N ha-1a-1 durch die organische und mineralische Düngung aufgebracht. Der durchschnittliche N-Dünger-Eintrag auf den Flächen mit steigendem Düngerregime betrug 126 kg N ha-1 im Jahr. 1.3.5 Stickstoffbilanz Die Stickstoffbilanzen (einfache Flächenbilanz, nach DüV) bzw. -salden wurden auf der Basis der Stickstoff- Einträge (Summe der mineralischen und organischen Düngung) und der Stickstoff-Entzüge (Abfuhr über pflanzliche Ernteprodukte) für die Jahre 2002 bis 2013 ermittelt. Bei der organischen Düngung wurden die Ausbringungsverluste abgezogen. Zu den Zufuhren über die organischen Düngermittel zählen auch die N-Einträge infolge der Beweidung. Sie spielen mengenmäßig jedoch eine untergeordnete Rolle. lm Ergebnis konnten deutliche Unterschiede der kumulativen und durchschnittlichen jährlichen Stickstoffsalden für den Zeitraum 2002-2013 auf den BDF ausgemacht werden, wobei die positiven Salden überwiegen (vgl. Abbildung 1-10 und Tabelle 1-4). lnsgesamt stehen 36 BDF mit positivem N-Überschuss 19 BDF mit negativen N-Bilanzen gegenüber. Für die Jahre 2002 bis 2013 wurde über alle BDF ein durchschnittlicher positiver kumulativer N-Saldo von 217 kg N ha-1 ermittelt (entspricht 18 kg N ha-1 Saldo pro Jahr), wobei die Schwankungsbreite der kumulativen N-Salden zwischen - 1.270 und + 1.460 kg N ha-1 liegt (entspricht - 106 bis 122kg N ha-1 Saldo pro Jahr). 125 N-Saldo in kg/ha/Jahr C <=Q O >0bis<60 O >=60 Abbildung l-10: Jährliche durchschnittliche Stickstoffsalden auf den BDF in den Bodengroßlandschaften für den Zeitraum 2002-2013 Für Sandböden kann bereits ein jährlicher geringer positiver Stickstoffsaldo ein Gefährdungspotenzial für die Verlagerung des Stickstoffs mit dem Sickerwasser darstellen. Bei Lössböden kann aus einem jährlichen geringen positiven Saldo ein Stickstoffdepot entstehen, das einerseits für verfügbare Stickstoffvorräte für die Pflanzen sorgt, anderseits aber (falls es nicht genutzt wird) als Stickstoffquelle, vorwiegend als Nitrat, für das Sicken¡vasser dienen kann. Weil die Sickerwasserraten in den Lössböden niedrig sind, wird sich die Stickstoffverlagerungsfront normalenrueise langsam in die unteren Bodenhorizonte bewegen. Bei extremen Ereignissen, wie sehr starken und länger anhaltenden Niederschlägen oder aber intensiver Schneeschmelze und daraus resultierender massiver Sickenruasserbewegung kann es zu einer raschen Stickstoffverlagerung kommen (Kapitel 1.3.6). Ein ähnliches Verlagerungsverhalten weist der Stickstoff in den BDF der Berg- und Hügelländer auf, weil diese Böden in der Regel ein hohes Rückhaltevermögen besitzen (vgl. Bnnrn etal.2013) und in der Lage sind, ein Stickstoffdepot aufzuba uen. 126 Auswerteeinheit (gruppierte BGL, siehe Tabelle 1-2) Anzahl BDF insgesamt Saldo Mínimum kgN ha-1 a-1 Saldo Mittelwert kgN ha'l a'1 Saldo Maximum kgN ha'1 a'1 Anzahl und Anteil der BDF mit positivem Saldo Anzahl und Anteil der BDF mit positivem Saldo größer 60NkgN ha-r a-r Anzahl und Anteil der BDF mit positivem Saldo in GWn ¡tratbelasteten Gebieten Anzahl und Anteil der BDF mit positivem Saldo 60NkgN ha'1 a'' in GWnitratbelasteten Gebieten alle BDF 55 -85 l5 92 35 !64Ta 7 42Oo/" der positiven Salden 1O 4 29 o/o der positiven Salden 1 !14 o/o der positiven Salden >60 N kg ha-1a-1 Auen B -85 5 53 5e63% 040% der positiven Salden 1420o/o der positiven Salden O 40o/o der positiven Salden >60 N kg ha-la-l Sand B -29 30 86 6 A75o/o 2 !33o/o der positiven Salden 2 233% der positiven Salden 1450o/o der positiven Salden >60 N kg ha-1 a-1 Löss 20 -62 22 92 14 4 70 o/a 3 !21 Vo der positiven Salden 7 450% der positiven Salden O 20o/o der posiiiven Salden >60 N kg ha-1 a-1 Berg/Hügel 19 -85 7 88 10453% 2 A20o/o der positiven Salden 04 0% der positiven Salden 0a0% der positiven Salden >60 N kg ha-l a-1 Tabelle 1-4: Die Verteilung der durchschnittlichen jährlichen N-Salden für die Jahre2002-2013 in den BDF, gruppiert nach Bodengroßlandschaften (BGL) Drei BDF der 14 BDF-Standorte (Tabelle 1-4) der BGL ,,Löss" mit positiven Stickstoff-Bilanzüberschüssen weisen ein Saldo von > 60 kg N ha-1a-1 auf. Sieben BDF mit positiven Stickstoff-Bilanzüberschüssen dieser BGL befinden sich in GW-nitratbelasteten Gebieten. Weiterhin liegen zwei BDF der sechs BDF-Standorte der BGL,,Sand" mit positiven Stickstoff-Bilanzüberschüssen in GW-nitratbelasteten Gebieten, davon hat eine BDF ein positives Saldo von größer 60 kg N ha-1 a-1. ln der BGL ,Auen" liegt eine BDF mit positivem Stickstoff- Bilanzüberschuss in GW-nitratbelastetem Gebiet. lm Zeitraum 2002-2013 stehen den 64 % der BDF mit positiven Stickstoff-Bilanzüberschüssen 36 % der BDF mit negativen Stickstoffbilanzen nach Düngeverordnung gegenüber. Die BDF in den BGL ,,Sand", ,,Löss" und ,,Berg/Hügel" haben jeweils einen Anteilvon ca.20-30 % an jährlichen positiven N-Salden > 60 kg N har. Für den Zeitraum von 12 Jahren konnte ein maximaler kumulierter Wert von 1.460 kg N ha-1 St¡ckstoffüberschuss ermittelt werden. 127 BDF !öss 50 (! 140E 2 o¡å30 g ort3zo¿f 6 t .e 10 r^ 6or rltc IOF BûF Sand Auen 2042*2004 200F2007 2008-2010 2011-2013 Abbildung l-11: Entwicklung der dreijährigen Mittelwerte der Stickstoffsalden auf den BDF für den Zeitraum 2002-2013 Abbildung 1-11 zeigt die Entwicklung der Stickstoffsalden (3-jähriger Mittelwert) der BDF für den Zeitraum 2002-2013. Es ist zu erkennen, dass alle BDF einen deutlichen Anstieg der N-Salden aufirueisen. Für BDF gruppiert nach Bodengroßlandschaften ist dieser Trend, wenn auch in unterschiedlichen Größenordnungen, ebenfalls festzustellen. lnsgesamt stieg der durchschnittliche N-Saldo der BDF in diesem Zeitraum um ca. 30 kg ha-1 a-1. lnsbesondere die BDF auf Lössstandorten zeigen mit fast 50 kg ha-1 a-t die höchsten Anstiege der N-Salden. Gerade vor dem Hintergrund einer Stickstoffminderungsstrategie sind hier weitere Zeitmessreihen zwingend notwendig, um diese negativen Trends weiter zu beobachten und wirksame Vorbeuge- bzw. Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. 1.3.6 Stickstoffauswaschung durch Sickerwasser Zur Ermittlung des Stickstoffaustrags mit dem Sickenruasser wird an den fünf BDF-Il-Standorten (Abbildung 1- 12) in unterschiedlichen Tiefen Sickenrasser mittels Saugkerzen gewonnen (Abbildung 1-3). Alle Messergebnisse zeigen, dass der Stickstoff im Sickerwasser fast ausschließlich als Nitrat vorliegt. Die Ammoniumwerte liegen fast immer im Bereich der Nachweisgrenze und damit um den Faktor bis 6.000 unter den Nitratwerten. Die mittleren jährlichen Nitratkonzentrationen des Sickerwassers an der Unterkante des effektiven Wuzelraums (vgl. Bnnrn et al. 2013) schwanken mit Werten zwischen 10 mg/l und 300 mg/l (Abbildung 1-12 und Abbildung 1-13) sehr stark und sind ganz offensichtlich durch regionale, substrat- und bewirtschaftungsbedingte Faktoren geprägt. So wurde z. B. auf der BDF 43 in den Jahren 2004 und 2005 Klee angebaut und entsprechend wenig gedüngt (Tabelle 1-5)bzw. erfolgte die N-Fixierung durch den Klee. lm Jahr 2011 erfolgte eine Stilllegung der Fläche ohne Düngung. 0 -10 -20 128 ,1,,1,,,1h Þ ts o2 IoN Abbildung 1-12: Zeitliche Entwicklung der jährlichen mittleren Nitrat-Gehalte im Sickerwasser an der Unterkante des effektiven Wurzelraums der BDF ll Dementsprechend verringern sich die mittleren Nitratgehalte im Sickerwasser in diesen Zeiträumen deutlich. Die BDF 12 war bis 2007 nicht ackerbaulich genutzt und wurde von 2007 bis 2012 mit Ackergras bzw. Winterroggen bestellt. ln der Zeit der ackerbaulichen Nutzung wurden auch höhere mittlere Nitratkonzentrationen in 150 cm Tiefe gemessen. Bewirtschaftung und Düngergaben spiegeln sich sowohl in den Nitratkonzentrationen des Sickerwassers unmittelbar nach der Düngung (Abbildung 1-14) als auch in der Höhe der mittleren jährlichen Gehalte (Abbildung 1-13) wider. lm Fall der BDF 23 kann man die stets niedrigen mittleren jährlichen Nitratgehalte im Sickerwasser mit den Substrateigenschaften und/oder mit der Höhe und Aktivität der mikrobiellen Gesellschaft des Bodens erklären. Die BDF 23 besitzt den höchsten Rang an mikrobiellem Potenzial, der anhand mehrerer untersuchter mikrobieller Parameter (MAcHULLA & Bnnru 2004) charakterisiert wird. An dem Standort der BDF 23 hat sich eine biomassereiche effiziente Mikrobenzönose etabliert, die die standorttypischen bodenökologischen Eigenschaften und die Bewirtschaftung der BDF 23 widerspiegelt. l2e Þ! E o E oI rg .Ëz 300 250 200 150 100 50 ltrôrof\@olOF{N(flrlOOOOOOT{F{Fl?lr<()oÕoeo('ooo0 .\¡NNl\¡NôIÑô¡ô¡.\¡N r BDF 12 N BÐF 23 [ BDF 24 T BDF 33 T BDF 43 Abbildung 1-13: Mittelwerte der Nitratgehalte im Sickerwasser an der Unterkante des effektiven Wurzelraums der BDF Tabelle l-5: Jährlicher Stickstoffeintrag in kg/ha auf die Flächen durch Düngung lm Detail zeigen die Nitratgehalte im Sicken¡vasser eine ausgesprochen hohe Dynamik: sie schwanken zwischen < 50 mg/l und > 1.000 mg/l (Beispiel BDF 43, siehe Abbildung 1-14). Ein Zusammenhang zwischen dem Zeitpunkt der Düngerausbringung und dem Anstieg der Nitratkonzentration im Sicken¡vasser ist mehr oder weniger auf allen BDF ll zu beobachten (2. B. BDF 43, Abbildung 1-14). Selbstverständlich beeinflussen auch die Substrate das Auswaschungsverhalten des Nitrats erheblich: Düngergaben auf leichten Sandböden schlagen sofort auf die Nitratgehalte des Sickenruassers durch, während tiefgründige Lössböden (hier gibt es so gut wie kein Sickenruasser, dementsprechend kann Nitrat nur selten ausgewaschen werden) oder auch stark schluffig{onige Böden das Nitrat ganz offensichtlich akkumulieren können. Bei extremen Ereignissen wie sehr starken und länger anhaltenden Niederschlägen (Abbildung 1-15) oder aber intensiver Schneeschmelze (Abbildung 1-16) und daraus resultierender massiver Sicken¡¡asserbewegung sowie Überschwemmungsereignissen steigt die Nitratkonzentration im Sickenruasser sprunghaft an. Eine starke Nitratverlagerung ist die Folge. 0 BDF 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 20't3 't2 s 126 s s S 7B 108 83 78 78 51 s 23 118 't90 32 108 221 265 109 125 205 92 39 393 24 65 79 185 140 80 120 92 232123 80 204 s 33 119 70 178 59 59 59 132 86 59 131 150 70 43 135 S 54 106 108 185 135 178 122 S 161 189 130 250 o 2oo * E E E6 ¡.50 .Ê E rù G100 ì IUJ ru oôsoF = -IJC)O ; Düngung Abbildung 1-14: Dynamik des Nitrats im Sickerwasser am Beispiel der BDF 43 Entsprechende Beispiele sind in Tabelle 1-6 und Abbildung 1-15 fürein Starkregenereignis und in Tabelle 1-7 und Abbildung 1-16 für starke Schneeschmelze für die BDF 43 dargestellt. Tabelle 1-6: Nitratkonzentration im Sickerwasser der BDF 43 für den Zeitraum 19.07.2005 bis 29.08.2005 I I I t lrl I .l lrrl I t I L J h I t I lr il rl l¡ r, ü t Abbildung 1-15: Starkregenereignisse zwischen 19.07. und 29.08.2005 (Stundensummen) auf der BDF 43 lo00 800 60{¡ 40û 20å U ó ñ É E¡H 6! 0o ro ro ro ro lD r0 ro € € ro 1¡' È F f\ F l\(¡ (t o (' ct o c) o o ct ê (5 o o ct eooo()()ooctcê()ctoctool\¡ N N ô¡ N N l\¡ ñ¡ N l\¡ N (\¡ N N l\l N N ú C ¡ô rO È O gì O Ê{ N Fa r\¡ m t' uìOOeOOOgOT{F{F{OOOOO F{ r{ r{ d r.'l r{ r-a r{ d d r{ -{ rl -{ d Fleoe0000000000000 t2 E10 Eet?6 o bô Ë4 tûùr,ttl 3 0 rJì rô rll lr! rrl rtl rtt rJì rjl ln rn rnc,ooooooooooooooooooooooorycY.!ryr!ô,1 ryf!q¡.-,¡ryî! elNm oú g z 50 i) rt lrr t tt t^ t ç a a e , T, l} a, ì t -i aaaa(} rrl aa a a ---4 a l} ¡.I a] ç !} i} '-:u ît t) a aIa ç 1 aa Ita a25 0 a a l} l} -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 N-Bilanz lkc N/hal Abbif dung 2-11: Zusammenhang zwischen mittlerer jährlicher N-Bilanz und dem mittleren Herbst- Nitratstickstoffgehalt von 1.000 DTF im Boden im Zeitraum von 1992-2014 = O,1185x + 71,994 R2 =0,0276jl ..''lí.. l4e lnsgesamt ist die Entwicklung aufgrund der abnehmenden N-Bilanzen der letzten vier Jahre (Tabelle 2-2) positiv zu werten. Jedoch zeigen die konstant hohen Nitratgehalte im Boden, dass weitere Untersuchungen zur Stickstoffdynamik im Jahresverlauf erforderlich sind. So ist es denkbar, dass mit der nachgewiesenen Steigerung der Erträge auch mehr Ernte- und Wuzelrückstände anfallen (vor allem bei Raps). Durch die verbleibenden Nebenprodukte ist zum Zeitpunkt der N.¡n-Untersuchung im Herbst mehr Stickstoff organisch gebunden und wird bei der Messung nicht erfasst. Dieser Stickstoff wird während der wirksamen Mineralisationszeit nach und nach freigesetzt und kann dann mit Sickerwasser ausgetragen werden. ln diesem Fall verschiebt sich lediglich der Nitrataustrag im Jahresverlauf. ln diesem Zusammenhang stellt sich als Begrrindung auch die Frage nach der Entwicklung der Humusversorgung auf den Flächen. Eine Bilanzierung der Humusversorgung könnte hier weitere Aufschlüsse geben. Darüber hinaus sind Auswertungen zum C/N-Verhältnis der organischen Bodensubstanz, die aus entsprechenden Bodenbeprobungen ermittelt werden können, ebenfalls hilfreich. Eine Ausweitung im C/N-Verhältnis würde beispielsweise bei gleicher Mineralisation weniger Stickstoff freisetzen. Die vorliegenden Ergebnisse der Nr¡n-Untersuchungen im Boden unterstützen die Vermutung, dass die landwirtschaftlich genutzten Flächen trotz zurückgehender N-Überschüsse weiterhin als Hauptverursacher für die zu hohen Stickstoffeinträge in Frage kommen und maßgeblich an der Überschreitung der Umweltqualitätsnormen in den Gewässern beteiligt sind. Durch die vorgesehene Novellierung der DüV, eine gezielte Greening -Umsetzung, die angebotenen flächenbezogenen und investiven Fördermaßnahmen sowie den künftigen Wissenstransfer wird versucht, bestehende Potenziale in dieser Hinsicht auszuschöpfen. Um die Zusammenhänge zwischen aktueller Bewirtschaftung und den tatsächlichen N-Austrägen aus der Bodenzone aufzuklären , bedarf es weiterer intensiver Forschungen, insbesondere zur N-Dynamik im Boden. Dadurch können sowohl Verbesserungen bei der Erstellung einer angepassten und zielorientierten Düngungsempfehlung erreicht als auch geeignete Maßnahmen zur Vermeidung von Stoffausträgen nach der Ernte abgeleitet werden. Geeignete Modelle, die diese Vorgänge plausibel und reproduzierbar abbilden und bereits im LfULG erfolgreich eingesetzt wurden, können dabei wertvolle Unterstützung leisten. 150 3 Monitoring auf forstlichen Dauerbeobachtungsflächen Dr. Henning Andreae, Frank Jacob; Staatsbetrieb Sachsenforsf 3.1 Zielstellung und Konzeption lm Rahmen der seit 1979 bestehenden so genannten Genfer Luftreinhaltekonvention (Convention on Longrange Transboundary Air Pollution, UN-ECE CLRTAP) wurde 1985 auf dem Höhepunkt der Waldschadensdebatte das ,,lnternational Co-operative Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests (lCP Forests)" ins Leben gerufen. Dieses, unter deutscher Leitung arbeitende internationale Kooperativprogramm hat das Ziel, grenzüberschreitend die Luftbelastung und deren Auswirkung auf die ökosystemare Struktur und Funktion von Wäldern zu überwachen und damit auch internationalen Berichtspflichten zu dienen (Bolre et al. 2008). Dazu wurde ein zweistufiges Monitoringsystem entwickelt, das aus einer flächendeckend auf einem systematischen Raster basierenden (Wald- und Bodenzustandserhebung, international ,,Level l") und einer fallstudienartigen Ebene mit hoher Erhebungsintensität (intensive Dauerbeobachtungsflächen, international : ,,Level ll") besteht (vgl. Waldzustandsbericht 2009). Die letztgenannte Ebene entspricht der Definition der medienübergreifenden, ökosystemaren Umweltbeobachtung nach Scnör.¡THALER et al. (2004). Seit Anfang 2014 ist das forstliche Umweltmonitoring als Länderaufgabe im Bundeswaldgesetz verankert. Derzeit wird von Bund und Ländern eine Durchführungsverordnung erarbeitet, die den Umfang der Erhebungen und die einzusetzenden Methoden auf Basis des Handbuchs des ICP Forests (icp-forests.neVpase/icp-forests-manual) festlegt. Nach dem ,,Abschalten" der schwefelbetonten Bodenversauerung in Sachsen 1996 (SMUL 1996) ist seit fast zutei Jahrzehnten der Eintrag eutrophierender Stickstoffverbindungen in Waldökosysteme neben Ozon das wichtigste Thema, nicht nur im Rahmen der forstlichen Umwelt- und Bodenmonitorings. So widmet sich der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU 2015) in einem aktuellen Sondergutachten den Lösungsstrategien für dieses drängende Umweltproblem. Bereits WoLFF & Rlex (1997) beschrieben Diskrepanzen zwischen den angesprochenen morphologischen Humusformen und den bei der Bodenzustandserhebung im Bund festgestellten , oft verengten C/N-Verhältnissen, die nicht mehr den tradierten Werterahmen der Standortkartierung entsprachen. Gleiches bestätigten RABEN et al. (2004) für Sachsen in der regionalen Auswertung verdichteter BZE-Messwerte. Eine Fachgruppe forstlicher Umweltforscher befasste sich im Auftrag des BMELF (2000) entsprechend mit Kennwerten zur Charakterisierung auch des Gefährdungspotenzials durch die Stickstoffsättigung von Waldökosystemen, einer zuerst von Asen et al. (1989) postulierten These. ln einer europäischen Studie von MRcDoTALD et al. (2002), in die auch sächsische Flächen einbezogen waren, wurden Zusammenhänge zwischen dem Stickstoffstatus von und dem Nitrataustrag von Waldökosystemen diskutiert. Zwischen Stickstoffdeposition und Nitrataustrag wurden signifikante Beziehungen bestimmt, wenn das Humus -C/N-Verhältnis < 25 war. Starker Austrag von Nitrat wurde bei Boden-pH-Werten > 4,5 und N-Einträgen über 30 kg pro Hektar detektiert. Bei der Umsetzung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie nahm man andererseits den Wald als vergleichsweise wenig mit Stickstoff befrachtetes Ökosystem wahr, das aufgrund seines Flächenanteils - in Sachsen etwa 28 % - für sauberes Grund- und Oberflächenwasser sorgen könnte (Zwetc et al. 2006). Das europäische Natura-2OOO-Programm nimmt ebenfalls aus vegetationsökologischer Sicht Stickstoff in den Fokus, wenn im Rahmen der 2013 von den Mitgliedstaaten geforderten Berichterstat- 151 tung nach Artikel 17 der Natura-2000-Verordnung der Europäischen Kommission auch eine diesbezügliche Risikoabschätzung zur potenziellen Gefährdung von Waldlebensraumtypen gegeben werden muss. lm Rahmen des EU-Projekts ,,COST 729" zur Stickstoffdeposition in Natura-20O0-Gebieten wurde empfohlen, das unter der Genfer Luftreinhaltekonvention entwickelte Prinzip der kritischen Belastungsraten (,,Critical Loads", kuz CL) als wissenschaftlich etablierte Methode zu ven¡renden. Die bisherigen Erkenntnisse des forstlichen Boden- und Umweltmonitorings können nun zu einer qualifizierten Einschätzung beitragen, wie Stickstoffeintrag im Kanon der auf Lebensräume einwirkenden Belastungen für die momentane Struktur und Funktion (pressures to current structure and function) oder gar als mögliche Bedrohung zukünftiger Entwicklung (threat to future prospects) der Waldökosysteme zu bewerten ist. lm Folgenden werden dazu Auswertungen aus Teilbereichen aktueller Erhebungen des forstlichen Umweltmonitorings präsentiert. 3.2 Untersuchungsumfang und -methodik Das forstliche Umwelt- und Bodenmonitoring in Sachsen kann mit der regionalen Umsetzung des Monitoringkonzepts über ein flächendeckendes Rasternetz von 283 wiederholt beprobten Standorten (1992-1997; 2006-2014) und acht intensiv stoffhaushaltlich bemessenen Dauerbeobachtungsflächen (Ersteinrichtung 1993-2001) im Level ll-Programm fundierte Aussagen zu Status und Dynamik des Stickstoffhaushaltes und seiner Wirkungen auf sächsische Wälder geben. Feldaufnahmen und Probengewinnung der BZE-Wiederholung (Level l) hielten sich an die Vorgaben der Arbeitsanleitung für die zweite bundesweite Bodenzustandserhebung (BMELV 2006), für die Level ll-Flächen galt weitgehend das ICP Forest Manual. Die Laboranalysen wurden nach dem Handbuch für Forstliche Analytik (GAFA 2014) durch Vorgaben des ICP-Forests Manuals ergänzt. 3.2.1 Messnetz der Bodenzustandserhebung Die Bodenzustandserhebung im sächsischen Wald (BZE) ist Teil der europa- (16 x '16 km) und bundesweiten (8 x I km) systematischen Stichprobeninventur zur Erfassung des Wald- und Bodenzustandes. lm Rahmen der bundesweiten Ersterhebung wurden 1992 in Sachsen 68 Punkte im I x 8-km-Raster aufgenommen. lm Zuge der Wiederholungsaufnahme von 2006 bis 2008 erhöhte sich die Anzahl der BZE-Punkte auf 77 (Abbildung 3-1, rote Punkte). Bereits kuz nach der bundesweiten Erstaufnahme wurde das Raster der BZE-Punkte aus statistischen Gründen 1996/97 auf das Vollerhebungsnetz im 4 x 4-km-Raster verdichtet (Abbildung 3-1, blaue Punkte). Die Ergebnisse der Ersterhebung wurden in BARTH etal. (2001) und RRarÌ.¡ etal. (2004) publiziert. Für eine landesweite Auswertung liegen nach der Wiederholungsbeprobung dieser Standorte 2012 (Bergland) und 2014 (Tief- und Hügelland) umfangreiche aktuelle Analysedaten von 281 Punkten vor. 152 ¡ -{ðr,-,,' ,.at o a a oooooa oo aoo '.,.1. ':';a oo aa Lcipzi!l ao O I¡üra o o a ¡¡SG Kiinrqsflriieker Heid {ìoiì schlr de a c ."-i ì ,,ol'..,,'_i.l' Oo Ia o oo It) 'Oa Oberlausil¡ 'a a oao aI ao oaNe s1 ¡dlooo a O Os¡r" O t¡enlrerg o aór a O BZE Punkte im 16 x 16 km Raster O BZE Punkte im I x B km Raster O BZE Punkte im 4 x 4 km Raster - Forstbezirksgrenze Forstbezirk und Bäre¡re¡s Großschutzgebiete -2^ elo" $* Waldfläche a Che¡nnìtz ooo o o Plãu a a "noa a aoao Abbildung 3-1: Messnetz der Bodenzustandserhebung im Wald nach St¡chprobenrastern lm Mittelpunkt der lnventur stand die Beprobung des Bodens, getrennt nach Humusschicht und Mineralboden. Dies erfolgte an acht Satellitenpunkten um den Mittelpunkt herum in einem Abstand von 10 m in alle Hauptund Nebenhimmelsrichtungen. Zwischen Erst- und Zweitinventur wurden die Satellitenpunkte um 10 gon (o 9') auf der Kreisachse versetzt. Die Beprobung der Humusschichten erfolgte mit einem Edelstahlstechrahmen (20 x 20cm), die der Tiefenstufen des Mineralbodens (0-5cm,5-10cm, 10-30cm,30-60cm, 60-90cm,90-140cm und 140-200 cm) mit Hilfe von Rammkernsonden. lm Rahmen der ersten Aufnahme (BZÊ 1) wurde an eigens angelegten Profilgruben der Bodentyp nach den Vorgaben der bodenkundlichen Kartieranleitung (KA4/KAS) und zusätzlich die Standortform nach dem ostdeutschen Standortkartierungsverfahren angesprochen. Gleichzeitig erfolgte als Grundlage zur Ermittlung der Elementvorräte pro Tiefenstufe die Entnahme von Stechzylindern zur Bestimmung von Trockenrohdichte, Feinbodenanteil und Feinbodenvorräten . Flankierend wurden Blatl bzw. Nadelproben aus der oberen Lichtkrone der Waldbestände entnommen, um den Nährstoffstatus der Bäume zu ermitteln. Die Probenahme erfolgte an jeweils drei Bäumen der Baumarten Fichte, Kiefer, Lärche, Tanne, Eiche, Buche, Birke, Ahorn, Esche und Hainbuche in unmittelbarer Umgebung (Radius: 30 m) des BZE-Mittelpunkts. 3"2.2 Messnetzderintensiven Umweltbeobachtung Seit 1993 wurden sukzessive an fünf Fichtenstandorten und an jeweils einem Buchen- (Nationalpark/Bad Schandau), Eichen- (Colditz) und Kiefernbestand (Laußnitz) Dauerbeobachtungsflächen eingerichtet. Alle fettgedruckten Stationen in Tabelle 3-1 sind Bestandteil der ,,Verordnung über Erhebungen zum forstlichen Umweltmonitoring (ForUmV)". Diese regelt seit Anfang 2014 die verpflichtende Durchführung des forstlichen Umweltmonitorings in Deutschland. 153 Tabelle 3-1: Kurzbeschreibung der sächsischen Dauerbeobachtungsflächen im Wald Ziel der intensiven Erhebung ist die qualitative und quantitative Erfassung von Umweltfaktoren zur Klärung des Ursache-Wirkungs-Gefüges in Waldökosystemen. Wechselwirkungen zwischen Stoffeinträgen, Baumwachstum und Vegetationsentwicklung oder etwa dem Bodenzustand und der Baumernährung sind beispielhaft zu nennen. Dazu nötig sind auf unterschiedlichen Zeitskalen (kontinuierlich bis fünfjährig) und langfristig erhobene meteorologische, stoffhaushaltliche, vegetationsökologische, waldwachstums- und bodenkundliche Parameter. Die Messziele und die Lage der Flächen in Sachsen sind in Abbildung 3-2 und Abbildung 3-3, der Flächenaufbau einer Bestandesfläche in Abbildung 3-4 dargestellt. Ftächen-Nr. UNEGE/$.N lPläolrÞ . Wuohsgebiet Baumart FÞetan'{ocaltêr (20r0) Betrleb Bóit llöhe li. NN lrnl 1401 I 2001 Klingenthal Erzgebirge Fichte 97 07-1993 840 1402 I 2002 Olbernhau Erzgebirge Fichte 125 10-1994 720 1403 I 2003 Cunnersdorf Elbsandsteingebirge Fichte 1',t2 07-1993 440 1404 I 2004 Bautzen OberlausiÞer Bergland Fichte 't0l 07-1995 440 1405 / 2005 Laußnitz Düben-NiederlausitzerAltmoränenland Kiefer 108 l0-1994 170 't406 / 2006 ColdiE Sächsisch-Thüringisches Lösshügelland Eiche 63 07-1995 185 I 2010 Nationalpark/ Bad Schandau Elbsandsteingebirge Buche 67 09-1998 260 I 2011 Altenberg Ezgebirge Fichte 124 05-2000 745 8o&tþqFg i: :1: " Ftútd F rt |.,, âtÈ I I I Itl Messaufrau dsr acht brsüichon Dauerbeobachtungsllåchen in Sachsen : t, 1:a w " ,:.:.,ì.Ë.,Ii l. ,..t li' Abbildung 3-2: Messziele und Lage der intensiven Dauerbeobachtungsflächen in Sachsen 154 1.. t' f' [Rr Sffieintråge Bodenprofil Bodenlðeung Abbildung 3-3: lllustration der angewandten Messverfahren auf den acht Dauerbeobachtungsflächen (Level ll), Beispiel Laußnitz Jede Level ll-Fläche besteht aus einer Bestandes- und einer Freilandmessfläche in unmittelbarer Nähe (Entfernung < 2 km). Auf dem letztgenannten Flächentyp erfolgt in enger Anlehnung an die DWD-Standards die Erfassung der Meteorologie. Darüber hinaus werden Stoffeinträge ohne Waldeinfluss - ergänzend zur Kronentraufe und zum Stammabfluss auf der Bestandsfläche - gemessen. Die Luftqualität (Ozon, Ammoniak, Stickstoffdioxid) wird mittels Passivsammlern üben¡racht. Diesbezüglich angewandte Messprinzipien, Laboranalysen und Maßnahmen zur Qualitätssicherung sind im Waldzustandsbericht 2015 (SMUL2015) und in KALTZ et al. (2010) beschrieben. 155 ot 35) ke¡ne Messdaten forstliche Wuchsgebiete I triì c i.)r (.I ÐKlonÌeler 402010 Abbildung 3-12: Verhältnis von Kohlenstoff zum Stickstoff (C/N-Verhältnis) im untersten Humushorizont Oh auf den sächsischen Punkten der Bodenzustandserhebung. Bewertung nach AK Standortskartierung (2003) Die enge Kopplung zwischen C/N-Verhältnis, Humusform und Bestockung wird besonders deutlich bei einer Stratifizierung der BZE-Punkte nach der vorherrschenden Baumart am Punkt. Ein mittleres C/N-Verhältnis (16-20) findet sich vorwiegend auf Punkten mit Laubholzbestockung. Sowohl bei Eiche als auch bei Buche konnten durchschnittliche C/N-Verhältnisse von 19,2 ermittelt werden. Dies spricht für eine schnelle Umsetzung der eingetragenen Streu. Ein noch engeres Verhältnisse von Kohlenstoff zu Stickstoff mit 18,2 konnte 164 auf den Punkten mit sonstigen Laubbaumarten wie Ahorn, Hainbuche und Esche ermittelt werden. Typische Humusformen auf diesen Standorten wie Mull oder mullartiger Moder sind von einer hohen biologischen Aktivität geprägt. Anfallende Laubstreu wird sehr rasch mineralisiert und durch bodenbiologische Prozesse in den Mineralboden eingearbeitet. Die mittlere Verweildauer von Stickstoff in Pflanzenresten wird hierbei minimiert und steht dem aufstockenden Bestand nach kurzer Zeit wieder zur Verfügung. 180 160 1¿lO 120 1æ 80 60 40 to 0 mäßig eng mittel måßig weit weit s€hr weit(12-161 (16-20) (20-2s) (2s-35) (>3sl Abbildung 3-13: Klassifizierung der C/N-Verhältnisse im Humus der BZE-Standorte nach AK Standortsaufnahme (2003) Konträr zu den schnellen Umsetzungsprozessen auf Laubholzstandorten spiegelt das weite C/N-Verhältnis von 25,8 auf Kiefernstandorten eine langsamere Verarbeitung der Nadelstreu wider. Es bilden sich meist Humusauflagen mit einer geringeren Aktivität aus (2. B. Rohhumus). Bei der Betrachtung der räumlichen Verteilung innerhalb Sachsen wird die Dominanz der Kiefer in Nordostsachsen deutlich. Ein Großteil der untersuchten Punkte in diesem Wuchsgebiet ,,Düben-Niederlausitzer Altmoränenland " zeigt weite bis sehr weite C/N-Verhältnisse im Oh-Horizont. Diese Standorte sind daher als stickstoffarm zu charakterisieren. ln Abhängigkeit vom Substrat bilden sich sehr oft nährstoffarme Podsole aus (Abbildung 3-14). st! c 165 llùmusãuflðBe M¡neralbode¡ Abbildung 3-14: Aufteilung eines Waldbodens nach Humusauflage und Mineralboden am Beispiel eines Podsol 3.3.4 Entwicklung des Ernährungszustands der Hauptbaumarten an BZE- und Level-ll-Flächen Die Bewertung des Ernährungszustandes von Bäumen anhand von sogenannten Nadel- bzw. Blattspiegelwerten ist eine seit Jahrzehnten gängige und diagnostisch notwendige Praxis in Forstwirtschaft und Forstwissenschaft . Der Ernährungszustand stellt eine integrierende Zielgröße bei der Beurteilung von Standortbedingungen , Umwelteinflüssen (2. B. Bodenversauerung, Schwefel- und Stickstoffbelastung) sowie der Bodenschutzkalkung dar. Dabei werden die Gehalte einzelner Nähr- und Schadstoffe bzw. deren Verhältnis zueinander als I nd ikatoren der Nährstoffversorgung oder Schadstoffbelastun g gen utzt. lm Folgenden werden die Ergebnisse der seit 1995 an den forstlichen Dauerbeobachtungsflächen durchgeführten Ernährungsuntersuchungen den Ergebnissen der Rastererhebungen 2006 bis 2014 gegenübergestellt. An den DBF werden in Enveiterung der oben beschriebenen BZE-Methodik an jeweils neun fest markierten Bäumen der führenden Bestandesmitglieder Blatþ und Nadelproben aus der besonnten Oberkrone gewonnen. Die Untersuchungen auf den Punkten der BZE, die weitgehend mit denen der Waldzustandserhebung identisch sind, können mit einer epidemiologischen Studie verglichen werden, die aufgrund des Aufwands nur in größeren zeitlichen Abständen, aber dafür an einer großen Zahl von ,,Probanden" erfolgt. Die Stickstoffeinträge haben sich in den letzten zehn Jahren nur wenig verändert, sodass die so genannten kritischen Belastungsraten (= 6¡¡1¡."1 Loads) für eutrophierenden Stickstoff oft überschritten werden. Es besteht Anlass zur Sorge, dass dauerhafte Ernährungsungleichgewichte durch Stickstoffüberschuss entstehen, Schaderreger die lebenswichtigen Blattorgane leichter befallen, deren Funktionsfähigkeit einschränken oder sie ganz zerstören könnten. Abbildung 3-15 zeigt die Situation der Critical-Loads-Überschreitung an sechs ausgewählten Level-ll-Standorten anhand der für das Jahr 2009 regionalisierten Depositionsdaten des Umweltbundesamtes (Pineti 2). Diese werden aus den Monitoringdaten des Bundes und der Länder - in Sachsen 19 Stationen der Forst- und Umweltvenvaltung - sowie Emissionsinventaren zur Schadstofffreisetzung flächendeckend erzeugt (Burlrles et al. 201 1). 166 Baumaufnahme Humusb¡ndung r Den¡trifikation 25,O 20,o 15,0 10,0 5,0 0,0 II *"""""1-ooli."""'-'".rï"-'"'"""t 6 õ! 2 Ð! Abbildung 3-15: Kritische Belastungsraten (Critical Loads, CL) für eutrophierenden Stickstoff und deren Überschreitung 1CL-Überschreitung) durch die Deposition im Jahr 2009 an ausgewählten Level-ll- Standorten Sachsens ln Braun-, Grün- und Blautönen sind die langfristig ,,unkritischen" Stickstoffspeicherraten je Hektar und Jahr für die Waldbestände an den Level-ll-Standorten dargestellt. Bis auf Colditz überschreitet die Deposition an allen Beispielflächen die natürlichen Speichermöglichkeiten deutlich; in Colditz werden diese geringfügig unterschritten . Somit können definitionsgemäß langfristige Beeinträchtigungen des Waldes durch Eutrophierung nicht mehr ausgeschlossen werden. Die Wirkungskontrolle über die Auswertung der Ernährungszeitreihen an den Beständen der Level-ll-Flächen (Abbildung 3-16) belegt seit Beginn der Erhebungen im Jahr 1995 bei Fichte und Kiefer (Laußnitz) trotz der nahezu stabilen Einträge eine Abnahme der Stickstoffgehalte von überreicher auf normale Versorgung. Hier ist auch stets ein Gehaltsgradient von den fotosynthetisch besonders effektiven jungen zu den älteren Nadeln gegeben, der wie oben beschrieben, auf eine unbedenkliche Ernährungssituation hinweist. Der eingetragene Stickstoff scheint noch im Wachstum der Bestände verwertbar zu sein. Die Buchen (dunkelgrün) und Hainbuchen (hellgrün) in Bad Schandau/Nationalpark hingegen zeigen seit 2001 keinen Trend. Die Eichen in Colditz aber liegen in allen Jahren über dem oberen Normalbereich von 26 mg Stickstoff je Gramm Blattmasse, sind also stets ,,überernährt". Dies deutet auf eine Prädisposition der Eichen für Schädlingsbefall hin. lm Jahr 2011 machte dann auch Kahlfraß die Beerntung der Eichen unmöglich und im Jahr 2012 waren insbesondere in dieser Region auch größere Eichenflächen durch,den Frostspanner befallen. 167 Legcndê - àlhf l1êr NdRitshnt¡ñryBrãtler rtrhr!fi f¡ådcrt,,¡í!j¡ne ?l¡hñqc. Àlsd.if rhrq;$i ûL\x.. N¡tir'¡'14{r!¡ ù¡ldrer f]snElb{j¡etcl r¡n.:j¡q1,ìr{¡ Vcln{ÊÌrrilrc,.h tl Irillflrr llllttrrtt lfltrtr N¿r.orn¡Þark ¡, i,,.,. ':,,,r.-- lllllllur ) llllil rrrtlllllltrrr Abbildung 3-16: Zeitliche Entwicklung der Stickstoffernährung (mg/g) an den acht sächsischen Messflächen des intensiven forstlichen Umweltmonitorings (Level ll) zwischen 1995 und 2013 lm Rahmen der Zweiten Bodenzustandserhebung erfolgte die Entnahme von Blatt- und Nadelproben auf Bundesebene (2006)sowie zu Verdichtungszwecken 2012 (Hügelland und Mittelgebirge)und 2014 (Tieftand). lm Weiteren werden nur die Ergcbnisse für die Hauptbaumarten Fichte, Kiefer, Buche und Eiche dargestellt. Bei den Nadelbaumarten erfolgt lediglich die Darstellung und Bewertung des aktuellen Nadeljahrganges. Tabelle 3-3: Deskriptive Statistik zur StickstoffversorgunS (mS N pro g Trockenmasse) der Hauptbaumarten im Rahmen der BZE 2 im Wald für sächsische Standorte Aufgrund von mehreren Baumarten pro BZE-Punkt flossen ingesamt 338 Blatt- und Nadelproben in die Auswertung der Stickstoffversorgung der Waldbäume ein (siehe Tabelle 3-3). Mit fast 80 % wird dieser Stichprobenpool erwartungsgemäß durch die Nadelbaumarten Fichte und Kiefer dominiert. Die höchsten mittleren Stickstoffgehalte wurden in den Assimilationsorganen der Eiche, gefolgt von Buche, Kiefer und Fichte gemessen (27>22>17>15 mS/S).Die niedrigsten und die höchsten N-Gehalte wurden an einem Kiefernstandort im Vogtland bzw. im Düben-Niederlausitzer Altmoränenland ermittelt. Die Erhebungen an den Level-ll-Flächen im Jahr 2013 mit 12,2 (Klingenthal) bis 14,9 mg/g (Bautzen) bei den Fichten, Gehalten von 17,8 mg/g bei der Kiefer, 22,7 mglg bei der Buche und 27,7 mg/g am Eichenstandort passen sich gut ein. Baumart Anzahl Min Median Mittelwert Max Fichte 148 10,9 14,9 15,0 19,5 Kiefer 117 10,2 't7,2 17,6 41,5 Buche 33 18,2 22,4 22,5 27,5 Eiche 40 21,8 27,4 27,4 32,8 168 lnsgesamt deckt sich die regionale Verteilung der Versorgungssituation gut mit den Befunden aus Stickstoffvorräten und dem C/N-Verhältnis. Die kieferdominierten Standorte im nordostsächsischen Tiefland sind zum Größtenteil mangelhaft bis optimal mit Stickstoff versorgt (siehe Abbildung 3-17). Dies geht einher mit den geringsten N-Vorräten im Boden auf Landesebene. Gleichzeitig sind in dieser Region weite bis sehr weite C/N-Verhältnisse ermittelt worden (vgl. Abbildung 3-8), die für eine gehemmte Umsetzung der Stickstoffeinträge sprechen und damit für eine punktweise Unterversorgung der Kiefer. an.\ alalai 1 a a I a ) I aa oa J^ 5 r^J a a O i ao ./ Fichte (Piæa abios){âtlwlld Nd6lFhqå4} t a 'aa I aa Ç a a a ta a a r,\y\ \ ^r!1)1 't' atot Fichte n-\ { a \ -l I -*ì o aa al ?\^, ,3" )r Iaa a ol I t a .^j . .ra I f ö a aa a ,nJ "j' ",t Etcran aú.rl@td (Qu€r robur / p€tËaa) MBútudrrrðllr o a I a a : a t Abbildung 3-17: Landesweite Verteilung der Stickstoffernährung für die Baumarten Fichte, Kiefer, Buche und Eiche zum Zeitpunkt der BZE2 100 80 60 40 20 0 100 80 ô0 40 20 0 Kiefer 100 80 60 40 20 0 Buche Eiche __-r -_I il lr tv v vr vilvilr -r lt 00 80 60 40 20rr t Jt I t¡ llt tv v vt vflvillI il il tv v vt vilvlil Abbildung 3-18: Absolute Einwertung der Stickstoffversorgung für die Hauptbaumarten nach GÖrrLElN et al. (2011) in die Versorgungsstufen: l-Vlll (l- extremer Mangel, ll - Mangel, lll- latenter Mangel, lV - unterer Normalbereich, V - mittlerer Normalbereich, Vl - oberer Normalbereich, Vll - Luxu, Vlll - extremer Überschuss) l6e Bei etwa 40 o/o der untersuchten Fichten, Kiefern bzw. Eichen ist die Stickstoffversorgung der Nadeln bzw. Blätter luxuriös (StufeVll und Vlll, Abbildung 3-18); dies ist lediglich bei 20 o/o der Buchenpunkte der Fatl. Weniger als die Hälfte aller Fichtenpunkte sind normal mit Stickstoff versorgt. Die N-Ernährung der Kiefern und Eichen ist, nach dem Bewertungsrahmen von GörterN et al. (2011), zu fast 50 % normal (Stufe lV-Vl) mit einem deutlichen Schwerpunkt auf dem mittleren Wertebereich. lm Gegensatz dazu sind 67 % der Buchen normal mit Stickstoff versorgt. Die N-Versorgung der Buchen ist recht ausgeglichen verteilt (vgl. Abbildung 3-17). Eine mangelhafte N-Ernährung zeigen die Fichten an insgesamt 24BZ1-Punkten (17 %), gefolgt von Buchen an vier BZE-Punkten (12Yo) und Kiefern an insgesamt neun BZE-Punkten (g %). Unter Anwendung des Bewertungsrahmens nach GörrlErN et al. (2011) ist die Versorgung der Eichen deuilich rechtsschief ohne Punkte mit einer N-Mangelversorgung. Es stellt sich die Frage, inwieweit der überregional entwickelte Bewertungsrahmen mit bisher gebräuchlichen regionalen Bewertungssystemen konform geht. Aus dem ,,Deutschen Waldbodenbericht 1996" (Wor-rF & RtEK 1997) existieren ebenso Bewertungsgrenzen wie von Her¡,¡sooRr & Knnuss (2005), die ihr System für den nordostdeutschen Bereich mit seinen regionalen Besonderheiten der Substratausstattung und damals höheren Stickstoffeinträgen ableiteten. Die Unterschiede sollen kurz am Beispiel der Fichte dargestellt werden: Während be¡ WoLFF & Rlex (1997) Gehalte unter 14 mg/g als Mangel angesprochen werden, liegt diese Grenze bei Hetrusoonr & KRnuss (2005) bei 12 mg/g Stickstoff, sodass 28Yo der BZE-Punkte oder nur 1 % der Fichten mangelhaft mit Stickstoff versorgt sind. Das bedeutet, dass Görrlerrr¡ et al. (2011) bei dem Anteil des Mangelbereiches mit 17 % Anteil genau zwischen den Alternativsystemen liegen. Der Übergang vom Optimum (Normalbereich) zum Überschuss (luxuriös) wird dagegen in den Systemen sehr ähnlich bewertet (vgl. GÖrrlelN et al. 201 1 , WoLFF & Rrer 2005 mit 15 mg/g sowie Hel¡¡sDoRF & KRRus 2005 mit 14 mg/g). 3.3.5 Entwicklung der Quellchemie an Level-ll-Flächen ln der Nachbarschaft von vier Level-ll-Flächen (Fichte) im Erzgebirge werden Quellaustritte oder Bachoberläufe beprobt, deren Entwicklung beispielhaft die Einzugsgebietschemie der Dauerbeobachtungsflächen charakterisiert . ln der Zusammenschau mit den Stoffbilanzen der Level-ll-Stationen kann die Auswirkung der Eintragssituation auf im Wasserkreislauf an den Waldboden angeschlossene Gewässersysteme betrachtet werden . lm Zuge der Ableitung diffuser Stoffeinträge in Grundwasserkörper Sachsens wurde für die Wälder anhand der Überschreitung flächendeckend abgeleiteter Critical Loads für Stickstoff zum Stichjah r 2002 über das Modell ,,Stoffbilanz" (2. B. Grael et al. 2005) als erste Näherung aus den Überschreitungsfrachten die zu enruartende mittlere Konzentration in waldbürtigen Fließgewässern berechnet (Zwero et al. 2006). Für die Eichpunkte Klingenthal, Olbernhau und Cunnersdorf wurden Konzentrationen von 5,3, 8,4 und 9,5 mg Nitrat- Stickstoff pro Liter geschätzt. Die Messungen an den Fließgewässern zeigen, dass die Nitratkonzentrationen von 1995 bis Ende 2002 stark zurÜckgegangen sind. Seit Januar 2003 ist in Klingenthal keine signifikante Abnahme der Nitratkonzentration mehr feststellbar; in Cunnersdorf, Olbernhau und Altenberg (Rotherdbach) in abnehmender Reihung dagegen durchaus. Die Rückläufigkeit der Nitratkonzentrationen spiegelt auch die Zusammenstellung der statistischen Parameter in Tabelle 3-4 wider. 170 Dauerbeobachtungsfl äche Linearer Trend Bestimmtheitsmaß r2 Anzahl Messwerte Klingenthal, Bach 1 y=-0,0076x+4,3'145 0,1 36 132 Klingenthal, Bach 2 y=-0,0005x+3,7057 0,001 132 Klingenthal, Bach 3 y=-0,0043x+3,779 o,072 132 Olbernhau y=-0,0252x+9,3986 0,550 128 Cunnersdorf y=-0,0265x+5,3579 0,631 9B Altenberg, Bach 1 y=-0,0258x+5,2057 0,510 132 Altenberg, Bach 2 y = -0,021 6x + 4,6056 0,389 132 Tabelle 3-4: Zusammenstellung statistischer Parameter wie linearer Trend und Bestimmtheitsmaß für die Nitratkonzentrat¡onen ¡n den Quellwässern der Stationen Klingenthal, Olbernhau, Cunnersdorf und Altenberg An der DBF in Klingenthal sanken die Konzentrationen von 1995 bis Ende 2013 auf weniger als die Hälfte der Ausgangskonzentration von zirka 6 bis 8 mg Nitrat pro Liter ab. Olbernhau, im mittleren Erzgebirge in der ehemaligen extremen Rauchschadzone gelegen, war im Winter 1995/1996 nochmals stark mit oxidativen Stickstoffeinträgen belastet (Rnaeru etal. 2000). Hier lagen die Konzentrationen anfangs mit etwa 15 mg nahezu doppelt so hoch wie im weniger belasteten Klingenthal; in dieser etwas oberhalb der Level-ll-Station Olbernhau gelegenen Quelle verringerten sich die Nitrat-Gehalte auf unter 6 mg (vgl. Abbildung 3-19). Einen noch steileren Abfall zeigt d¡e Schichtquelle an der Messfläche Cunnersdorf; hier reduzierte sich die Konzentration von 15 auf 2,5 mg von August 1995 bis Februar 2015. Die im Einzugsbiet des Rotherdbachs an der Level-ll-Station Altenberg seit Jul¡ 2000 beobachteten Fließgewässer weisen bei stärker ausgeprägter Saisonalität Rückgänge von 6 auf 2 mg Nitrat pro Liter auf. Abbildung 3-19 zeigt diese Entwicklung. N¡trat lmg lll Klingenthal Nltral fmg.fll Olbarnhau 20 t0 12 t 1 0 20 l6 12 E 4 0 20 t0 12 6 ¡t 0 20 t6 12 E 4 0 I\"1kn--i^r*i"-\y' Nltrat [mg'f 'ì Cunnorsdorfåb4r.1¡, ^Tf'-\ I -T\ \ ¡"n\ /^r \ ¡\9r\r\v n Nltrat [mg'l '] Altenborg Ouellel - Quolle2 - Quelle3 Abbildung 3-19: Zeitliche Entwicklung der Nitratkonzentrationen (mg Nitrat pro Liter) in den Quellen der vier Dauerbeobachtungsflächen Klingenthal, Olbernhau, Cunnersdorf und Altenberg 994 1996 1908 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2011 171 An keiner Messfläche ist ein Einfluss der im Einzugsgebiet nachweislich erfolgten Kalkungsmaßnahmen (vgl. AruoReRe & Knnven 2009) auf die Nitratgehalte feststellbar. Dies geht konform mit Ergebnissen von KEITEL (2014) und FRRtlz (2004) aus dem Einzugsgebiet der Großen Pyra, in die die Bachläufe an der Dauerbeobachtungsfläche Klingenthal ihr Wasser einspeisen. Die abnehmenden N-Gehalte in den Oberflächenwässern werden als Ausdruck einer erhöhten Stickstoffbindung in der Baumbiomasse der umgebenden Waldbestände interpretiert. lnsbesondere im Erzgebirge lassen sich seitdem Wegfall derSchwefelsäurebelastung (sieheAnhang) und durch die seit 1991 erfolgten flächenhaften Bodenschutzkalkungen stark verbesserte Wuchsbedingungen der Fichte ableiten (vgl. Bundeswaldinventur 3 in Sachsen, http://www.medienservice.sachsen.de/medien/news/194811). 3.4 Bewertung und Schlussfolgerungen Nach den Ergebnissen der acht intensiven Dauerbeobachtungsflächen sind die Waldökosysteme in Sachsen keinen akuten Gefährdungen durch gasförmige Stickstoffkomponenten ausgesetzt. Die Stickstoffeinträge im Freiland liegen im Bereich, diejenigen in den Waldbeständen meist über den kritischen Belastungsraten. Deren Einhaltung soll langfristig (100 Jahre) keine Schäden an Struktur und Funktion der Ökosysteme enrarten lassen. lnsgesamt ist festzustellen, dass sich ab dem Jahr 2004 stabile Eintragsmengen ohne weitere Reduktionstendenzen manifestieren. Der Stickstoffeintrag erfolgt mit leichtem Überwiegen der Ammoniumkomponente gegenüber dem Nitrat. Organischer Stickstoff nimmt geringe Anteile ein. Die Flussbilanzen ergeben stets positive N-Salden: die Jahresraten liegen zwischen 16 und 34 kg/ha. Es werden im Untersuchungszeitraum bis über eine halbe Tonne Stickstoff zusätzlich im System gespeichert. lm Boden sind aktuell im gesamten Wuzelraum (Auflagehumus und Mineralboden bis maximal 90 cm Tiefe) im Mittel 5,5Uha Stickstoff gespeichert; dies sind 1,5t weniger als in der aktuellen Bundesauswertung von 2016. Aufgrund der Bestockungsverhältnisse hat die organische Auflage in Sachsen mit 29 % einen deutliclr höheren Anteil am Gesamtvorrat als in der Bundesauswertung (12 %o). Nach dem Bewertungsschlüssel des AK Forstliche Standortsaufnahme (2003) sind mehr als 60 % der BZE-Punkte in Sachsen die Stufe geringe Vorräte (2,5-5Vha), weitere 30 % in den mittleren Bereich (5-l0Vha)einzuordnen. Die Umsatzbedingungen für Stickstoff in der organischen Auflage können gemessen am mittleren C/N-Verhältnis von 22,6 als mäßig weit bezeichnet werden und liegt nach RrnruESS (1990) im Bereich einer Humusform mit mäßiger biologischer Aktivität. Vor allem beeinflusst durch den aufstockenden Bestand schwanken die C/N-Verhältnisse zwischen 14 und 37. Der Ernährungsstatus der Waldbestände auf den Level-ll-Flächen zeigt seit Beginn der Erhebungen im Jahr 1995 bei Fichte und Kiefer trotz der nahezu stabil hohen Einträge eine Abnahme der Stickstoffgehalte von überreicher auf normale Versorgung. Es ist auch stets ein Gehaltsgradient von den fotosynthetisch besonders effektiven jungen zu den älteren Nadeln gegeben, was auf eine unbedenkliche Ernährungssituation hinweist. Der eingetragene Stickstoff scheint noch im Wachstum der Bestände ven¡vertbar zu sein. Die Auswertungen auf dem Rasternetz der BZE ergeben die höchsten mittleren Stickstoffgehalte in den Eichenblättern, gefolgt von Buche, Kiefer und Fichle (27 > 22 > 17 > 15 mg/g). Ein Stickstoffmangel ist an Eichenstandorten der BZE gar nicht und bei den anderen Baumarten nur an wenigen Punkten (< 17 o/o) zu finden. Bei etwa 40 o/o der untersuchten Fichten, Kiefern bzw. Eichen jedoch ist Stickstoff in den Nadeln bzw. Blättern ,,luxuriös", also im Überschuss, vorhanden. lnsgesamt deckt sich die regionale Verteilung der Versorgungssituation gut mit den Befu nden aus Stickstoffvorräten u nd den C/N -Verhältn issen. 172 Die Entwicklung der Nitratkonzentration von Quellen in fichtengeprägten Einzugsgebieten in Nachbarschaft der Level-ll-Stationen im Erzgebirge, sind entgegen den En¡¡artungen aus der Eintrags-situation, stark positiven N-Salden und günstigen Umsatzbedingungen im Boden positiv zu bewerten. Fast alle beobachteten Bäche weisen seit Beginn der Beobachtungen abnehmende Gehalte auf. Seit 2003 verstetigen sich die Konzentrationen auf niedrigem Niveau (2 bis 6 mg Nitrat pro Liter). Konzentrationserhöhungen durch Mineralisierungsschübe aus der Bodenschutzkalkung sind an den Messorten nicht feststellbar. lnsgesamt kann konstatiert werden, dass trotz bestehender langfristiger Risiken (Erreichen oder Überschreitung der Critical Loads) die Waldökosysteme derzeit noch nicht stickstoffgesättigt sind, wenn man N-Salden und den Austrag als Kriterien heranzieht. Die Bodenspeicher sind über die Zeit konstant mit etwa 5 t Stickstoff pro Hektar gefüllt, wobei die hohen Vorratsanteile in der organischen Auflage belegen, dass humuspflegliche Bewirtschaftung der Wälder in Sachsen weiterhin auch aus diesem Grund besondere Aufmerksamkeit verdient hat. Die nach den Flussbilanzen im System gespeicherten Stickstoffmengen und die abnehmenden Nitratgehalte der beobachteten Erzgebirgsquellen und Bachoberläufe lassen in Kombination mit den Ergebnissen der letzten Bundeswaldinventur vermuten, dass die registrierten Zuwachssteigerungen seit Ende der 1990er-Jahre, insbesondere der Fichtenwälder, auch vielvon den Stickstoffeinträgen profitieren. Um diese Hypothese zu prüfen, sind repräsentative Studien zur Nährstoffspeicherung in Waldbeständen dringlich. An zwei Level-ll-Standorten (Altenberg, Laußnitz)wurden 2015 entsprechende Pilotstudien durchgeführt , die derzeit noch ausgewertet werden. Weitere Biomasseuntersuchungen folgen 2016117. Darüber hinaus ist der biologische Effekt der Stickstoffsituation und -einträge auf die Waldvegetation zu prüfen . Hierfür konnten bereits Teilstudien zur Bodenzustandserhebung auf dem Bundesraster ausgewertet werden (Coxnno 2006), weil konform mit der ostdeutschen Standortkartierung bei jeder Bodenaufnahme auch eine Vegetationsaufnahme nach Braun-Blanquet erfolgt. Eine Synopse aller aktuellen Teilerhebungen zur BZE2 in Sachsen steht noch aus. Das gleiche gilt für die Level-ll-Flächen, für die 2017 eine Auswertung der Vegetationsentwicklung der letzten 20 Jahre geplant ist. Das diesbezügliche Potenzial zeigen erste Auswertungen bereits von BRur¡Rt,rN, CoNRAD & Srerzxn et al. (2002). Unterstützend können Ergebnisse aus biologischen Untersuchungen zu symbiontischen Pilzen (Mycorrhiza) in Wäldern Europas eingewertet werden, weil Wissenschaftler der Kew Gardens London auch auf sächsischen Kiefern- und Fichten-Flächen (Laußnitz, Klingenthal, Olbenhau) aktiv waren (vgl. Suz et al. 2015). Weiterführende experimentelle Untersuchungen zu gasförmigen Stickstoffverlusten analog zu OeRrel et al. (2015) könnten aktuelle Modellergebnisse für den sächsischen Wald (MoL|NA-HERRERA et al. 2016, in Vorbereitung ) validieren und wären - insbesondere unter Einfluss der sich ändernden Bodenfeuchteregime und der Bodenschutzkalkung - sehr wünschenswert und würden zudem die Stickstoffbilanzierung komplettieren. 173 4 Lysimetermessungen und Messungen im Einzugsgebiet der Parthe Dr. Ulrike Haferkorn, Martin Rust; Staatliche Befriebsgesellschaftfür Umwelt und Landwirtschaft 4.1 Zielstellung und Konzeption Aufgabe der Lysimeterstation Brandis ist die Ermittlung der Verdunstung und Grundwasserneubildung typischer sächsischer Ackerböden unter realen Witterungsbedingungen. Die Bewirtschaftung (Fruchtfolge, Düngung , Pflanzenschutz) der Lysimeter und des umliegenden Feldes orientiert sich seit Beginn der Messungen im Jahr 1980 an der Bewirtschaftungsform der umliegenden Agrarbetriebe und unterlag neben sich tendenziell ändernden klimatischen auch wechselnden agrarpolitischen Rahmenbedingungen. Weiterhin umfasst das Aufgabenspektrum am Standort Brandis die Untersuchung der atmosphärischen Deposition , der Boden- und Sickerwasserbeschaffenheit sowie die Erfassung von Ernteerträgen und Nährstoffentzügen . Gleichzeitig werden im Einzugsgebiet der Parthe (Abbildung4-11), dem Herkunftsgebiet von fünf der in den Lysimetern untersuchten Böden, Messungen im Oberflächen- und Grundwasser durchgeführt. lm Rahmen des Mehrländerprojektes,,Kooperation Lysimeter" kamen von 1981 bis 2010 bereits umfangreiche Untersuchungsergebnisse zur Wirkung landwirtschaftlicher Bewirtschaftung auf die Höhe der Stickstoff(N)- Auswaschung zur Veröffentlichung (HAFERKoRN 2013). Schwerpunkt nachfolgender Untersuchungen sind die Auswirkungen klimatischer und hydrologischer Einflussfaktoren auf die Höhe der N-Austräge, weil diese nach wie vor nicht rückläufig sind. Dabei soll die gemeinsame Auswertung von Messwerten des Boden-, Grund- und Oberflächenwassers standort- und einzugsgebietsbezogene Erkenntnisse zusammen führen. Es wird der Frage nachgegangen, ob sich tendenzielle Entwicklungen von N-Austrägen aus der Bodenzone auch im Grund- und Oberflächenwasser wiederfinden lassen. 4.2 Untersuchungsumfang und -methodik 4.2.'l Messtechnik Die in der Brandiser Lysimeteranlage (HAFERKoRN et al. 2017) untersuchten Eiöden kommen von sehr unterschiedlichen Herkunftsflächen und repräsentieren die wichtigsten Standortformen im Mittelsächsischen Lössgebiet . Die Messanlage ist seit 35 Jahren, bei unverändert fortgeführtem wissenschaftlich{echnischem Konzept , in Betrieb. Damit ist es möglich, klimatische Veränderungen und langfristige Auswirkungen der Bewirtschaftung auf den N-Austrag zu erkennen und zu beschreiben. Die 24 wägbaren Lysimeter der Brandiser Anlage haben eine Oberfläche von 1 m2, sind 3 m tief und enthalten ungestörte Bodenmonolithe. Lysimeter dieser Größe kompensieren die zahlreichen kleinräumigen lnhomogenitäten der Böden und beinhalten neben der Wurzelzone auch die obere Dränzone. Damit bieten sie Raum für die hier ablaufenden hydrologischen, chemischen und mikrobiellen Umsatzprozesse und liefern günstige Voraussetzungen für eine Übertragung der Untersuchungsergebnisse in die Fläche. 174 Tabelle 4-1 enthält eine Zusammenstellung der Messanlagen am Standort Brandis. Die meteorologischen Größen werden, wenn nicht anders angegeben, in 2 m Höhe gemessen. Die Niederschlagsmessung erfolgt in 1 m Höhe und erdbodengleich. Tabelle 4-1 : Messeinrichtungen am Standort der Lysimeterstation Brandis in den Höhen 200, 50 und 5 cm über Gelände 2 in den Höhen 200 und 50 cm über Gelånde 3 in den Höhen 2 und I 0 m über Gelände o in den Tiefen 5, 10, 20, 50, 100 und 250 cm unter Gelände in den Tiefen I 0, 20, 30, 40, 60 und 1 00 cm unter Gelände in den Tiefen 30, 50, 1 00, I 50 und 200 cm unter Gelànde in den Tiefen 50, 150 und 250 cm unter Gelände Für Untersuchungen im Einzugsgebietsmaßstab dient das Parthegebiet mit dem ,,Sondermessnetz Parthe" (PART 1994 und LfULG 2015). Das 360 km2 große Einzugsgebiet liegt im östlichen Teil der Leipziger Tieflandsbucht und ist seit 1958 Repräsentativgebiet für Wasserhaushalts- und Beschaffenheitsuntersuchungen. Zum ,,Sondermessnetz Parthe" gehören neben Abflusspegeln zahlreiche Grundwasser- und Niederschlagsmessstellen (Tabelle 4-2). Tabelle 4-2: Sondermessnetz Parthe (Stand 2015) 4.2.2 Eigenschaften der untersuchten Böden Es werden die Untersuchungsergebnisse von sechs verschiedenen Ackerböden vorgestellt, die, ihrer Herkunftsfläche entsprechend, durch unterschiedliche Tiefgründigkeit, Wasserspeicherkapazität und Sorptionskapazität gekennzeichnet sind (zur Lage der Entnahmeorte siehe Tabelle4-3 und Abbildung 4-1, zu Bodeneigenschaften siehe Tabelle 4-4 und Tabelle 4-5). Es handelt sich um Standorte mit Sandlöss über Schmelz- Messeinrichtungen Parameter/Geråte Anzahl Messbeginn Aufgabenstellung Klimastation Lufttemperaturl 3 1992 Erfassung der klimatischen Eingangsgrößen Statistik Bewertung signifikanter Anderungen Luftfeuchte2 2 1992 Luftdruck 1 2007 Windrichtung3 1 1992 Windgeschwindigkeit 2 1992 Globalstrahlung 'l 1992 Sonnenscheindauer ,| 1984 Bodenmessplatz Bodentemperaturo 6 1995 Vergleichsmessungen in der FreiflächeBodenfeuchtes 6 1 995 Saugkerzen6 5 1 995 Niederschlagsmesser Sammelkanne 4 1 980 Erfassung des Wasserdargebotes und der atmosphärischen Deposition Kippwaage 2 1992 Bulk-Sammler 3 1 996 Ombrometer 1 2004 wägbare Lysimeter Sickerwasserauslauf 24 1 980 Ermittlung der realen Verdunstung, Bodenfeuchte , Sickeruvassermenge, Stoft ransport und -umsatz Saugkerzen/ 33 1 994 BodenfeuchteT 33 2000 Bodentem peraturZ 33 2011 Messeinrichtung lParameter/Geräte Anzahl Messbeginn Aufgabenstellung Grundwasserbeobachtungsrohre und Brunnen 9B ab 1920 Erfassung der GW-Stands- und Beschaffenheitsentwicklung 20 I 986 Niederschlagsmesser lSammelkanne 16 I 965 Erfassung des Wasserdargebotes Oberflächen- bpegel 6 I 966 Erfassung der Wasserstände und Durchflüsse, Aufstellung von Gebietsbilanzen4 1 966 175 wassersanden (Gr.5/D3, Gr.4/D5), Sandlöss über Geschiebelehm (Gr.8/D3, Gr.1/D6 und Gr.7/D4) und um einen Standort mit tiefgründigem Löss (Gr.9/Lö3). Tabelle 4-3: Bezeichnung (Gr. - Lysimetergruppe), Standorteinheit (NStE), Bodenform und Entnahmeorte von sechs Ackerböden der Station Brandis Abbildung 4-1: Zuordnung zum Bodenwasserhaushaltstyp der BÜK-SN200 (rote Pfeile) und Lage der Herkunftsflächen der Lysimeterböden (ergänzt nach LfUG 2007) Gr NStE Bodenform Entnahmeort Messtischblatt Rechtswert Hochwert 1 D6 lessivierter Braunerde-Pseudogley mittlerer Entwicklungstiefe über fossilem Gley im nahen Untergrund aus Sandlöß über kiesführendem Moränenlehm Naunhof 4741 o54oo4o uu82'i9o 4 D5 Braunerde-Fahlerde mittlerer Entwicklungstiefe aus Sandlöß über kiesführendem Fluvisand Pomßen 4741 ou42490 uu775oo 5 D3 Erodierte Braunerde geringer Entwicklungstiefe aus Sandlöß über kiesführendem Fluvisand Brandis 4641 ou4o89o *BB46o 7 D4 Braunerde-Pseudogley mittlerer Entwicklungstiefe aus Sandlöß über kiesführendem Moränenlehm Beucha 4641 ou403Bo uuBBs3o 8 D3 Parabraunerde-Braunerde mittlerer Entwicklungsstufe aus Sandlöß über tiefen kiesführendem Morånenlehm westl. Brandis 4641 ou41o2o ut8837o o Lö3 Parabraunerde mittlerer Entwicklungstiefe aus Löß Sornzig 4741 ouT2iao 5677130 Bodenwasserhaushaltstypen der BUK-SN200 Stadlböden Böden der Bóden stark nFKWè Bergbaublge- der wrnåssle <120 llm? landschafr Auen Böden Ê .ç p I Bod€ôwass€rhâushâllstyp 4500 4000 3500 3000 nFKWe 120 b¡s 240llm¡ nFKWe >240 ll m, 010Ðs4 ækbdr Auswertüngakarlon zum BodgnschuÞ !'rcistîât I Sach*n o Entnahmeorte der Lysimeter 176 Tabelle 4-4: Bodenhydrologische Kenngrößen und Verlagerungsdisposition von sechs Ackerböden der Station Brandis aus ngen, von Verlagerungsgeschwindigkeit in der Drånwasserzone Bewertung nach DVWK (1994, S. 393) Tabelle 4-5: Bodeneigenschaften, Nährstoffgehalte und -bindungsverhältnisse in 0-25 cm T¡efe von sechs Ackerböden der Station Brandis, Angaben aus der Zeit der Lysimetergewinnung (1978/79) *Mittel der Jahre I 980-1994 4.2.3 Landwirtschaftliche Bewirtschaftung Seit Beginn der Untersuchungen im Jahr 1981 kamen auf allen Lysimeterböden und dem umliegenden Feld nacheinander drei unterschiedliche Formen der Bewirtschaftung (Tabelle 4-6) zur Anwendung (Hnrenronrrt 2013). Gr./ NSIE sw (3 m Tiefe) lmm Jahill FKwurzell lmml Austauschrate BW îo/ol Dränzone Länge FK ldml lmm dm-1] Dränzone Verlagerung2 ldm Jahrll Dränzone Verlagerungsrisiko3 5/D3 189 53(75) 345 s. groß 27 13 14 mittel B/D3 151 B9(142) 169 groß 26 22 7 gering 4lD5 146 e3(142) 155 groß 26 14 10 gering 1lD6 125 1 05(1 67) 118 mittel 25 10 12 mittel 7lD4 111 117(178\ 86 gering 24 22 5 sehr gering 9/Lö3 58 1 70(450) 36 s. gering 19 25 2.5 sehr gering Lys.-Gr Bodenart Ton-gehalt t%l Skelett [Vol Boden. dichte ts cmtl nFK bei pF tvol. %I kf lm s-tl KAK"n fcmol kg-l] Corg W] Nt* {Yol pH-Wert (CaClz)* 5/D3 IS I 16 1,56 16,8 1,8x10' 8,75 1,2 0,11 5,2 B/D3 SL 6 4 1,59 22,6 6,8x104 7,39 1,2 0,10 5,2 4lD5 sL I 5 1,42 26,6 3,7x10-5 11,32 1,5 0,13 6,6 1tD6 sL 11 5 1,45 28,0 8,5x10' 14,76 2,9 0,16 6,5 7lD4 sL 10 2 1,68 21,6 1,2x1O4 9,62 1,3 0,11 5,5 9/Lö3 L 17 0,1 1,62 22,0 3,7x10't 15,84 1,3 0,13 5,4 177 Tabelle 4-6: Bewirtschaftungsform und Fruchtfolge der Jahre 1981 bis 2015 von sechs Ackerböden der Station Brandis lm Zeitraum von 1981 bis 1992 (konventionelle, intensive Landbewirtschaftunq) wurden im Mittel der Jahre alle Böden mit rd. 130 kg N ha-1 mineralisch gedüngt. Hinzu kamen eine N-Deposition (NO3-N+NH¿-N) von 49 kg N ha-1a-1 laus Analysen des Niederschlags) und eine Zufuhr von industriell hergestellten organischen Substraten in hohen Einzelgaben. Es verblieb kein Erntegut auf den Lysimetern und dem umliegenden Feld. Bedarfsweise wurden Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel aufgebracht. Von 1993 bis 1995 wurden Stilllequnqs- und Grünbrachemaßnahmen realisiert, danach drei Jahre ökoloqischer Landbau. Es erfolgte keine mineralische Düngung, nur 1996 je Lysimeter mit der Herbstfurche eine Stalldunggabe von 200 dt ha-1, die im Folgejahr mit 60 kg N ha-1 angerechnet wurde. Die symbiontische N-Bindung 1995 bei Rotklee (1. Schnitt) wurde rechnerisch ermittelt (LfULG 2007, S.62). Je nach Standort fand eine N-Bindung von 5 kg ru na-1 (Gr. 8/D3) bis 77 kg N ha-1 1Gr. 9/Lö3) Berücksichtigung. Seit 1999 werden Art und Höhe der Düngung am voraussichtlich zu enruartenden Ertrag, unter Beachtung der Nährstoffversorgung des Standortes und am betriebswirtschaftlichen Nutzen, bemessen. lm Vergleich zu den 198Oer-Jahren ist ein Rückgang des Hackfrucht- und Futteranbaus zu Gunsten des Anbaus von Marktfrüchten (Wintergetreide, Winterraps) zu verzeichnen. Die Erntereste verbleiben je nach Fruchtart auf der Fläche (Lysimeter ). Bedarfsweise kommen Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel zum Einsatz. Auf Grund des geringen Tierbesatzes in der Region wird ausschließlich mineralisch gedüngt. 2014 kamen erstmals 118 dt ha-1 Gärreste (= 78 kg N na-1) einer nahegelegenen Biogasanlage zur Anwendung. Anders als im Feldversuchswesen orientieren sich Art und Höhe der Düngegaben ausschließlich an der Wirtschaftsweise der um liegenden Ackerbaubetriebe. L Període: konventionelle, intensive Landbewirtschaftung 2. Periode: Flächenstilllegung und ökologischer Landbau 3. Periode: konventioneller Landbau mit Düngebedarfsermittlung mineralische und organische Düngung (u. a. in Form von Sediment, Torfmull, Humustat) organische Düngung (Stallmist, Erntereste), keine mineralische NPK-Düngung, Kalkdüngung standortdifferenzierte, bedarfsgerechte mineralische Düngung, organische Düngung (Erntereste) 1981 Zuckerrüben 1993 Grünbrache 1 999 Wintergerste/ZF Senf 1982 Winterweizen 1994 Grünbrache 2000 Erbsen 1983 Wintergerste 1995 Rotklee 2001 Winterweizen I 984 Welsches Weidelgras 1996 Kartoffeln 2002 Wintergerste 1985 Kartoffeln 1997 Sommenrueizen 2003 Wintenaps 1986 Winteniveizen 1998 Winterroggen 2004 Winteruveizen 1987 Kartoffeln 2005 Sommergerste 1988 Winten¡veizen 2006 Winterraps 1 989 Wintergerste/ZF Ölrettich 2007 Winten¡veizen '1990 Zuckerrüben 2008 Wintergerste 1991 Winten¡veizen 2009 Wintenaps 1992 Wintergerste 2010 Winterweizen 201 I Wintergerste 2012 Winterraps 2013 Winteniveizen 2014 Mais 2015 Winterweizen 178 ln Abbildung 4-2 sind das Mittel der Erträge aller sechs Standorte, der Minimalertrag (Sandboden, Gr. 5/D3) und der Maximalertrag (Lössstandort, Gr. 9/Lö3) in Getreideeinheiten (GE): Dezitonnen pro Hektar Trockenmasse (TM) dargestellt. Für die Berechnung fand der überarbeitete Getreideeinheitenschlüssel nach ScHulzr et al. (2010) Venruendung. Der Einfluss von Witterung und Sortenwahl wird durch die Bildung dreijähriger Zeil abschnitte verringert, sodass die bewirtschaftungsbedingten Ertragsunterschiede sichtbar werden. ln der 1. Bewirtschaftunqsperiode (1981-1992) liegen die mittleren jährlichen TM-Erträge zwischen 23 dt GE ha-1 1Gr. 5/D3) und 57 dt GE ha-1 1Gr. 9/Lö3) und damit um 33 % höher als zur Zeit der Lysimetergewinnung (1740 dtGE ha-1a-1), was als Folge der verbesserten Nährstoffversorgung durch die intensive Düngung nach 1980 angesehen werden kann. Während der Umstellung der Bewirtschaftung auf Grünland/Brache in der 2. Bewirtschaftunqsperiode (1993- 1995) sind die Erträge auf allen Standorten erwartungsgemäß gering, weil es sich um Grünschnitt handelt, der zum Teil als Gründünger auf der Fläche verblieb. Zwischen 1996 und 1998, bei ökologischem Landbau, erreichten die Ernteerträge wieder etwa das Niveau der 1. Bewirtschaftungsperiode (21-58 dt GE ha-1a-1). Während der 3. Bewirtschaftunqsperiode (1999-2013) liegen die durchschnittlichen jährlichen Erträge bei 26-65 dt GE ha-1 und damit um +3 bis +8 dt GE ha-1 über den Erträgen der 1. Bewirtschaftungsperiode. Lysimetergowinnung 2. Perlode (úÁEc(U J 90 80 70 (! (! l¡¡ o tt v, I tt o eo o ÉL (,f tn ott -ttt )(! Ë l¡l 0) -coth 'Þ õv €60i 0r.. 50 40 30 20 10 cd.dd.-.o,.'*^.,'""^.."ns",t"""^""^"*É""".."r""d"*oþ**"Ñr$"0' Abbildung 4-2: Mittlere Ertragsentwicklung (TM des Ernteguts in dt GE ha-r) auf sechs Ackerböden der Station Brandis für dreijährige Zeitabschnitte im Zeitraum von 1975 bis 2013 (Arithmetisches Mittel aller Böden, untere Antenne = Gr. 5/D3, obere Antenne = Gr. 9/Lö3) lnsgesamt ist ein Anstieg der TM-Erträge zu beobachten. Auffallend dabei ist eine zunehmende Spreizung des Ertragsniveaus zwischen dem D3- und dem Lö3-Standort. Während der Ertrag auf dem leichten Sandboden in der 3. Bewirtschaftungsperiode nur um 5 % gegenüber der 1. Periode ansteigt, erhöht er sich auf dem Lössstandort um 14 o/o. 3. Porlodo ? I 1 + l7e lnsbesondere beim Anbau von Wintenrueizen werden seit Beginn der Untersuchungen steigende Durchschnittserträge verzeichnet, die in diesem Fall vor allem durch einen Ertragszuwachs auf den leichten D-Standorten erzielt werden. Dieser Anstieg korreliert eng mit der klimatischen Wasserbilanz. Die Anbaubedingungen für Winterweizen haben sich in der realisierten Fruchtfolge zufällig von sehr trockenen (ungünstigen ) bis hin zu feuchten (günstigen) Jahren verändert (Abbildung 4-3). Eine Steigerung beim ohnehin ertragsstarken Lössboden Gr. 9/Lö3 findet dagegen nicht statt. Vielmehr gehen dessen Erträge in feuchten Jahren etwas zurück. ln Bezug auf die Ertragsentwicklung ist, neben der N-Düngung, ein besonderes Augenmerk auf den Erhalt der Bodenfruchtbarkeit zu richten. Der Humusgehalt in der Ackerkrume ist im Untersuchungszeitraum relativ konstant geblieben und beträgt derzeit, auch bei den Böden mit geringem Feinanteil, ca. 2 o/o des Bodensubstrates. Durch den Verbleib des Getreide- und Rapsstrohs auf der Fläche (seit 1996) werden sowohl auf den leichten als auch auf den schweren Standorten positive Humussalden ermittelt. Auch der pH-Wert zeigt über die Jahre kaum Veränderungen und liegt aktuell bei pH 6,0. Auf Grund der regelmäßig hohen mineralischen und organischen Düngergaben in den 1980er-Jahren, lagen die Pça¡-Gehalte (Abbildung 4-8) zunächst auf sehr hohem Niveau. Seit dem Ausbleiben einer regelmäßigen Phosphatdüngung ab 1990 verringern sie sich kontinuierlich und liegen gegenwärtig im optimal versorgten Bereich. Weil die angereicherten Überschüsse zum großen Teil langfristig pflanzenverfügbar sind (Kösren & NIEDER 2007), profitieren die Böden derzeit noch von den Düngegaben der 198Oer-Jahre. Der beobachtete Trend macht jedoch deutlich, dass in absehbarer Zeit eine Unterversorgung eintreten wird, wenn nicht mit einer Erhaltungsdüngung gegengesteuert wird. Auch die Kq4¡-Gehalte zeigen, nach ehemals mittleren bis hohen Gehalten, einen deutlichen Rückgang. Derzeit sind alle Standorte mit K unterversorgt, was in der Düngeplanung und Ertragserwartung berücksichtigt werden muss. Die Ursachen für die ausbleibende K-Düngung in vielen Betrieben sind der Preisanstieg der Düngemittelund die verringerten Tierbestände nach dem 1990 beginnenden Strukturwandel. Tabelle 4-7: Mittlerer P-, K- und Mg-Gehalt [mg tO0 g-r] in 0-25 cm Tiefe und Versorgungsstufen von sechs Ackerböden der Station Brandis im Ergebnis von drei aufeinanderfolgenden Bewirtschaftungsperioden Versorgungsstufen: A = sehr niedrig, B = Nährstoff [mg l0o g-1] Bew.-Periode Gr.5/D3 ts Gr.8/D3 sL Gr.4/D5 sL Gr. 1/D6 sL Gr.7lD4 sL Gr.9/Lö3 L P 1 9,0 D 8,0 D 20,3 E 10,6 E 11,4 E 12,9 E 2 10,7 E 8,4 D 18,9 E 12,3 E 7,8 D 12,2 E 3 8,3 D 6,6 c 9,4 D 8,1 D 4,7 B 8,6 D K 1 16,9 D 14,6 c 20,4 D 15,9 D 14,5 c 15,4 c 2 11,2 c 10,1 c 12,9 c 13,6 D 10,3 c 12,6 c 3 8,3 c 8,2 B 8,7 B 9,9 c 7,7 B 8,1 B Mg 1 5,2 c 4,8 B 7,5 c 8,9 D 5,5 B 11,4 c 2 14,2 E 12,O E 12,2 E 14,4 E r 0,8 E 25,3 E 3 12,4 E 12,4 E 11,7 E 10,0 D 9,6 D 20,6 E Bodenbezeichnung leicht leicht mittel mittel mittel schwer Bodenarten: lS = lehmiger Sand, sL = sandiger Lehm, L = Lehm 180 Dagegen steigen die Mg-Gehalte in den Lysimeterböden seit Beginn der Untersuchungen kontinuierlich an und sind heute sehr hoch, ohne dass dies mit einzelnen Düngemaßnahmen erklärt werden kann. Mögliche Ursachen dafür sind der Verbleib der Erntereste auf der Fläche und das zu Gunsten von Magnesium veränderte K-Mg-Verhältnis. Weil der Kaliumgehalt bewirtschaftungsbedingt stark rückläufig ist, stehen für Magnesium mehr Bindungsplätze an den Kationenaustauschern bereit. Die letzten Düngungen mit Mg-haltigem Branntkalk erfolgten in den Jahren 1995 und 2014. Die Höhe der von vielen Faktoren abhängigen jährlichen N,¡n-Gehalte ist sehr unterschiedlich. Der seit 2009 ermittelte S,¡n-Gehalt erreicht in 0-60 cm Tiefe Werte von durchschnittlich 14 bis 21 kg S ha-1a-1. Trotz der hohen atmosphärischen S-Einträge in den 1970er- und 1980er-Jahren ist er inzwischen deutlich niedriger als der sachsenweite Durchschnitt, der im Mittel der Jahre 2013114 bei 36 bzw. 43 kg S ha-1 lag (Gnunrnr 2015). 4.3 Klimatische Randbedingungen und Deposition Der Untersuchungsstandort Brandis liegt in der mitteldeutschen Trockenregion des Norddeutschen Tieflandes mit einer Jahresmitteltemperatur von 9,5 'C und einem Jahresniederschlag von 675 mm a-' (korrigiert, Reihe 1 981-201 5). Die Jahresniederschläge schwanken zwischen 507 mm (1991) und 933 mm (2010). Dabei lag der Jahresniederschlag 2010 rund 260 mm über dem langjährigen Mittelwert. Dies war mit Abstand die höchste Niederschlagsmenge , die seit den 1930er-Jahren in Mitteldeutschland gemessen wurde. Generell ist seit 1981 eine Zunahme der Jahresniederschläge zu verzeichnen, die vorwiegend aus einer Zunahme der Sommerniederschläge resultiert. Die 35-jährige Beobachtungsreihe der Lufttemperatur zeigt über den gesamten Zeitraum hinweg einen kontinuierlichen Anstieg, der in den Monaten Februar, April, Juni, Juli und August am nachhaltigsten ist. Ein kontinuierlicher Temperaturrückgang ist dagegen bei keinem Monat zu erkennen. Die 1. Bewirtschaftunqsperiode (1981-1992) ist im Mittel durch vergleichsweise geringe Niederschläge (629 mm) und eine Jahresmitteltemperatur von 9,2 'C gekennzeichnet (Abbildung 4-3). Während der 2. Bewirtschaftunqsperiode (1993-1998) war es mit 8,9'C und 72Omm relativ kühl und sehr niederschlagsreich . lm Verlauf der 3. Bewirtschaftunqsperiode (1999-2015) ist es im Vergleich zu den beiden vorausgehenden Perioden am wärmsten. Für diesen Zeitraum beträgt das Jahresmittel der Lufttemperatur 9,9 'C und der mittlere Jahresniederschlag liegt bei 691 mm. Während sich die Höhe der Winterniederschläge seit 1981 kaum veränderte, wurde eine deutliche Zunahme der Niederschläge im Spätsommer (meist als Starkregen) beobachtet . Seit 2006 wird am Standort Brandis ein Versuch mit Schwarzbrache (Kapitel 4.4.4) durchgeführt. Von 2006 bis 2015 war es mit 720 mm a-1 sehr niederschlagsreich, das Jahresmittel der Lufttemperaturen lag bei überdurchschnittlichen 9,9 "C. 181 1S8r-1992 Wilteña¡bjahr: 297nrm Somm€rnabjânr 331nìm ñydr Jah.628 mm Jâhr6ster¡perafur: 9,2 "C 8,9'C 1993r9S8 Wnile¡halqahr: 293mm Sommerhâlbjahr: 428mm hyd. Jahr:721 mm 199S-2015 Wderhalbjahr. 289mm Sommerhalbjahr. 403mm hydr- Jahr:692 nm J€hreslemperÈlur 9,8'C FËËËËËþËËEFËËËEäÞË gËãHäÈHHäËËËËËËËË 1 100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 't00 0 16 14 13 12 11 10 ô I 7 ô P o oN Erw¡nterniederschlag [mm] rsommemiederschlag [mm]l .+Lufttffiperaturin 2m Höhe [,Cl Abbildung 4-3: Jahreswerte von Niederschlag und Lufttemperatur (hydrologische Jahre l98l-2OlS) sowie Mittelwerte im Zeitraum der drei Bewirtschaftungsperioden am Standort Brandis Von 1980 bis 1995 wurde die Deposition am Standort Brandis an Hand von Niederschlagsanalysen ermittelt. Seit 1996 kommen Bulk-Sammler zum Einsatz. Bulk-Sammler erfassen nur die nassen (über den Niederschlag ) und trockenen sedimentierenden Partikel. Über die Höhe der N-Einträge, die den Pflanzenbeständen darüber hinaus über trockene, nicht sedimentierende Partikel und Gase aus der Atmosphäre zur Verfügung stehen, gibt es große Unsicherheiten. So kommt das am UFZ Halle-Leipzig entwickelte Messsystem (lTNl, integrated total nitrogen input) mit 65 kg ha-1 (Gesamt )N am Standort Bad Lauchstädt im Mittel der Jahre 1994-1999 zu deutlich höheren Werten (BöHME et al. 2002 und 2003) als mittels Bulk-Sammler im gleichen Zeitraum gemessen wurde (21 kg N ha-1 [NO3-N, NH4-N und NO2-NI). Die Höhe der Deposition lässt sich auch aus den N-Bilanzen langjähriger Feldversuche ohne Düngung ermitteln (WEtcEL et al. 2000). Für den Standort Bad Lauchstädt ergab sich eine N-Deposition in Höhe von 50 bis 58 kg ha-ra-1, die etwa auf dem Niveau der mittels lTNl-System gemessenen Werte liegt. Abbildung 4-4 zeigl die Entwicklung der am Standort Brandis mittels Bulk-Sammler gemessenen N-Deposition . 90 80 70 60 50 tq CD J o o oè oô 2 40 30 20 10 0 I lltlln Nó<ÐúÈæ8888888 li oiooóóos tl iiil; oodNmt4odÈÈdd: oooooóo ido$n@FóooHdóÉ4@N@ESSESESEEEEEESBAsEdrdddiá¡drrddd¡--ä i Gesamtstickstoff-Deposition davorì: ¡ Nitratst¡ckstoff tAmmoniumstickstoft Abbildung 4-4: Jahreswerte anhand von Niederschlagsanalysen und mittels Bulk-sammler gemessener NO3-N- und NH4-N-Deposition [kg ha-r] am Standort Brandis l98t-1992 m¡ttl. Gesamtst¡ckstof f- Deposition: 49 kg h¿-t¿-t 1993-1998 mittl. Gesamtstickstoff- Deposition: 25 kg h¿"t¿-t 1999-2015 mittl. Gesamtstickstoff- Depos¡tion: 14 kg ha'ta-l 182 4.4 Ergebnisse der Lysimeteruntersuchungen 4.4.1 N-Saldo und bewirtschaftungsbedingter N-Austrag über das Sickerwasser Die N-Bilanz im Boden ist das Resultat aus N-Einträgen, N-Umsätzen und N-Austrägen. Der N-Bilanzsaldo für Ackerflächen ergibt sich aus der Gegenüberstellung von lmport (Deposition, Düngung, legume N-Fixierung), N-Nachlieferung (aus Wirtschaftsdüngern, Zwischenfrüchten des Vorjahres, der organischen Bodensubstanz, aus Erntegut- und Wurzelrückständen), N-lmmobilisierung (durch Einbau in organische Materialien oder Tonminerale ) und N-Export (über Erntegut und abgefahrene Nebenprodukte). Die Höhe der den Boden verlassenden N-Frachten resultiert aus der Höhe der Sicken¡rassermenge und dem Grad ihrer Nitrat-Befrachtung. lm Fall der 3 m tiefen Brandiser Lysimeter handelt es sich nicht um die Nitratkonzentration der Sicken¡rässer beim Verlassen des Wurzelraumes, sondern um die Konzentrationen, die sich nach anschließender Passage der Dränwasserzone (s. Tabelle 4-4) ergeben. Dadurch wird neben Stoffumsatzprozessen auch der bilanzwirksame N-Betrag berücksichtigt, der insbesondere auf Lössstandorten durch kapillaren Aufstieg wieder in die Wurzelzone zurückgeführt wird (= vollständige Berücksichtigung der verdunstungsbeeinflussten Zone). Als lndikator für die Effektivität und Gewässerverträglichkeit von Bewirtschaftungsmaßnahmen wird nachfolgend der N-Saldo aus N-Eintrag (Düngungore.+min.* legume N-Fixierung) minus N-Pflanzenentzug ven¡rendet. Die atmosphärische Deposition, gasförmige Verluste und die N-Umsatzprozesse bleiben unberücksichtigt. ln der Station Brandis wurden von 1981 bis einschließlich 1995 das Erntegut und die gesamten oberirdischen Pflanzenteile abgefahren (N-Pflanzenentzugg""",t). Seit 1996 wird nur der N-Entzug des Erntegutes angerechnet , weil Ernterückstände auf dem Feld (Lysimeter) verbleiben. Mit dem Anspruch einer bedarfsgerechten Düngung in der 3. Bewirtschaftungsperiode, auch wenn die Zielerträge oft zu hoch angesetzt wurden, konnten die N-Salden gesenkt werden. Die Höhe dieser Flächenbilanzüberschüsse spiegelt die Situation in vielen deutschen und insbesondere sächsischen Einzugsgebieten wider (UBA 2015). Dabei kann der N-Bilanzüberschuss in den niederschlagsarmen Regionen Sachsens nicht der tatsächlich ausgetragenen N-Menge (Fracht) gleichgesetzt werden (s. Verhältnis von FrachVSaldo in Tabelle 4-8). Beim Vergleich der verschiedenen Böden und der drei nacheinander realisierten Bewirtschaftungsperioden zeigen die mehrjährigen N-Austräge über das Sickerwasser erhebliche Unterschiede (Tabelle 4-8). 183 Lysimetergruppe NStE Pedohydrotop 5 D3 4 D5 b I D3 1 D6 7 D4 c I Lö3 d l. Periode l98l-1992 Deposition 49 49 49 49 49 49 Düngung (mineralisch) 130 130 130 130 130 130 Feldbaukom poste* 77 77 77 77 77 77 N-Entzug 97 120 112 134 133 175 N-Fracht 46 41 32 33 18 8 FrachVSaldo [%] 42 47 34 45 24 25 SW 167 131 141 107 82 57 NO:-Konzentration 110 136 113 117 79 r09 2. Periode 1 993-l 998 Deposition 29 29 29 29 29 29 Düngung (mineralisch) 0 0 0 0 0 0 Leguminosen, Stalldung." 11 22 I 18 13 23 N-EnÞug 49 77 57 77 68 101 N-Fracht 33 18 16 12 4 1 SW 196 141 159 122 122 47 NOs-Konzentration 83 59 61 36 18 8 3. Periode I 999-201 5 Deposition 15 15 15 l5 15 15 Düngung (mineralisch) 147 143 142 139 142 134 Leguminosen*** t) b b o 6 6 N-EnÞug 60 83 85 88 97 131 N-Fracht 70 55 42 43 3l 2 FrachVSaldo [%ì 76 84 ot 76 61 21 SW 192 16? 144 lao 1?5 50 NO:-Konzentration 139 145 119 114 87 11 Tabelle 4-8: Deposition, Komponenten des N-Saldo 1kg ha-ra-rl, Sickerwassermenge (SW) [mm a-r] und Nitrat-Konzentration ¡mg l-ra-11 von sechs Ackerböden der Station Brandis, Jahresmittelwerte von dre¡ aufe¡nanderfolgenden Bewirtschaft ungsper¡oden * Feldkomposte zur Bodenverbesserung und Nährstoffzufuhr lgB2, 198ô, 19BB und 1989 ** N-Fixierung durch Leguminosen '1995, Stalldung 1996 *** N-Fixierung durch Leguminosen 2000 ln den Jahren der lntensivperiode von 1981 bis lg92 lieferten die ertragreichen, sorptionsstarken Löss-Parabraunerden (Gr. 9/Lö3) mittlere jährliche N-Austräge (Frachten) von I kg N ha-1. Auf den wenig ertragreichen sandigen Braunerden (Gr. 5/D3) betrugen die N-Austräge, gekoppelt an hohe Nitratkonzentrationen, 46 kg N ha-1. Während der Jahre 1993 bis 1998 mit ökolooischem Landbau, Stilllesunqs- und Brachemaßnahmen kommt es, trotz negativer Salden, zu Auswaschungsverlusten, die aber geringer ausfallen als in den Jahren davor. lm Mittel der Jahre der 3. Periode von 1999 bis 2015 lagen die N-Austräge auf den D-Standorten mindestens 30 Prozent über dem Niveau der lntensivperiode (1981-1992). Es werden nicht nur höhere Frachten registriert , sondern auch ein höherer prozentualer Anteil der N-Frachten am N-Saldo (N-Einträge). Dies ist beim Lössstandort nach wie vor unkritisch. Bei den anderen Böden betrug der Anteil der N-Austräge am ru-Überschusssaldo rd. 60 bis 80 Prozent (Tabelle 4-8). Als eine Ursache für die nach wie vor hohen Nitratkonzentrationen im Sicken¡¡asser der leichten und mittleren Standorte (Lysimeter) wird die in Einzeljahren auf zu hohe Zielerträge ausgerichtete N-Düngung angesehen. 184 Auch das infolge höherer Sommerniederschläge veränderte Abflussregime ist von Einfluss. Letztlich lassen sich die N-Austräge der 3. Bewirtschaftungsperiode (Auswaschung eines höheren Anteils vom N-Saldo) nur erklären, wenn auch Veränderungen des über Jahrzehnte akkumulierten N-Pools der Böden Berücksichtigung finden. Auf Grund der nacheinander realisierten praxisorientierten Bewirtschaftungsformen kann nicht von einem Fließgleichgewicht der C- und N-Vorräte ausgegangen werden. Der Teil des organischen N-Pools, der durch Mineralisierung wieder pflanzenverfügbar wird, findet durch den auñruachsenden Pflanzenbestand nur geringfügig Verwendung. Ein großer Anteil des NOs geht in Lösung und wird ausgewaschen. Für die Bewertung der sickerwassergebundenen N-Austräge bedarf es detaillierter Kenntnisse zur Wirkung des N-Pools der Böden. Um Aussagen zu deren Austragsverhalten zu erhalten, wird seit 2006 auf zwei verschiedenen Böden (Parabraunerde-Braunerde (Gr. 8/D3) und tiefgründiger Löss (Gr. 9/Lö3) eine Schwarzbrache realisiert. Die Ergebnisse werden in Kapitel 4.4.4 dargestellt. 4.4.2 Sickerwasserbildung und Nitrat-Konzentration Die unterschiedliche Höhe der jährlichen Bodenwasserausschöpfung und die zur Wiederauffüllung verfügbaren Niederschläge sind Ursache für eine große jährliche Variabilität der Sickerwassermengen (Abbildung 4-5) am Beispieleines Sandlöss über lehmigen Sanden). Der über die 35 Beobachtungsjahre registrierte Zuwachs an Niederschlag wird für die Verdunstung und letztlich für die Ertragsbildung verwendet. Er bewirkt auch bei den flach- und mittelgründigen Böden kaum eine Zunahme der Sickerwasserbildung. Bei schweren Böden (tiefgründiger Löss) wird infolge der höheren Verdunstung sowohl im Winter- als auch im Sommerhalbjahr eine Abnahme der Sickerwasserbildung registriert. W¡nterhalbjahr: 113 mm Sommerhalbjahri 34 nìm Jãhr: 147 mm W¡nte¡halbjahr: 117 mm Somrerhdbjahr. 32 mm Jâh.:149mm Winterhalbjahr: 117 mm Sommefialb¡ahr 30 mm Jahr 147 mm 34 mm mm mm122 t I T I I I I I I r I I I FNó+ 6@N6OOFNO Éú@FOOO FNó ç6 @N6OO-NOç6o ó ôo ó 6 6 0 cô æ ('r o o o, 6) o, 6) o¡ o) o o o o o o o o o o o Fo o o o oo oo o oooo oo, o o)o¡ o¡o oqo o Þ Þo 900 09aa aFNNNNNNNNNNNNNNNN 40 350 300 250 200 150 100 50 0 Ê Ê ¡Vv¡nter tSommer Pedo.l{vdrotop b: Sandlöß über lehmigen Sanden o oN o o, Abbildung 4-5: Jahreswerte der Sickerwasserbildung von Sandlöss über lehmigen Sanden (Mittel Gr.4/D5 und Gr. 8/D3) bei gebietstypischer landwirtschaftlicher Bewirtschaftung (Station Brandis, hydrologische Jahre I 981-201 5) Die hohen Sickenruassermengen im Jahr 1994 resultieren aus dem mit 418 mm (korrigiert) höchsten Winterniederschlag (Abbildung 4-3) der 3S-jährigen Reihe, der auf gefüllte Bodenwasservorräte traf. Die hohen Sickenruassermengen im Jahr 2010 sind Folge des mit 612 mm (korrigiert) bisher höchsten Sommerniederschlags seit den 1940er-Jahren. Größere Veränderungen zeigen sich beim innerjährlichen Verlauf der Sickerwasserbildung . Höhere Niederschläge im Spätsommer und der vorwiegende Anbau von Winterfrüchten führen tendenziell zur schnelleren Wiederauffüllung der Bodenwasservorräte und, vor allem bei den auswaschungsgefährdeten D3-Standorten, zu einem vorzeitigen Beginn der Sickerwasserperiode. 185 1 . Bewirtschaftungsperiode Für jeden Boden bildete sich im Mittel über die Jahre 1981-1992 ein vom Ertragspotential abhängiges Niveau der Nitratgehalte im Sickenruasser heraus (Abbildung 4-6). Die Nitratkonzentrationen der Standorte Gr. 4/D5, Gr. 8/D3 und Gr. l/D6 liegen mit 1100 mg NO3l-1 auf vergleichbarem Niveau zur erodierten Braunerde (Gr. 5/D3). Der fruchtbare Lössboden (Gr. 9/Lö3) weist von allen hier untersuchten Böden die geringsten Gehalte auf (22 mg NO3 l-1) und scheint auch intensive landwirþ schaftliche Bewirtschaftung relativ gut zu puffern (Kruneer et al. 1993). 2. Bewirtschaftungsperiode Seit dem Übergang zur Brache im Jahr 1992 traten bei den Standorten Gr. 5/D3, Gr. 4/D5 und Gr. 8/D3 erstmals im Jahr 1994, im darauffolgenden Jahr auch beim Standort Gr. 1/D6, verminderte Nitratkonzentrationen (< 50 mg l-1) auf (Abbildung 4-6). Dies ist die Folge der positiven Wirkung des ausgebildeten Weidelgrasbestandes , der den zugeführten Stickstoff im Pflanzenbestand festlegt (,,Sanierung durch Pflanzenbestände"). Nachdem im Herbst 1996 eine Stalldunggabe eingearbeitet wurde, erhöhten sich die Nitratkonzentrationen von 1997 bis 1998 auf allen Standorten (außer Gr. 9/Lö3) über das Niveau der landwirtschaftlichen lntensivperiode (1. Periode). Die Erhöhung der Konzentrationen war gekoppelt an hohe Sickenvassermengen im Anschluss an das Trockenjahr 1996. Zieht man die über Tracerversuche an diesen Bodenformen ermittelte Sickenrassergeschwindigkeit (bodenartenspezifische Durchbruchs- und Verweilzeiten, nähere Angaben bei Krr¡Rppr et al. 1999) in die Betrachtungen ein, so sind die wieder ansteigenden Nitratkonzentrationen den Bewirtschaftungsmaßnahmen Grasumbruch 1994 mit anschließender Schwarzbrache, Leguminosenumbruch im Herbst 1995 und der Stalldunggabe 1996 zuzuordnen. lm Fall des Lössbodens mit unverändert geringen Nitratkonzentrationen in 3 m Tiefe zeigte sich, dass hier auch diese Bewirtschaftungsform keine Gefahr für das Grundwasser darstellt. 3. Bewirtschaftungsperiode Trotz der im Mittel der Jahre 1999-2015 geringeren N-Salden weisen alle Böden (außer Lössboden) im Verlauf dieser Periode immer noch Nitratkonzentrationen auf, die weit über dem Zielwert von 50 mg NO3 l-1 liegen und die über das Niveau der ersten Bewirtschaftungsperiode hinaus stiegen. Dabei sind die Konzentrationen der Standorte Gr. 5/D3, Gr. 4/D5 im Mittel der Jahre mit einem Niveau von rd. 145 mg NO3 f1 am höchsten (Tabelle 4-8), wobei die Abstufung der Standorte untereinander mit der 1. Periode vergleichbar ist. 186 Gr.5iD3 -Gr.8/D3 _er.1/06 _*Gr.9/Lö3 400 350 't980-1992: Konvent¡onelle Bew¡rtschaftung 1993r998: Fl¿ichenstilllegung und Ökolog. Landþau ssit 1999: Prax¡sor¡ent¡erte Bewirtschaftung 300 I o ,E zso Fo ¿ 200 o N oY d'*z 100 50 ¡ rf. ¡,1 v 0 zzz22zzzz zz zz z z z zz z z zz z z z z z zzz zz zz z Abbildung 4-6: Monatswerte der NO3-Konzentration des Sickenrassers in 3 m Tiefe von vier Ackerböden der Station Brandis im Zeitraum von November 1980 bis Oktober 2015 4.4.3 N-Saldo und hydrologisch bedingter N-Austrag über das Sickerwasser Erwartungsgemäß besteht mittel- bis langfristig eine enge Korrelation zwischen den Bodeneigenschaften (nFKr¡y", Verlagerungsdisposition) und dem N-Austrag über das Sicken¡vasser (Tabelle 4-4 und Tabelle 4-5). So sichern Böden wie die Parabraunerde (Gr. 9/Lö3) mit großem Bodenwasserspeicher (und hohen Vorräten an pflanzenverfügbaren Nährstoffen) ein gutes Pflanzenwachstum und hohe Erträge. Diese bewirken eine effiziente Ausnutzung der N-Gaben und einen geringen N-Bilanzüberschuss, sodass letztlich, auch auf Grund der geringen Sickenruassermengen, kaum N-Austräge zu verzeichnen sind. Problematisch ist der sickerwassergebundene N-Austrag bei flachgründigen Sand- und Geschiebelehmböden mit geringerem Ertragsniveau und hohen N-Salden (Gr. 5/D3, Gr. 4/D3, Gr. 8/D5 und Gr. 1/D6), der eine potenzielle Gefahr für das Grundwasser darstellt. Dieser Gefahr kann durch restriktive N-Düngung begegnet werden, eine Maßnahme, die auf diesen Standorten einen Ertragsrückgang zur Folge haben wird. Um die Einhaltung des Nitrat-Schwellenwertes der Grundwasserverordnung für Maßnahmen nach WRRL von 50 mg l-r zu gewährleisten, ist, je nach Höhe des Sickenruasseranfalls lt. ATV-DVWK (2003), nur eine maximale N-Fracht von 10 bis 45 kg N ha-1 zu tolerieren. Für die hier untersuchten Standorte mit durchschnittlichen Sicken¡vassermengen zwischen 60 mm a-' beim Löss (Gr. 9/Lö3) und 200 mm a-t bei den ertragsarmen, sandigen Braunerden (Gr. 5/D3), bedeutet das tolerierbare N-Frachten von maximal 20 kg N ha-1. Dies erscheint nur für tiefgründige Lössstandorte realistisch. Des Weiteren werden bei den o. g. Abschätzungen lt. ATV-DVWK (2003) die N-Bilanzüberschüsse (Flächenbilanzen ) den ,,Auswaschungsfrachten" gleichgesetzt. Dies kann durch die Brandiser Lysimeteruntersuchungen nicht bestätigt werden. Zwischen N-Saldo und Höhe der N-Auswaschung ließ sich für alle Standorte kein Zusammenhang feststellen (s. Tabelle 4-9). Ebenso lässt sich von der Höhe der N-Salden nicht auf die Nitratkonzentrationen im Sickerwasser schließen. 187 1@ 1)O å80 2t a ¡o Gr.5/D3 a 2m8 , ¿r lm t9 R' ' 0,7107 iû) ß'?:0,:]l¡? 1010 t Gr.t/D6 a 1981 l}2o1r a 'ílc¿ læ 3S 4m a I xt m 40 ! ¿ å f ù 1æ 2 ¿w f, ¿ 40 t¡1. t a, 2004 a .a *+ 1995 1$ slckôsðrsrlmm ¡tl Gr.&lD3 a a 50 1æ ¡t ?or1 ._ R¡.0,706! a+ ô .aa 1} 198i a t994 t@ ls 2& 2æ cckôM¡rràlmn ! rl cî.71D4 1& l I :ì :I l l j I i I I 1j I I i I l i i I 40 1994 a t a t lo 1)0 a ås 2 tû ¡20 ¿ å& fù ¿ 40 i 199t i !994 Jæ 4ù!o 1æ Gr.9lLöt a 1981 15û 2ù 29 s¡(ksru¡r¡..lmmâ ¡l ccl.il.$.rlmm ¡rl Auf den D-Standorten gehen die Werte von 1994 und 1995 nicht in die Korrelation ein, da in diesen beiden Jahren besonders hohe Sicken¡vassermengen und Grünbrache ohne N-Dü n gun g zusa m m entreffen. 26 lso 4@ scksil.$årlmm.'l Abbildung 4-7:Zusammenhang zw¡schen jährlichem N-Austrag [N-Fracht in kg ha-1] mit dem Sickerwasser in 3 m Tiefe und jährlicher Sickeruvassermenge [mm] am Beispiel von fünf Ackerböden der Station Brandis (Hydrologische Jahre 1981-2014); orange Linie: rechnerisch ermittelter, tolerierbarer jährlicher Stickstoffflächenbilanzüberschuss nach ATV-DVWK, 2003 Dagegen gilt für alle Standorte: je höher die jährliche Sicken¡¿assermenge, umso höher der N-Austrag (Abbildung 4-7). Beim Vergleich der Standorte untereinander zeigte sich: je höher die Bodenfruchtbarkeit (Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit) und je geringer die Verlagerungsdisposition der Standorte (Tabelle 4-4), umso geringer die Fracht, die bei gleicher Sickenivassermenge am jeweiligen Standort ausgewaschen wird. Letztlich beeinflussen auch unterschiedlich hohe N-Umsatzprozesse der Standorte. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die Bewirtschaftung und die für Sachsen typischen klimatischen Randbedingungen dazu führten, dass ein großer Anteil der N-Überschusssalden im Boden verblieb. Die Höhe der jährlichen Sickenrassermenge entscheidet darüber, welcher Anteil davon ausgewaschen wird (Tabelle 4-9). 7fr 188 Tabelle 4-9: N-Saldo lkg ha-ra-11, Sickerwassermenge (SW) lmm a-r¡ und N-Fracht 1kg ha-ra-1] von fünf Ackerböden der Station Brandis bei praxisorientierter Bewirtschaftung (hydrologische Jahre 1999- 20141 Die Höhe der N-Salden hatte Einfluss auf die Art und Höhe des angereicherten N-Pools. lhr Einfluss auf die Höhe der N-Austräge aus der Bodenzone in Richtung Grundwasser wird erst nach Auswaschung des N-Pools sichtbar werden (zum Auswaschungsverhalten s. Kapitel 4.4.5). 4.4.4 Untersuchungen zur Höhe des bewirtschaftungsbedingten N-Pools Hinweise auf die Höhe des bewirtschaftungsbedingt entstandenen N-Pools lieferten Bilanzrechnungen über mehr als drei Jahrzehnte. Dabei wurden den jährlichen Stickstoffeinträgen aus Deposition und Überschusssalden die jährlichen N-Austräge über das Sickerwasser in 3 m Tiefe gegenübergestellt. Verluste durch gasförmige Austräge in die Atmosphäre in Form von Ammoniak (NH3) und Distickstoffmonoxid (Lachgas, NzO) wurden geschätzt. N-Komponenten aus Umsatzprozessen wie Mineralisation oder Denitrifikation bleiben unberücksichtigt . Die Bilanzierung erfolgt am Beispiel einer Parabraunerde-Braunerde aus Sandlöss (Gr. 8/D3) und einer Parabraunerde mittlerer Entwicklungstiefe aus tiefgründigem Löss (Gr. 9/Lö3) über einen Zeitraum von 35 Jahren. Auf jeweils einem Lysimeter (Lys. 8/4 und Lys. 9/2) wurde im November 2006 eine Schwarzbrache angelegt, während die zwei verbleibenden Lysimeter der beiden Gruppen weiterhin der Bewirtschaftung unterliegen. Wie aus Abbildung 4-8 hervorgeht, summieren sich die N-Einträge (mineralisch/organische Düngung minus Pflanzenentzug) beim lehmigen Sand (Gr.8/D3) von 1981 bis zum Beginn der Schwarzbrache im Jahr2006 auf rd. 2.4OOkg na-1 1t.SO0 kg ha-1 aus N-Salden plus g00 kg ha-1 aus N-Deposition). Dem steht von 1981 bis 2006 ein summarischer N-Austrag von nur 800 kg ha-1 gegenüber. Demzufolge verblieben im Verlauf der Bewirtschaftung von 1981 bis zum Jahr 2006 knapp 70 Prozent der eingetragenen N-Mengen (1.600 kg ru na-1) im Boden. Werden mögliche gasförmige Emissionen berücksichtigt, reduziert dies bilanzseitig die im Boden Gr.5/D3 Gr.8/D3 Gr.1/D6 Gr.7lD4 Gr.9/Lö3 Jahr Fruchtart N- Saldo sw N. Fracht N. Saldo sw N. Fracht N- Saldo SW N- Fracht N. Saldo sw N- Fracht N- Saldo sw N- Fracht 1999 WGerste 88 253 62 93 241 53 100 226 70 B3 201 28 43 142 3 2000 Erbsen 43 199 40 I 175 29 15 170 43 -5 161 26 -60 141 4 2001 WWeizen 103 185 61 32 116 26 11 96 26 13 94 21 -71 28 1 2002 WGerste 135 2',13 B4 122 181 50 111 163 41 108 154 35 102 115 4 2003 WRaps 118 234 57 78 213 37 70 218 57 53 209 27 19 195 6 2004 WWeizen 40 127 69 20 75 27 20 39 12 0 40 3 -20 0 0 2005 SGerste 110 199 92 93 151 59 110 132 41 110 144 35 110 23 1 2006 WRaps 88 159 38 94 134 37 6B 't41 27 51 126 29 56 87 2 2007 \¡VWeizen 97 179 bb I b5 12 6 3B 5 -6 25 3 -39 0 0 2008 WGerste 96 197 126 47 194 74 33 187 57 25 179 52 -19 17 1 2009 WRaps 83 153 37 69 107 32 41 96 33 54 83 19 39 4 0 2010 WWeizen 124 386 155 118 243 62 117 220 B1 9B 198 60 -10 13 0 201'l WGerste 9B 254 68 78 213 B3 75 236 100 69 220 7B 35 223 6 2012 WRaps 113 B1 24 75 70 17 60 57 l5 82 58 15 20 0 0 2013 WWeizen 93 2BO 111 79 178 52 127 206 62 57 182 5l 33 0 2014 Mais 56 85 27 14 58 17 -26 66 27 25 43 10 -36 I 1 Mittel 93 199 70 64 151 42 59 143 M 51 't32 31 l3 62 2 l8e verbliebenen N-Mengen. So schätZ FELDWIScH (1999)die auf den Einsatz von Mineraldüngern zurückzuführende durchschnittliche jährliche N-Emissionsrate auf 3,8 bis 7,6 kg N ha-1. Bei einer angenommenen jährlichen Rate von 7,6 kg N ha-1 würden sich die Verluste innerhalb von 26 Jahren auf rd. 200 kg N ha-1 summieren . 2000 1800 1 600 1400 !..- t / J I I Boginn Schwarzbrãchê (LG 8) 4 1200 1000 800 600 400 200 0 -200 -400 tD! l^J !nsnd9.dn8\rú.*"^Sn"*^*ou*no^dndnd^e z - - N-Austrag Schwåubrache Abbildung 4-8: Summenkurven auf Basis von Jahreswerten der atmosphärischen N-Deposition, der bewirtschaftungsbedingten N-Einträge (N-Salden) und N-Austrag mit dem Sickeruvasser (N-Fracht) in 3 m Tiefe am Beispiel einer Parabraunerde-Braunerde (Gr. 8/D3) am Standort Brandis - ein Lysimeter seit November 2006 als Schwarzbrache Ab 2006 entfällt auf der Schwarzbrache der bewirtschaftungsbedingte N-Saldo (Düngung minus Pflanzenentzug ) und als N-Eintrag ist bis Oktober 2014 nur noch die (Bulk-)Deposition (in Höhe von rd. 125kg ru na-1) wirksam. ln diesem Zeitraum war es sehr niederschlagsreich (720 mm) und auch das Jahresmittel der Lufttemperaturen lag bei überdurchschnittlichen 9,9 "C (Abbildung 4-3). Während der Schwarzbrache wurde mit dem Sickerwasser mehr Stickstoff ausgetragen (883 kg N ha-r) als im gesamten Zeitraum von 1981 bis zum Beginn der Schwarzbrache (800 kg N ha-1). Bei landwirtschaftlicher Bewirtschaftung wurden dagegen von November 2006 bis Oktober 2014in Summe nur 349 kg N ha-1(im Mittel 44 kg N ha-1a-1)ausgewaschen. - - N-E¡ntrâg Schwazbrache - N-Auslrag mlt Bewuchs - N-Eintrag mit Bewuctrs - Depositin mÌtþts Eutk-sanmter le0 2000 1800 1 600 1 400 1200 1 000 800 600 400 200 0 -200 -400 Eeô,,olnt+,r*\"ún"snónæonrotn8ond\d^ I ii_l i i z - - N-Eintrag Schwarzbrache - N-Austrag m¡t Bewuchg - N-E¡ntr¿g mit Bewche - Deposjtion - - N-Austr¿9 &hwarzbrache x t-J Abbildung 4-9: Summenkurven auf Basis von Jahreswerten der atmosphärischen N-Deposition, der bewirtschaftungsbedingten N-Einträge (N-Salden) und N-Austrag mit dem Sickerwasser (N-Fracht) in 3 m Tiefe am Beispiel eines tiefgründigen Löss (Gr. 9/Lö3) am Standort Brandis - ein Lysimeter seit November 2006 als Schwarzbrache Auf dem Lössboden (Gr. 9/Lö3) summiert sich der bewirtschaftungsbedingte N-Eintrag von 1981 bis zum Beginn der Schwarzbrache auf Grund der zahlreichen Jahre mit negativem N-Saldo nur auf rd. 100 kg N ha-1 (Abbildung 4-9). Der summarische N-Eintrag der mittels Bulk-Sammler am Standort Brandis gemessenen Deposition schlägt auch hier bis 2006 mit 900 kg N ha-1 zu Buche, die geschätzte, nicht berücksichtigte N-Emission mit rd. 200 kg N ha-1. Obwohl der bewirtschaftungsbedingte N-Eintrag vor Beginn der Schwarzbrache sehr gering war, ist der summarische sickenruassergebundene N-Austrag während der Schwarzbrache in Höhe von 847 kg N ha-1 unter dem tiefgründigen Löss (Gr. 9/Lö3) noch größer als beim lehmigen Sand (Gr. 8/D3). Bilanzseitig rekrutiert sich dieser N-Austrag ausschließlich aus den Einträgen über die (Bulk-)Deposition. 4.4.5 Zum Einfluss der Schwarzbrache auf den sickerwassergebundenen N-Austrag Bei der Schwarzbrache entfallen die bewirtschaftungsbedingten N-Einträge, aber auch der Wasser- und Stoffentzug durch die Pflanzen. Die mehrjährige Schwarzbrache bewirkt envartungsgemäß eine deutliche Veränderung des Bodenwasser- und Stickstoffhaushaltes. Das Fehlen der Transpiration führte zu höheren Bodenwassergehalten und die höheren Sickenryasserraten (Abbildung 4-9) zur verstärkten Mobilisierung des mineralischen N-Pools. Es werden Bereiche des Bodenprofils durchströmt, die sonst selten am Transport und der Befrachtung des Sickerwassers beteiligt sind. Gleichzeitig erhöht sich vermutlich die Stickstoffmineralisation, weil die Bedingungen für den mikrobiellen C/N-Umsatz im Oberboden der Schwarzbrache günstiger sind als unter einem abschattenden Pflanzenbestand (höhere Bodenfeuchten und Bodentemperaturen). So werden mit dem Sickenruasser unter dem Standort lehmiger Sand (Gr. 8/D3) mit Schwarzbrache im Zeitraum von November2006 bis Oktober 2014im Mittel 110 kg N ha-1a-1 ausgetragen, obwohl als N-Eintrag nur die (Bulk-)Deposition (1a kg N ha-1a-1) von Einfluss ist (Tabelle 4-10). Der summarische N-Austrag in dieser Zeit beträgt 883 kg N ha-1 (Summe der N-Deposition 111 kg N ha-1). Periode 1 1981-r992 Pedode 3 1909-2013 Pcrlode 2 1093-1998 Beginn Schwarzbrache {LG 9) I ì1 lel Der tiefgründige Löss (Gr. 9/Lö3) ist bei entsprechender landwirtschaftlicher Bewirtschaftung durch hohe Erträge und niedrige N-Salden gekennzeichnet. Daraus resultieren eine hohe Verdunstung, eine sehr geringe, teils fehlende Sickeruasserbildung und letztlich auch sehr geringe N-Austräge mit dem Sickerwasser (Abbildung 4-7). Während bei der bewirtschafteten Variante von 2007 bis 2014 mit dem Sickenruasser jährlich nur 1 kg N ha-1 ausgetragen werden, sind es im gleichen Zeitraum unter Schwarzbrache 118 kg N ha-1a-1, obwohl auch hier als N-Eintrag nur die (Bulk-)Deposition (14 kg N ha-1a-1) von Einfluss ist (Tabelle 4-10). Der summarische Austrag beträgt bei der nicht bewirtschafteten Variante 942kg N ha-1 und bei der Variante mit Bewuchs lediglich 8 kg N ha-1. Tabelle 4-10: Jahresmittelwerte (hydrol. Jahre2007-2014) von N-(Bulk-)Deposition, N-Düngung, N-Pflanzenentzug und N-Austrag mit dem Sicken¡vasser in 3 m Tiefe am Beispielvon zweiAckerböden der Station Brandis bei Schwarzbrache und landwirtschaftlicher Bewirtschaftung Die bisherigen Untersuchungen zur Höhe der jährlichen sickenrassergebundenen N-Austräge haben gezeigt, dass es neben dem Einfluss von Standort und Bewirtschaftung einen hydrologischen Einflussfaktor gibt. Dieser führt dazu, dass die bewirtschaftungsbedingten N-Bilanzüberschüsse nur anteilig ausgewaschen werden. Auf Grund der geringen Verlagerungsdisposition der Böden (infolge geringer Niederschläge und hohem Verdunstungsanspruch der Atmosphäre) hat sich jahrzehntelang ein N-Pool angereichert. Seine Auswirkungen auf die Höhe der jährlichen N-Austräge und die Qualität des Grundwassers sind schwer zu quantifizieren und werden voraussichtlich noch Jahrzehnte anhalten. Dieser Dauerversuch wird durch den Einsatz des Modells ATcEGMO-PSCN (Prürzruen, Hrsg. 2002 und Klöcxrr.rc 2009) begleitet (HAFERKoRN et al. 2015). 4.5 Untersuchungen im Einzugsgebiet der Parthe Mit den Messungen im Parthegebiet soll ein Bezug zwischen Standortuntersuchungen (Lysimeter) und entsprechenden Reaktionen im Einzugsgebietsmaßstab hergestellt werden. Das Nitrat gelangt mit dem Sickerwasser zunächst in die oberen Grundwasserleiter. Ein gewisser Anteil verlässt, nach Erreichen des Vorfluters, mit großer Zeitverzögerung das Einzugsgebiet. Ein anderer Teil unterliegt im Boden und im Grundwasserleiter dem Nitratabbau, ein geringer Anteil gelangt in tiefere Grundwasserleiter. Neben der Höhe der sickenr¡assergebundenen N-Austräge aus der verdunstungsbeeinflussten Zone haben der unterschiedliche Grad der Geschütztheit der Grundwasserleiter (hydrogeologische Eigenschaften und Mächtigkeit der Deckschichten) Einfluss auf die Nitratkonzentrationen an den einzelnen Grundwassermessstellen . Abbildung 4-10 veranschaulicht, wie Aufbau und Mächtigkeit der ungesättigten Zone die Transportzeit einer Sickenruasserfront beeinflussen. Bei der Berechnung der Verlagerungsgeschwindigkeit (VS) auf Basis der gemessenen jährlichen Sicken¡vassermengen (SW) und der Feldkapazität (FK) wurde vorausgesetzt, dass Jahresmittelwerte [kg N ha-1a-1] lehmiger Sand (Gr.8/D3) Schwarzbrache I mit Bewuchs tiefgründiger Löss (Gr.9/Lö3) Schwarzbrache I mit Bewuchs Deposition 14 14 14 14 Düngung (mineralisch) 149 141 PflanzenenÞug 98 148 Austrag mit dem SW 110 44 118 1 le2 s¡ch der Aufbau der Dränwasserzone der Lysimeterböden in den Tiefen > 3 m nicht ändert (VS [dm a-t] = SW ¡mm alll FK [dm rr-']). Transportzeit [a] Abbildung 4-10: Berechnete Transportzeit und Verlagerungstiefe (über die Lysimetertiefe von 3 m hinaus ) der im Jahr 1980 gestarteten Sickerwasserfronten am Beispiel von drei Böden der Station Brandis (VSM ittel - M ittlere Verlagerungsgeschwindigkeit) Auf Grund der zahlreichen Einflussfaktoren ist ein zeitlicher und räumlicher Zusammenhang zwischen der Form der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung (letztlich Höhe der N-Salden) und den an einzelnen Grundwassermessstellen angetroffen Nitratgehalten nur schwer herzustellen. Die große räumliche Variabilität der Nitratkonzentrationen im Grundwasser demonstriert Abbildung 4-11 am Beispiel der Region Naunhof. o{o@ÈéooFNø!6ôêoooêêFoooooêêèêêèècNNNNNNNN{NNNÑ @È@ooFoøooeo6ôOOeO??FFNN o{6@ÈæôêFNO? o6000000ôÔô66ôÔ 0 6 _9 trÈ.12g 0, t5 8,,c?zt rl) P24 Ezt 30 33 36 30 12 45 48 t' VS¡¡1"¡ = [,11 ¡1 ¿-rs r Vsu¡et-0,73ma-r --Lößbodsn (Lys.9) -Goschiôb€lottì (Lys. 1 ) -Mittelund Grobsand (Lys. 5) VSn¡61 =1,31 maJ 1. Perlode 2. Perlode 3. Perlode le3 4741.0P1 4 4741.(ri2Ð 4741.041.5 mJ:..- - '' 4741..0{¡29 47 41.O4.1 a d741 .0P1 6 4741.Õg1S;" 4741-C028 I 4741-0û86 4741.05 1 o 474i.05 2 4741-12 1 ¿741.ü.J.27| 4741.P7S3 aw'el!|lll,zili.arnr 47 41 1,R3.1n 4741.0409 4741.0û30 474'l 4741-0485. Nûr*o¡Ðt!tú* lngrl . 0r-5,0 . 50- 100 a 100.150 o r50 - ?00 4741.W9 4741,00P8 4741,P11t1 ,¡741 -g,tû¡!741-0406 togog?.lt Olr€h¡ll G*a¡i* &untg¡ltfiañ 4741.rv¿il 4741"0P13 4741-0P10 Abbildung 4-1 l: Nitratkonzentrat¡onen ¡m Grundwasser, Beispiel Raum Naunhof (Sondermessnetz Parthe unter Berücksichtigung von Messstellen der Kommunalen Wasserwerke Leipzig GmbH aus HAFERKoRN et al. 2003) Anhand von sechs ausgewählten Grundwassermessstellen dieser Region (Tabelle4-11)wird für den Untersuchungszeitraum von 1996/98 bis 2015 der zeitliche Verlauf der Wasserstandsentwicklung (Abbildung 4-12) und die Konzentration der Parameter Nitrat, Ammonium, Sulfat und Sauerstoffgehalt dargestellt (Abbilduns 4-13). Tabelle 4-11: Stammdaten ausgewählter Messstellen sowie Nitrat- und Sulfat-Konzentration im Grundwasser *Messstellen außerhalb der Abbildung 4-11 **Grundwasserleiter (GWL) nach PESTER (1998) Messstelle Teufe Mittlerer Wassestand GWL** Landnukung NOs-Konzentration SO¿-Konzentration 47410811. 15,20 m 6,83 m u GOK (1 ee6-201 5) t.+ Acker 130 mg l-1 (r 996-201 5) 256 mg l-1 (1 996-201 5) 47410813* 20,70 m 5,81 m u GOK (1 996-201 5) 1.4 Acker 142 mgl'1 (1 998-201 5) 275 mg l'1 (1 998-2015) 4741P2 1 11,50 m 1,87 nr u GOK (1994-2015) 1.5 Acker 6l mg l'1 (1 e9B-2009) 168 mg l-1 (1 9e8-200e) 474100P7 13,00 m 2,89 m u GOK (1 994-201 5) 1.5 Acker 102 mg l-1 (1 ee8-201 5) '164 mg l-r (1 ee8-201 5) 47410P10 17,00 m 5,24 m u GOK (1994-2015) 1.5 Acker 85 mg l-r (1 999-201 5) 278 mgl-1 (1 999-201 5) 47410P13 19,50 m 1,16 m u GOK (1 es4-201 5) 1.5 Acker 4 mg l-1 (1998-200e) 459 mg l-1 (1 9e8-200e) le4 e 6 I ' u u e ì u o p J e M ì l l a l s o ô ì s ê l u o 6 u n q o J d a g a l l o s r u ê q c o J p l { r . l p u n - 0 0 6 o 6 r p u a / v U n e L l c J n p r n u ( a s s o z o r d z l e s u f ì J n , u o J o l e s ^ l e l e ) s l e u a r u - s r u e ô r o o l > ¡ r y l ¡ p u n l ê ì r y e d l a q c s r u e 6 l o r . ¡ c r l t ¡ ê r l r . l o s u r o ) s u r e ¡ s e g u a l u o . J l s r . l c J n p s a p p u e l s o q l u ê u r o l f o ^ [ ì e a J J o p l r a m ' u o i a r z q ¡ u o p r n z e ô e n n g e l l l J e p 6 u e ¡ ¡ u e s ¡ e r z u e ¡ o d n e q q e l e J t r N s o p a ¡ o r 3 a l p p u n u e s s a z o r d n e q q y - l e r l r N u o ^ s s n g u r f u ê p ' s a ¡ s ¡ : e ô ¡ r a n n q c s ] l ã M ' u ê p J o / v r u o q a u L l c s o q 1 n 6 p u a q c e : d s ¡ u e ( s a p ¡ a ¡ s ô u n u o . t ¡ g s e p ô u n l e r s [ e l > 1 s r O r a p u o q c r o : s n e r e q ) l l o p o l l t s u o [ e l n u ! S s l a l r u u a u u o ì u a l o l ì e ¡ s s n U u r 3 u a q c s t 6 o ¡ o e ô o . t p r ( q a t 6 ( e O O z ) ' t e ] o N u o y u 3 l v H u ! r . l c r s u e p u r ¡ n z o r q u a ô u n q c n s r e l u n o J a q c r a r ô u e ¡ u ¡ ' s r a l r ê p a s s e ^ p u r u C s s u r o s a p u e ¡ s n z s ô u n l s e l o g s ê p p ¡ r g a u e 6 o r e l a q J q o s s e p r . l c r s ¡ 6 r a z u e ¡ ¡ a ¡ s s s ê r u J a s s e / \ ^ p u n r g r a ô ¡ u e r u r J n u r e l e t u e J e d u o q o s r l o r . l o J a p p u e q u V ' u e ( e r a o w l v ) a û e r l s - u o l l l o r g - u o u u J o d p u n ( L r e 1 r þ L þ ) 6 e r r p ¡ e 3 - u e ¡ u o d u a l l ê Ì s s s o y \ u a p u p o ì l e q o e a t p u a ô t e ¡ s ' ¡ s ¡ 6 r ¡ n e ¡ ¡ c n r ( V - Z ¿ V V t ù u r e L l s l a u u r v p u n ( e L d g L t ¿ y ) u r e q s u u e u p r f u o l l o l s s s o y \ - M Ð u a p u e ô u n ¡ ¡ c r v q u 3 e t p p u a J L l p ^ ' r 1 c r l p a r q o s r o l u n l s r o l l e L l o ô ì e 4 r N r a p ô u n ¡ > ¡ c r n n ¡ u f o l l a z u a p u o l a r p q c n e u r e p u o s ' ê L l g H ê ! p J n u ì q c r N ' ¡ ¡ ¡ e ¡ s e 6 u r e 6 0 0 2 J q e f u r ê p J n ^ o l l a l s s s o y \ o s a r 6 ' r _ l 6 u t y r n u r a q a L l r o i - l r o z r o p l a l l ! l / ! u r l ¡ ¡ e q e 6 ¡ e 4 r ¡ . r a p l 6 a l l r a r ¡ ' ¡ l e u ¡ s r 6 o r ( t t ¿ O r Þ L ¡ ) u r e q s u u e u p r S o l l a l s s s o y t ¡ - M Ð u a l u r a l u o J ê l o t u o l r y e ô r u a r n J n u J e p u B p l r l u o r l e n l r s e ¡ : q a ¡ e ô u n a ¡ 6 ' ô u u e ô . r q e s u a 6 a 6 e p ¡ s t ¡ ¡ e q a ô u n r u o u r r u v J o C ' ( ¡ ¡ - y a ¡ ¡ a q e 1 ) u o s r e ^ J n e a p u e l s J o s s e ^ r \ p u n J g u a u e ô e ¡ e b u e l s J a [ u r e o l p a l p ' G V A O I . V ¿ Ð , , o î J e J t s - u a q ] e l Ð - u o 1 - u r o d " p u n ( L T S O L V L ù , , 6 e r n p ¡ e 3 - u e ü u r o d " u a l l a l s s s o l l u o p u e a ¡ ¡ e q e 6 ¡ e 4 r ¡ u e l s q o o q e r p q o r s u e ô r e z t a q e 6 9 l 0 Z s l q 9 6 6 l u o ^ u ¡ n e r l l a z u a p J n l u a E u n s s a l ¡ u a 6 l 6 e l - t L u o ^ s l s - e g J n e l o q u n e N u r n e ¡ u ! u a l l a t s s s a U U . r a ¡ ¡ q e r n a 6 s n e 6 u n ¡ 1 c ¡ m ¡ u a s p u p l s J o s s e / n p u n J g : ¿ ¡ - g 6 u n p ¡ r q q y I l l r o l ! / f . ¡ , ¡ q ¡ ! ¡ / t . . - l , , n t r / 1 i t , ( , l L / t - l ¡ 1 f I t / t - / \ r . I t o . i { ! , t r ; r r i , i ¡ L ' i - l , r ' i 0 I , t I 1 z I å \ l ; i : i ' \ , r l ' I à , r . J " r \ r \ 1 f Y ' " J ' { ' ' l a ' i \ i ! J ' V " " i l " i I ¡t E 180 160 140 120 100 80 Þu 40 20 0 -.-a - ^..4' +'' 1998 19S8 2000 2001 æ02 æ03 æ04 æ05 æ062007 æ08 æ09 2010 2011æftm1320142015 +4/41081t +4/410Pt3 --t -1141 I -4/41ûOP7 -4/410P!0 +47.1 0, 35 0,30 0,25 0,20IÈ 0, I5¿ , 0.10 0, 05 0,00 1998 199f1 2000 2001 2002 20032004 2005 20062007 æ08¡000 20f0 201 I æ12 2013 2014 2015 +4/4101il I +4¡4l0Pt:l .-¿-.4141p2 I -{t410{tfrt -{/¿!opf 0 -,!7,rrûBr a d I I 7 6 5 4 3 2 1 0 1998 t990 2000 2001 æ02 æ03 2004 2005 2000 zo07 zo08 2009 2010 æ1 I 2012201X20142A15 +47410P13 .+.!7¿ .t -474 550 500 450 400 350 300 260 200 150 100 50 0 * ,.4 1998 19902000 2001 æ02 æ032004 æ05 æ06 2007æ08 æ092010 æ11201?æ13?oß201E +4/dl0lJ1 1 +.114101¡t:i - -,¡/,llP2 1 -1,,41fi)|,/ -n/41tll'10 +4/lt(Ntt Abbildung 4-13: Jahreswerte der Nitrat-, Ammonium-, Sauerstoff- und Sulfatkonzentrat¡on an ausgewählten Grundwassermessstellen ¡m Raum Naunhof für den Zeitraum von 1998 bis 2015 le6 Welchen Einfluss haben die bewirtschaftungsbedingten diffusen Nitratbelastungen des Grundwassers auf den Vorfluter? Zunächst sind in vielen sächsischen Einzugsgebieten, so auch im Pathegebiet, seit Anfang der 1 990er-Jahre zwei regionaltypische Veränderungen zu berücksichtigen: I Seit dem drastischen Rückgang der Grundwasserförderung der Wassen¡¡erke und mit Beginn des Grundwassen ¡uiederanstiegs in den bergbaubeeinflussten Regionen, befinden sich die Grundwasserstände in vielen kleinen und mittleren Einzugsgebieten auf einem höheren Niveau als vor der politischen Wende, woraus in diesen Gebieten ein größerer Grundwasserzufluss zu den Vorflutern resultiert. I Mitte der 1990er-Jahre beginnend erhöhte sich derAnschlussgrad der Haushalte an Kläranlagen, zahlreiche lndustrieeinleitungen wurden eingestellt. lnfolgedessen stieg der Sauerstoffgehalt in den Flüssen, die Ammoniumkonzentrationen sind rückläufig (s. Abbildung 4-14 am Beispiel der Parthe-Gütemessstellen Grethen , Erdmannshain und Beucha). 35 30 25 Lzo cn È115 J-210 0 1, Periode 2. Periode 3. Periode ,., :+=*-' F Nó * n @ F O O O - NO ç 6 @ N @ O O F C!(.) ç tf) (O r6 ö6 ó æ æ O O æ O O OO 6) 6) O) O O O Õ O ô(f O O O O 6) 6) O) Õ O) o) (') O, OJ o) O) 6) 6) 6) O) O' O' 6) O) ö O O 0 0 ö ö O - 1.,1 crl f\t c\¡ c\¡ c.¡ c\ c\ --+-Grethen Erdmannshain Beucha 14 1. Periode 3. Periode 12 -ct) E No I þ 4 2 0 Noo c{ c.t (') * oooN C{ C.¡ +Grethen -+Erdmannshain Beucha Abbildung 4-14: Jahreswerte der Ammonium- und Sauerstoffkonzentration an den Parthe- Gütemessstellen Grethen, Erdmannshain und Beucha für den Zeitraum von 1981 bis 2014 Mit dem Rückgang der punktuellen Einträge in die Oberflächengewässer, gewannen diffuse N-Einträge aus der Landwirtschaft an Bedeutung. Dabei sind die Höhe der diffusen Nitrateinträge aus der Bodenzone in den Grundwasserpfad und der Weitertransport in die Vorfluter stark von den hydrologischen Eigenschaften des Einzugsgebietes abhängig. óç6ONOOOFÒcJôÕoClÒ-- oo(fooooooNNNNNNNNN NO*6@N@OO-o)o)6)o)6)o)o)orooo)o)o)o)oro)o)o)oo _ro.t(\ OFo, o)o) o)FNóü6@NOO6æ6CôCOCO6CO@o)o}o)o)o)6)o)o)o) 2. Periode le7 Hinsichtlich der Wirkung der Grundwasserleiterdeckschichten gilt das südliche Parthegebiet im Raum Großbardau bis Grethen als gering geschützt. So sind an der Gütemessstelle Grethen die höchsten Nitratkonzentrationen zu verzeichnen (Abbildung 4-15). Stromabwärts in Richtung Leipzig verbessert sich mit zunehmender Mächtigkeit der Geschiebemergelplatten der Saale- und Elster-Kaltzeit die Geschütztheit der pleistozänen Grundwasserleiter. Die Nitratkonzentration im Längsschnitt der Parthe nimmt von Grethen über Erdmannshain bis Beucha infolge des Zustroms von weniger stark belastetem Grundwasser deutlich ab. Abbildung 4-15: Nitratkonzentration an den Gütemessstellen Grethen, Erdmannshain und Beucha in der Parthe für den Zeitraum von l98f bis 2014 lm zeitlichen Verlauf zeigen die Nitratgehalte der Parthe an den Gütemessstellen Grethen, Frclmannshain uncl Beucha ebenso wie die im unteren Parthegebiet liegenden, hier nicht dargestellten Messstellen Plösitz, Plaußig und Thekla seit 2010 einen leichten Rückgang der Nitratkonzentrationen. lnwieweit dies mit dem Abflussregime korreliert, ist noch zu klären. Es muss davon ausgegangen werden, dass es auch im Einzugsgebietsmaßstab im Verlauf abflussarmer Perioden zur Akkumulation von N-Einträgen in der ungesättigten Zone und im Grundwasserleiter kommt. Dies fÜhrt in Feuchtperioden möglichen¡veise zu einer höheren, nicht unmittelbar bewirtschaftungsbedingten Nitratbelastung der Vorfluter. Weil der Speicher der ungesättigten Zone im Lockergesteinsbereich vergleichsweise groß ist, sind auch die Stoffverfrachtungen in die Oberflächengewässer während der Feuchtperioden groß und über längere Zeit anhaltend. lm Rahmen des vom BMBF geförderten Elbeökologie-Projektes (Becxen & Lnnuen 2004) fanden von 1998 bis 2OO3 zu dieser Problematik am Beispiel des Parthegebietes erste Untersuchungen statt (KRöNERT et al. 2OO4). Unter dem Thema ,,Bestimmung des Nitratstromes im Grund- und Oberflächenwasser mit dem Modell PART" wurde das bestehende gekoppelte Oberflächenwasser-/Grundwassermodell für das Einzugsgebiet der Parthe (PART 1994 und HRrrRxonru et al. 1999)eingesetzt, aktualisiert und um die erforderlichen chemischen Komponenten enveitert. Ziel des Projektes war, die Transitpfade diffuser Stickstoffeinträge aus landwirtschaftlichen Quellen bis zu ihrem Zutritt in die Gewässer möglichst prozessnah zu verfolgen. 80 70 60 -50a sr 40 o30oz20 10 0 _f-- T fEËËðEEbEEEõ$EüEEbEESAÈ8S88b889:È9SP339PP9PPg99P9PCCPPRRRÑRRRRÑFRRRRR --+-Grethen -+Erdmannshain --r--Beucha //t\u l_{ ß1n le8 lm Ergebnis der Arbeiten konnte für das Einzugsgebiet zwischen den Pegeln Glasten und Thekla eine Stickstoffbilanz aus N-Ein- und N-Austrägen erstellt werden. Nur knapp 2O Prozenl der diffus eingetragenen NO3- N-Frachten verließen demnach über die Parthe am Gebietsauslasspegel Thekla das Bilanzgebiet. Eine große Menge an NO3-N verblieb im System, wurde umgesetzt oder verließ es auf anderen Wegen, z. B. über den Grundwasserstrom am Abflusspegel vorbei. Die Berechnung der Grundwasserströmung lieferte Erkenntnisse zum Stofftransport. Mit dem Particle Tracking konnte sichtbar gemacht werden, mit welchen Fließzeiten sich das oberflächennahe, mit Nitrat belastete Grundwasser im Einzugsgebiet der Parthe bewegt. Aus der Anordnung der Bahnlinien war zu erkennen, dass Fließzeiten von deutlich mehr als l6Jahren keine Ausnahme bilden, um Stoffe mit dem Grundwasser aus Teilen des Einzugsgebietes bis in die Nähe der Vorfluter zu transportieren, über die sie dann mit der fließenden Welle das Einzugsgebiet in relativ kurzer Zeit verlassen. Einen weiteren Hinweis auf die Nachhaltigkeit der ablaufenden Prozesse lieferten die ermittelten Aufenthaltszeiten des Wassers in den einzelnen Grundwasserleitern (GWL). So verweilen das Grundwasser und darin gelöste Stoffe in Abhängigkeit vom Grundwasservorrat, dem Zustrom aus anderen Grundwasserleitern und der Höhe der Grundwasserneubildung in den oberen quartären GWLn durchschnittlich acht Jahre, im quartären Haupt-GWL (den Muldeschottern) bis zu 19 Jahre und im tiefst gelegenen tertiären GWL, der kaum am Wasserkreislauf teilnimmt, rund 150 Jahre. Diese Untersuchungsergebnisse lieferten bereits Anfang 2000 Hinweise darauf, dass in Abhängigkeit von den hydrogeologischen Gegebenheiten in den kommenden Jahren, auch nach Umstellung der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung, nicht mit nachhaltigen Veränderungen der NO3-N-Konzentration im Grund- und Oberflächenwasser zu rechnen ist. Die Ergebnisse der aktuellen Lysimeteruntersuchungen und die Entwicklung der Nitratgehalte in zahlreichen sächsischen Einzugsgebieten ven¡veisen auf die anhaltende Aktualität der Problematik. Deshalb wurden im Jahr 2007 die modellbasierten Untersuchungen wieder aufgenommen und mit der Erstellung eines gekoppelten Stofüransportmodells zur Abbildung der Parameter Nitrat und Ammonium begonnen (LfULG 2011). ln einem ersten Schritt wurde bis April 2012 die Kopplung der Modelle REPRO (Hülsernce¡¡ 2003) und ArcEG- MO-PSCN (Klöcrtruc 2009) technisch fertiggestellt und an vier Schlägen in den Wasserschutzgebieten (WSG)Jahnaaue 2 und Diehsa getestet (LfULG 2014). Zur Bestimmung von standortspezifischen Modellparametern wurde dieser Modellverbund an den Böden der Station Brandis getestet und weiterentwickelt. Nach Kopplung an das Grundwassermodell MODFLOW MT3D-FL (Kruna et al. 1998) sind erneute Berechnungen in den Wasserschutzgebieten (WSG) Jahnaaue 2 und Diehsa geplant. 4.6 Zusammenfassung Seit 1981 wurden am Standort Brandis mittels Lysimeter Untersuchungen zu den Auswirkungen bewirtschaftungsbedingter , klimatischer und hydrologischer Einflussfaktoren auf die Höhe der N-Austräge an sechs typischen sächsischen Ackerböden durchgeführt. Diese Böden sind entsprechend der Eigenschaften ihrer Herkunftsorte durch unterschiedliche Tiefgründigkeit, Wasserspeicherkapazität und Sorptionskapazität gekennzeichnet . les Die landwirtschaftliche Bewirtschaftung der Lysimeter orientiert sich an der Bewirtschaftungsform der umliegenden Agrarbetriebe. lm Zeitraum von 1981 bis 1992 handelt es sich um eine konventionelle, intensive Bewirtschaftung mit mineralischer und organischer Düngung. Daran schloss sich von 1993 bis 1995 eine Periode mit Stilllegungs- und Grünbrachemaßnahmen an, danach folgten dreiJahre ökologischer Landbau. Seit 1999 wird konventioneller Landbau mit bedarfsgerechter, vonruiegend mineralischer Düngung betrieben, der vom Rückgang des Hackfrucht- und Futteranbaus zu Gunsten von Marktfrüchten (Wintergetreide, Winterraps) geprägt ist. Die Höhe der N-Einträge aus der Deposition wird mittels Bulk-Sammler gemessen. Sie ist seit 1981 stark rückläufig . Über die Höhe der N-Einträge, die den Pflanzenbeständen darüber hinaus über nichtsedimentierende Partikel und Gase aus der Atmosphäre zur Verfügung stehen, gibt es hingegen große Unsicherheiten. lm Verlauf von 35 Beobachtungsjahren wurden kontinuierlich steigende Luft- und Bodentemperaturen, kaum veränderte Winterniederschläge, aber eine Zunahme der Spätsommerniederschläge registriert. Zunehmend treten Wasserdefizite in der L Vegetationsperiode (Frühjahrstrockenheit) auf, die bei flach- und mittelgründigen Böden zur Abnahme der Ertragsstabilität führen, was die Festlegung realistischer Zielerträge erschwert. Die Niederschläge werden auf mittel- und tiefgründigen Standorten nahezu vollständig für die Verdunstung bzw. für die Ertragsbildung venvendet. Bei flachgründigen Böden ist eine geringe Zunahme, bei den tiefgründigen Standorten eine Abnahme der jährlichen Sickerwasserbildung zu verzeichnen. Größere Veränderungen zeigen sich beim innerjährlichen Verlauf der Sickerwasserbildung. Die höheren Niederschläge im Spätsommer und der vonviegende Anbau von Winterfrüchten führen tendenziell zur schnelleren Wiederauffüllung der Bodenwasservorräte und, vor allem bei den N-auswaschungsgefährdeten Standorten, zu einem vorzeitigen Beginn der Sickenvasserperiode. Für alle Standorte ist charakteristisch, dass hohe Sicken¡vassermengen zum Anstieg der N-Austräge führen. ln niederschlagsarmen Jahren verbleibt ein großer Anteil der N-Überschusssalden im Boclen. Daraus resultiert, dass N-Bilanzüberschüsse (aus der Flächenbilanz) nicht den ,,Auswaschungsfrachten" aus der Wurzel- und Dränwasserzone gleichgesetzt werden können. Beim Vergleich der verschiedenen Böden und der drei nacheinander realisierten Bewirtschaftungsperioden, zeigen die mehrjährigen N-Austräge über das Sickerwasser erhebliche Unterschiede. ln den Jahren der lntensivperiode von 1981 bis 1992 lieferten die ertragreichen, sorptionsstarken Löss-Parabraunerden mittlere jährliche N-Austräge (Frachten) von I kg N ha-1. Auf den wenig ertragreichen sandigen Braunerden betrugen die N-Austräge über das Sickenruasser, gekoppelt an hohe Nitratkonzentrationen, 46 kg N ha-1. Auch während der Jahre 1993-1998 mit ökologischem Landbau, Stilllegungs- und Brachemaßnahmen kommt es trotz negativer Salden zu Auswaschungsverlusten, die aber geringer ausfallen als in den Jahren davor. lm Mittel der Jahre von 1999 bis 2015 lagen die N-Austräge über dem Niveau der lntensivperiode. Es werden nicht nur höhere Frachten registriert, sondern auch ein höherer prozentualer Anteil der N-Frachten am N-Saldo (N-Einträge). Dies ist beim Lössstandort nach wie vor unkritisch. Bei den anderen Böden betrug der Anteil der N-Austräge am N-Überschusssaldo rd. 60 bis 80 Prozent. Hinweise auf einen bewirtschaftungsbedingten N-Pool der untersuchten Ackerböden liefern Bilanzrechnungen und ein im Jahr 2006 angelegter Schwarzbracheversuch. Unter dem Standort aus lehmigem Sand mit Schwarzbrache werden im Zeitraum von November 2006 bis Oktober 2014 mit dem Sickenruasser 110 kg N ha-1a-1 ausgetragen, obwohl als N-Eintrag nurdie (Bulk-)Deposition in Höhe von 14 kg N ha-1a-1 von | 100 Einfluss ist. Unter tiefgründigem Löss werden bei der bewirtschafteten Variante jährlich nur 1 kg N ha-1 mit dem Sicken¡yasser ausgetragen. Unter Schwarzbrache sind es im gleichen Zeitraum 118 kg N ha-1a-1 . Auch hier erfolgt der N-Eintrag nur über die (Bulk-)Deposition. Ein zeitlicher und räumlicher Zusammenhang zwischen Maßnahmen zur Verminderung der Nitratbelastung aus der Landwirtschaft (Höhe der N-Salden) und den an einzelnen Grundwassermessstellen angetroffen Nitratgehalten ist auf Grund nachfolgend genannter Einflussfaktoren nur schwer herzustellen. Von Einfluss sind I der unterschiedliche Grad der Geschütztheit der Grundwasserleiter, I eine repräsentative Anzahl der Beschaffenheitsmessstellen, I die Verweilzeiten des Sickerwassers in der ungesättigten Zone und die Verweílzeiten des Grundwassers im oberen Grundwasserleiter, I Grundwasserfließrichtung und Grundwasserflurabstand sowie I die Kontaktzeit zwischen Wasser und Gestein mit seinem reaktiven Element- und lonenbestand. Auf Grund der Vielfalt der Einflussfaktoren kann ein Nachweis für die Wirksamkeit und Effektivität von veranlassten Maßnahmen auf die Grund- und Oberflächenwasserqualität meist nur mit Hilfe von Simulationsmodellen , gekoppelt mit einem repräsentativen Sicker- und Grundwassermonitoring, erbracht werden. Ziele sind die modelltechnische Abbildung der Transitpfade diffuser Stickstoffeinträge aus land- und siedlungswirtschaftlichen Quellen bis zu ihrem Zutritt in die Gewässer (Grund- und Oberflächenwasser) sowie der Nachweis und die Modellimplementierung von N-Umsatzprozessen. Derzeit wird in drei Trinkwassereinzugsgebieten ein Verbund zwischen den Modellen REPRO, ATcEGMO-PSCN und ModflodMT3D aufgebaut. | 101 5 Parzellen- und Lysimeterversuche im Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geolog¡e Dr. Michael Grunert; Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie 5.1 Zielstellung und Konzeption Die weitere Optimierung der N-Düngung ist aus ökologischer und ökonomischer Sicht eine wichtige Aufgabe der Landwirte. Die Vielzahl der Einflussfaktoren, aber auch die verschiedenen Handlungsoptionen stellen eine große Herausforderung dar (Überblick siehe Abbildung 5-1). Hinzu kommen die oft sehr unterschiedlichen Voraussetzungen der Betriebe in Bezug auf Struktur, Technikausstattung, Personalquantität und -qualität usw. Hier steht prinzipiell und immer wieder die Aufgabe, die verschiedenen Faktoren zu erfassen und die Handlungsmöglichkeiten entsprechend der konkreten Bedingungen auszuwählen und zu optimieren. Einflussfaktoren bauverfahren Bodenbearbeitung, Vorfrucht, Sorte, Aussaatzeítpunkt u. -menge, Düngung im Herbst und zur Vorfrucht, Schäd linge, Krankheite_n Düngungszeitpunkt Düngemittelform Ausbringungstechni organisch (Gülle, Gärrest ..,) mineralisch (Ammonium Nitrat Harnstoff) Gabenaufteilung Stabilisierung ..... Abbildung 5-1: Einflussfaktoren auf die Festlegung von Menge, Termin und Ausbringungstechnik der Stickstoffdüngung sowie sich ergebende Handlungsoptionen für den Landwirt am Beispiel der ersten N-Gabe zu Winterraps (jeweils Auswahl) Eine wichtige Grundlage sind dabei Exaktversuche unabhängiger Versuchsansteller. ln der Abteilung Landwirtschaft des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)wird eine Vielzahl praxisorientierter Versuche zu acker- und pflanzenbaulichen Fragestellungen durchgeführt. Hierfür werden die Boden Bodenart, Hum asserkapazität, pH, Nährstoffgehalt und -nachlieferung, Schlag-Homogenitåt, Befahrbarkeit, Bodenstruktur ..... gesetzliche Rahmenbedingungen Sperzeiten, Mengenbegrenzungen, Ausbringungsbedingungen, N-Bilanz, Abstandsauflagen, Nitratrichtlinie, WSG, wirtschaft liche Rahmenbedingungen Ezeugerpreis, Produktionsmittelpreise, Ausbringungskosten, Technikverfügbarkeit, Jahreswitterung Bodenfeuchte, Bodenerwärmung, Vegetationsbeginn, Bestandesentwicklun g, bisherige N-Aufnahme, abgefrorene Biomasse, verfügbarer N (Nr¡n) in Bodenschichten ..... Füllstand Gülle/Gärrestlager | 102 eigenen Versuchsstationen auf den maßgeblichen Standorten Sachsens, die Lysimeteranlage und die Gefäßstation genutzt (Abbildung 5-2). Dies wird durch Untersuchungen auf Praxisflächen ergänzt. Die Zusammenarbeit mit anderen Bundesländern wird derzeit weiter vertieft, um fundiertere Aussagen treffen und Kapazitäten besser nutzen zu können. Zentrale Themen im Bereich Pflanzenernährung/Düngung sind dabei: I standort- und kulturartgerechte Düngebedarfsbemessung I optimale Ausnutzung der Nährstoffe aus organischer und mineralischer Düngung, Aufdecken von Reserven und Schwachstellen I Anpassung von Düngestrategien an weiterentwickelte und geänderte Anbauverfahren und Anbaubedingungen (2. B. reduzierte Bodenbearbeitung, geänderte Fruchtfolgen, neue Technologien, Klimawandel) I 0r.5 {16.7%d rN) r-l Lé 2.6 t¿9.8 % d tN¡ r--ì v?"9 $r.8%d rN) I AJt {r.7%d LN) Forchheim hristgrün rchheim s!3 Lt2 I Versuchsfeld * Gefäßstation + Lysimeteranlage A BfUL (Analytik) 1) - Lys¡meterstat¡on Brendis der BruL 2) = Dauerversuch L28 in Methau u. $prödã rn¡t 565 856 35 430 6s3 Christgrün V5 7-'6. . 8,5 Abbildung 5-2: Versuchsstationen und Prüffelder im pflanzenbaulichen Versuchswesen des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Stand 2015) Mit den Untersuchungen werden Beiträge zur Erreichung folgender Zielstellungen geleistet: I Verbesserung der Nährstoffeffizienz im Pflanzenbau (insbesondere N und P) I Verminderung von Nährstoffverlusten (Verlagerung und gasförmige Emissionen), Senkung der N-Bilanzen, Absenkung der N,¡n-Mengen nach Ernte und vor Winter, => Beitrag zur Erfüllung der Vorgaben der EU- Wasser-Rahmen-Richtlin ie I Empfehlungen zu Menge, Art und Zeitpunkt von Nährstoffapplikationen in der landwirtschaftlichen Praxis I Empfehlungen zurAnpassung des Pflanzenbaus an sich ändernde klimatische Bedingungen, insbesondere Trockenphasen, Wirkung neuer Technologien und Düngemittelformen I Ertragssicherung und -steigerung, Qualitätssicherung I Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Anbaus #) sårb¡u a z4 Nossenf JahresØ 1995-2015oc I .t Sta ndorteinheit Bodenart Ackerzahl m ü. NN Nossen Lö4b ut4 63 255 9,4 707 Pommritz Lö4c ut3 61 230 9,8 660 Baruth D3 ls 32 151 9,8 664 V8a 33 | 103 I Erhalt der Bodenfruchtbarkeit I Weiterentwicklung des Düngebedarfs- und Bilanzierungsprogramms BEFU des LfULG bzw. des in Erarbeitung befindlichen Nachfolgeprogramms für mehrere Bundesländer I fachlich fundierte Politikberatung 5.2 Untersuchungsumfang und -methodik ln Tabelle 5-1 werden die Versuchsthemen der Pazellen- und Lysimeterversuche aufgelistet, bei denen N-Effizienz und N-Bilanz den zentralen Punkt darstellen. Gleichzeitig ist zu entnehmen, ob in dem vorliegenden Bericht eine kurze Darstellung ausgewählter Ergebnisse erfolgt und in welchen Veröffentlichungen dies umfassend nachgeschlagen werden kann. Übergreifende Darstellungen der Möglichkeiten zur Optimierung der N-Düngung sind u. a. GRunenr (2013 a) und GRuNenT (2015 a und b) zu entnehmen. Tabelle 5-1 : Themenstellungen acker- und pflanzenbaulicher Parzellen- und Lysimeterversuche mit Bezug zu N-Effizienz und N-Bilanz im Referat Pflanzenbau des LfULG (Auswahl) Dauerversuch, auf gleicher Feldfläche Lysimeterversuch Pazellenversuch, jährlich auf anderem Feldstück D= L= D- Thema Art Orte Jahre Ergebnisse weitere Quellenim Bericht I Wirkung differenzierter mineralischer und organischer N-Düngung auf Ertragsbildung, Nährstoffaufnahme, -bilanzen, Bodeneigenschaften, Nitrat-Verlagerung (mit Unterflurlysimetern) D L 2 seit 't965 X GRUNERT, ALBERT (2012) ALBERT, GRUNERT (20f3 a) ALBERT (2013) GRUNERT (2015 c) Prüfung stabilisierter mineralischer N-Dünger zu Winterweizen Nachwirkung verschiedener organischer und mineralischer N-Düngung P 4 2004- 2015 X GRUNERT (2013 a) D 1 1 996- 2014, Nachbau -2017 DAUBrrz (2009) Biomasseabhänglge N-Düngung zu Winterraps incl. Prüfung Herbstdüngung P 4 seit 2000 X SCHLTEPHAKE (2011) SCHLTEPHAKE, MüLLER (201 4) GRUNERT (2016) Vergleich mineralischer N-Düngemittel bei optimalem und reduziertem N-Düngungsniveau D 3 2000- 2014 X ALBERT, GRUNERT (2013 b) GRUNERT, ALBERT (2014 b) N-Düngebedarfserm ittlung zu Winterweizen P 4 seit 2000 X GRUNERT (2013 a) lnjektionsdüngung mit mineralischem Stickstoff zu Winterweizen P 2 2010- 20't5 X FARAoK, ALBERT (201 1 ) lnjektionsdüngung mit mineralischem Stickstoff zu Wintergerste P 1 2010- 2015 X FARACK, ALBERT (2011) lnjektionsdüngung mit mineralischem Stickstoff zu Winterraps P 3 2010- 2015 X FARAoK, ALBERT (201 1 ) GRUNERT, ScHAERFF, ScHMIDT (2o14) SCHLTEPHAKE, MüLLER (201 4) Einfluss von Bodenbearbeitungsintensitäten auf Sickerwasserbildung , Nährstofffrachten und Ertrag L 1 seit 1999 X ALBERT (201 3) | 104 Diese Exaktversuche werden mit vier randomisierten Wiederholungen und mehrjährig angelegt, sodass eine statistische Auswertung erfolgen kann (Signifikanzen, Korrelationen). ln allen Versuchen sind jeweils u. a. Prüffaktoren: I Ertrag, Erntegutqualität (Eiweiß-, Ölgehalt u. a.), Bestandeskennziffern I Nährstoffzufuhr, -gehalt, -entzug und -bilanz I N¡¡¡ Vor Winter, zu Vegetationsbeginn und nach Ernte I Wirtschaftlichkeit Weitere Parzellen- und Dauerversuche wurden und werden zur Phosphor- und Kaliumdüngung und zur Bodenbearbeitung durchgeführt. Diese Fragestellungen haben klare Auswirkungen auf Ertrag und N-Effizienz, die bei den Versuchen mit erfasst werden. Die Ergebnisse werden hier jedoch nicht vorgestellt. Das Themenfeld Stickstoffeflizienz spielt auch in den Gefäßversuchen (am Standort in Nossen) eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse werden hier ebenfalls nicht vorgestellt. Alle Boden- und Pfanzenproben der vorgestellten Versuche wurden durch die Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft (BfUL) analysiert. 5.3 Ergebnisse Die Ergebnisse der Versuche werden durch Fachartikel, Vorträge, Berichte und lnformationsblätter sowie im lnternet des LfULG veröffentlicht. Zu allen Versuchen können Versuchsfrage, Prüffaktoren, Versuchsorte, Laufzeit, Ergebnisse und Schlussfolgerungen den jährlichen Berichten entnommen werden ' http://www. landwirtschaft.sachsen.de/landwirtschafU2TT4. htm. 5.3.1 Stickstoff-Düngebedarfsermittlung am Beispiel Winterweizen 5.3.1.1 Grundlagen, Jahreswirkungen Die an Kulturart, konkrete Standortbedingungen (Schlag und aktuelle Witterung) und Bestandesentwicklung angepasste Berechnung des Stickstoff-Düngebedarfs ist grundlegende Voraussetzung für eine wirtschaftliche und ökologisch verträgliche Düngung. Der N-Düngebedarf schwankt in Abhängigkeit von den jährlichen Bedingungen für eine Kultur auf demselben Schlag erheblich. Ursache sind große jährliche Unterschiede bei verfügbaren Stickstoffmengen im Frühjahr (Nr¡n), der N-Nachlieferung aus dem Boden (Mineralisierung), von Temperatur und verfügbarem Wasser sowie vom davon abhängigen Ertragspotenzial im konkreten Jahr. Tabelle 5-2 verdeutlicht dies am Beispiel von Parzellenversuchen mit Winterweizen auf zwei Lössstandorten in Sachsen in den Jahren 1994 bis 2014.Hier schwankte der Nr¡n um 67 kg N/ha, der Ertrag ohne N-Düngung und der optimale Ertrag um 55 bzw. 56 dVha, der optimale N-Aufwand um 185 kg N/ha, der N-Entzug um 96 kg N/ha. lm Umkehrschluss wird deutlich, dass für einen gleichen optimalen Ertrag je nach den Jahresbedingungen sehr unterschiedliche N-Düngergaben notwendig sind (Bsp: 153 bzw.213 kg N/ha in den Jahren 2004 bzw. 2005 für jeweils 105,5dUha). Eine gleich hohe N-Düngung kann auf dem gleichen Standort zu drastisch unterschiedlichen Ergebnissen führen. So ergaben 158 kg N/ha im extremen Trockenjahr 2003 nur 65,2dllha Kornertrag, während im folgenden Hochertragsjahr2004 eine Düngung von 153 kg N/ha für einen Ertrag von 105,5 dt ausreichte. Die N-Salden schwanken dementsprechend. I r05 Ertrag ohne N-Dúngung [dUha] N 'n,n 0-60 cm Vegetat.beginn Ikslha] Jahr Tabelle 5-2: Winterweizen-Erträge ohne N-Düngung, N¡¡¡ ZU Vegetationsbeginn, wirtschaftlich optimale Erträge sowie die entsprechenden N-Entzüge und N-Salden in Parzellenversuchen auf Lössstandorten in Sachsen in den Jahren 1994 bis 2014 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2907 2008 2009 20'10 2ß11 2012 2A13 2014 62,1 71,4 66,3 48,9 81,3 59,9 74,5 64,7 75,7 56 60 58 37@ 34 55 54 37 41 71 28 69 Ertrag [dUha] 82,8 83,4 95,4 83,2 85,0 86,3 95,7 87,4 84,6 <@ 105,5 105,5 83,5 104,3 103,6 102,6 97,8 113,6 106,5 då N-Düngung [ks/ha] 133 115 159 194@ 159 151 191 81 158 153 213 173 166 't41 203 202 205 240 216@ N-Entzug Iks/ha] 174 182 196 177@ 184 201 158 176 12e 215 215 193 220 222 215 217 223 225 173@ N-Saldo Ikglha] -41 -67 -37 17 -94 -25 -50 30 -62 -2 -24 -54 -81 -12 -15 -18 15@ -5 33@ ö 55,8 69,2 75,8 73,5 5',1,4 55,'t 65,7 51,8@ 65,4 @ 69 43 60 50 38 38 31 Hinzu kommen starke Unterschiede zwischen den Ackerbaustandorten. So wird aus Abbildung 5-2 deutlich, dass für einen bestimmten Ertrag und Rohproteingehalt von Qualitätsweizen (A) standortabhängig differenzierte N-Gaben erforderlich sind. Zusätzlich sind die erzielten Wirkungen je kg eingesetzten Stickstoffs sehr unterschiedlich, sowohl bei Ertrag und Rohproteingehalt als auch beim N-Entzug und der N-Bilanz. Dies verdeutlicht , dass es unerlässlich ist, in jedem Jahr auf jedem Schlag den Düngebedarf zu ermitteln. Gleichzeitig wird aus Abbildung 5-3 deutlich, dass zwischen dem für Mitteldeutschland auf Grund der Standortgegebenheiten typischen Qualitätsweizenanbau mit den erforderlichen Rohproteingehalten und der anzustrebenden niedrigen N-Bilanzwerte ein Zielkonflikt besteht. Für hohe Rohproteingehalte ist eine N-Spätgabe unerlässlich. Gleichzeitig ist deren Ausnutzungsgrad durch die Weizenpflanzen vergleichsweise gering, die N-Bilanz steigt deutlich an. Auf Lösungsmöglichkeiten wird später eingegangen. | 106 90 80 70 60 50 40 30 .,OO Kornertrag (dt/ha) 050 N-Entzug (kg N/ha) 200 175 150 tz3 50 Pommritz (Lö.2001-r2) r= 0,99 - Nossen (Lo,2oo'1-12) r,- 0,99 - Chr¡stgrun (v, 2oo9-12) r= 0,94 Spröda (D, 2oo1-04) r'= 0,79 - Forchheim (v. 2oo1-12) r, = 0,98 16 Rohproteingehalt(%) 15 14 IJ 12 11 10 150 100 Pommritz (Lo,2oo1-12) r= 0,98 Nossen $o,2oo1-12) r'= 0,97 Chr¡stgrün (v. 2oo9-12) r= o,e7 SprÖda (D. 2oo1-oa) r'= 0,89 Forchheim ry, 2oo1-12\ r, = a.92I100 150 200 250 0 s0 100 1s0 zoo 2so N-Saldo (kg N/ha) . Pommritz (LÒ.2oo1-12) r'z= 0,99 - Nossen (Lö, 2oo1-12) r'= 0,99 - Chr¡stgrt¡n (v, 2oo9-12) r=0,98 Spröda {D, 2ool-04) r'= 0,98 - Forchheimlv. 2oo1-12) r=0,99 50 0 75 -50 ,.. " Pommr¡lz (Lö,2001-12) r'¿= 0,99 - Nossen (Lö,2001-12) r,= 0,99 - Christgrün (v, 2009-12) r= 0,9a -'100 Spröda (D. 2oo1-04) r= o.8B - Forchheim (V, 2oo1-12) r'= 0,99 0 250 -1 50 0s0 25050 100 150 200 N-Düngung in kg/ha 100 150 200 N-Düngung in kg/ha Abbildung 5-3: Ertrag und Rohproteingehalt, N-Entzug und N-Saldo im Winterweizenanbau in Abhängigkeit von der N-Düngung (Parzellenversuche auf sächs¡schen Standorlen,1.l2. N-Gabe abgestuft, 3. N-Gabe 60 kg N/ha) Quelle: GnurueRr 2013 a 5.3.1.2 Optimierung der N-Düngung insgesamt Für sachgerechte, wirtschaftlich und ökologisch verträgliche Düngeempfehlungen sind daher regionale Parzellenversuche unerlässlich. Tabelle 5-3 zeigt ein Beispiel für Abstufung und Ergebnisse eines entsprechenden Parzellenversuchs, der in mehreren Jahren auf vier verschiedenen sächsischen Versuchsstationen angelegt wurde. Neben der Null-Düngungsvariante erfolgt hier eine Steigerung bis zu 234kgN/ha*a mineralischer N-Düngung im Mittel der Jahre. Unter Berücksichtigung des erzielten Ertrages, des Rohproteingehaltes (RP) und des im Mittel erzielbaren Preises wird die durch die N-Düngung erzielte effektive Mehrleistung ermittelt und gleichzeitig der damit verbundene N-Saldo (N-Zufuhr durch Düngung abzüglich N-Abfuhr mit dem Korn) ausgewiesen. lm Mittel der ausgewerteten 'l 2Versuchsjahre erweist sich am Standort Nossen die Variante BEFU/N03 Test als am wirtschaftlichsten, verbunden mit einem sehr guten Wert für die N-Bilanz. ln dieser Variante wurde die N-Düngebedarfsermittlung für die erste N-Gabe mit dem sächsischen Programm BEFU | 107 durchgeführt. Für die zweite und dritte N-Gabe wurde die Bestandesentwicklung durch Einsatz des Nitratschnelltests berücksichtigt. Die Unterschiede in der effektiven Mehrleistung sind hier (auch auf Grund des guten Standortes) ab einer Düngungshöhe von ca. 145 kg N/ha*a gering. Allerdings steigen mit weiter zunehmender N-Düngung die N-Salden deutlich an. Aus den Ergebnissen kann auch abgeleitet werden, dass sich eine hohe Andüngung (erste Gabe) auf diesem Standort nicht als sinnvoll en¡rreist. Von hoher Bedeutung für die Vermarktung sind die erzielten Rohproteingehalte. Hier muss der Landwirt auch an Hand der Kontraktbedingungen entscheiden, welchen Rohproteingehalt er anstreben muss und welche N-Gaben unter den konkreten Bedingungen dafür erforderlich sind. Diese Ergebnisse gelten für die geprüften (und ähnliche) Standortbedingungen . Für andere Standortbedingungen sind die jeweilig zutreffenden Versuchsergebnisse heranzuziehen . An den Ergebnissen ist gleichzeitig deutlich abzulesen, dass eine gezielte Stickstoffzufuhr für einen wirtschaftlichen Weizenanbau unedässlich ist. Ohne oder auch mit erheblich reduzierter N-Düngung ist ein wirtschaftlich tragfähiger Anbau nicht möglich. Deutlich negative N-Bilanzen würden zudem auch zu Lasten der Bodenfruchtbarkeit gehen, weil dieser Stickstoff aus dem Boden nachgeliefert wird und so über viele Jahre eine Reduzierung der organisch gebundenen Vorräte zu verzeichnen wäre. Die Erträge aus der Null-Variante würden - wie das gesamte Ertragspotenzial - dann auch abnehmen, die Bodenfruchtbarkeit absinken. Tabelle 5-3: Wirkung gestaffelter N-Düngung beim Anbau von Winten¡veizen auf Ertrag, Rohproteingehalt , Mehrleistung und N-Saldo; Lö-Standort Nossen, ø 2001-201} A-Weizen Sorte Quelle: ScHneRrr 2013 nach Daten Ref. 72 LfULG in: GRurueRr 2013 a A+ = E nach RP, aber Bezahlung nicht sicher 5.3.1.3 Optimierung erste N-Gabe zu Winterweizen Die Höhe der ersten N-Gabe zu Wintergetreide ist u. a. abhängig von der Menge verfügbaren Stickstoffs zu Vegetationsbeginn in verschiedenen Bodentiefen (N,¡n), dem Entwicklungsstadium und der Bestandesdichte, aber auch der abzuschätzenden Nachlieferung von Stickstoff aus dem Boden (abhängig u. a. von Vorfrucht, Standort und organischer Düngung in den Vorjahren). Alle diese (und weitere Faktoren) werden in fachlich anspruchsvollen Düngebedarfsmodellen berücksichtigt - so z. B. im vom LfULG bereitgestellten BEFU, das in Sachsen in großem Umfang in der landwirtschaftlichen Praxis angewendet wird. lm Ergebnis erhält der Landwirt eine Empfehlung für die Höhe der ersten N-Gabe für den konkreten Schlag (kg N/ha). Diese bietet eine hohe Sicherheit für eine bedarfsgerechte Startdüngung unter Berücksichtigung der konkreten Bedingungen vor Ort sowie wirtschaftlicher und ökologischer Aspekte. N-Dünqunq (kq/hal Prüfolied 1 2. 3. N qes. Ertrag dt/ha RP Yo Preis EUR/dt Qual. stufe N-Saldo kq N/ha N-Saldo Diff zu Standard eff. Mehrleistung EUR/ha I 0 0 0 0 56.4 9,8 17,00 c 0 -84 -61 175 M 85 115 2 3 4 5 25 25 25 25 60 60 60 60 0 30 60 90 75,8 84,8 91,4 93,8 12,6 12,7 13,2 13,5 17,75 17,75 18,50 18,50 B B A A 273 389 539 553 -59 -48 -37 -'16 -36 -25 -14 7 6 7 I I 54 54 54 54 0 30 60 90 60 60 60 60 114 144 174 204 84,0 90,6 94,3 95,6 12,8 13,0 13,9 13,9 17,75 18,50 18,50 18,50 B A A A 382 526 563 558 -47 -34 -23 4 -24 -11 0 27 10 11 12 13 84 84 84 84 0 30 60 90 60 60 60 60 144 174 204 234 90,6 93,5 95,3 95,5 13,1 13,5 13,9 14,3 18,50 18,50 18,50 18,50 A A A A+ 532 549 553 530 -35 -15 4 29 -12 I 27 52 BEFU/NO3-Test BEFU/N-Tester 57 57 53 84 5'l 65 206 93,8 95,4 13,3 13,9 18,50 18.50 A A 554 -28 6 -5 29 ,;!' | 108 5.3.1.4 Optimierung 2. und 3. N-Gabe sowie Verfahren der Bedarfsermittlung Für den Anbau von Qualitätsweizen sind eine zweite und dritte N-Gabe notwendig und Standard (außer bei speziellen Verfahren wie der lnjektionsdüngung oder dem Einsatz stabilisierter N-Dünger). Diese Gabenteilung ist Voraussetzung für eine dem Bedarf angepasste N-Bereitstellung. Gleichzeitig bietet sich damit die Chance, die N-Zufuhr zu zwei weiteren Terminen an die konkreten Bedingungen anzupassen. Neben den Witterungsbedingungen ist dabei die jeweilige Bestandesentwicklung von entscheidender Bedeutung. Abbildung 5-4 verdeutlicht, dass die bestandesabhängige Bemessung der 2. und 3. N-Gabe zu Winterweizen eine deutlich positive Wirkung hat. Während Ertrag und Qualität nur marginal beeinflusst werden, führt die geringere N-Düngung bei Einsatzdes Nitrat-Schnelltests (-27k9 N/ha)zu einem hiergenau um diese Menge reduzierten N-Saldo (- 27 kg N/ha). Die höhere Wirtschaftlichkeit belegt dabei, dass dies auch für den Landwirt eine lohnende Variante ist. Die Ergebnisse wurden im bereits dem o. g. Pazellen-Düngungsversuch gewonnen und werden hier als l2-jähriges Mittel ausgewiesen, was eine hohe Aussagekraft belegt. Es sei darauf hingewiesen, dass Unterschiede zwischen den Bemessungsverfahren bestehen und dabei auch differenzierte Düngungsempfehlungen entstehen. Es ist jedoch durch die Berücksichtigung der Bestandesentwicklung insgesamt unbedingt eine positive Wirkung anzunehmen. 110 105 70 I N-Gebe 2J3 N-Gebr Rohprotein in Yo N€¡bnz in kg Nlha efbktiv€ Mêhrl€istung in €/ha (gegsnüber ohne N-Dtlngungl I Ërtrag o N-Menge I rze 6tb5 Ê st¡Êí) Ë i¡) IDÊ ç2 o 100 ÞE €9s t¡ cÊ90 ryÊ *ruìIeo 75 I rsr BEFU Nitraþ schnelltest 13,3 -24 50s )zot BEFU N-Têstèr 210 200 r90 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 BEFU 60-60 13,4 23 ¡ùt8 13,3 3 474 Abbildung 5-4: Vergleich von Verfahren der N-Bedarfsermittlung zur 2.13. N-Gabe zu Winterweizen, V-Standort Forchheim, ø 2001-2012 Quelle: GnururRr 2013 a Die Stickstoff-Spätgabe (3. N-Gabe) ist für die Erzielung der geforderten Rohproteingehalte von Qualitätsweizen zumeist unerlässlich. Die in Abbildung 5-5 zusammengefassten Ergebnisse aus 24 Parzellenversuchen mit A-Weizen zeigen deutlich, dass mit steigender N-Spätgabe I der Kornertrag nur noch gering beeinflusst wird, I der Rohproteingehalt deutlich erhöht wird, I die Ausnutzung des spät gedüngten Stickstoffs abnimmt, I der Gehalt an verfügbarem N im Boden nach der Ernte ansteigt, I die effektive Mehrleistung (Wirtschaftlichkeit) zu-, bei hohen Gaben aber wieder abnimmt. | 109 Das Optimum wäre hier im Mittel bei 40 bis 60 kg N/ha zu sehen - in Abhängigkeit von den Verkaufsbedingungen . Zu beachten ist jedoch, dass meist ein Mindestproteingehalt gefordert wird und nicht eine mit zunehmenden Rohproteingehalten gleitend steigende Bezahlung erfolgt. Weil der Landwirt den geforderten Wert unbedingt erreichen muss, wird in der Folge oft ein ,,Sicherheitszuschlag" gegeben, um keine großen Preisabschläge zu erhalten. Hier sind diese Preisbildungsstrategien, aber auch die geforderten hohen Rohproteingehalte zu hinterfragen. Eine Berücksichtigung sortenspezifischer Backeigenschaften und an den tatsächlichen Erfordernissen ausgerichteter Proteinanforderungen könnten einen wesentlichen Beitrag zur Senkung der Gabenhöhe der Spätdüngung leisten und damit erheblich zur Senkung von N-Salden und N,¡n-Werten nach der Ernte beitragen. N-Spätgabe kg/ha Korn ertrag dUha Rohproteingehalt nt TO N-Ausnutzung der Spätgabe ofto N*,n-Gehalt nach Ernte kg/ha effektive Mehrleistung €/ha 0 79,1 I 11,9 ¡ 38 0 I 2A 80,s I n,7 | 62 I 40 60 I 40 8r,2 I 13,2 I 50 I u los I 60 82,4f 13,71 46 I 56 f{o I 80 82,61 14,0 41 t 61 I e3 I GD 6o/o 0,7 A-Weizen (13,1-14,0 % RP): 18,50 ?dt B-Weizen (12,0-13,0 o/o RP): 17,75 €Jdt C-Weizen (<'12,0 o/o RP): 17,00 3dt I kg N: 1,00 é I Üoe*atrrt: l0 € /ha Abbildung 5-5: Wirkung der N-Spätdüngung auf Ertrag, Rohproteingehalt, N-Ausnutzung, N.¡n-Gehalt nach der Entte und effektive Mehrleistung (A-Welzensorte Tarso, Ø ãrls 24 Versuchen) Quelle: GRuruenr 2013 a (aktualisiert nach ALBERT 2012) Abbildung 5-6 verdeutlicht am Beispiel des Löss-Versuchsstandortes Pommritz die mit der bestandesabhängigen Bemessung der 2. und 3. N-Gabe verbundenen Optimierungspotenziale. Verglichen werden dabei I eine Standardverteilung (1. N-Gabe BEFU, zweite und dritte immer jeweils 60 kg N/ha), I in jedem Jahr Anwendung der uber 12 Jahre im Mittel wirtschaftlichsten Variante, I Anwendung der im jeweiligen Jahr wirtschaftlichsten Variante. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung der im Mittel der 12 Jahre günstigsten Variante nur marginale Verbesserungen bewirkt, weil hier die Jahresspezifika nicht berücksichtigt werden. Erst die Bemessung der N-Gaben in Abhängigkeit der in jedem Jahr zu verzeichnenden Bestandesentwicklung und Witterung führt zu deutlichen Verbesserungen bei Ertrag und N-Saldo, auch durch die um ca. 30 kg N/ha geringere N-Düngung. Bei den reduzierten Rohproteingehalten ist wiederum die Verträglichkeit mit den Kontraktbedingungen zu prüfen . Zu beachten ist, dass die Auswirkungen je nach Standort unterschiedlich ausgeprägt sein können - auch in Abhängigkeit davon, was als Vergleichsvariante gewählt wurde und wie optimal diese bereits liegt. | 110 N.Oi¡ngung $g/hal Ww-Korn.Erlråg fdUhal Rohprotoin l'161 N€åldo fkglhsl 200 t90 180 170 r60 r50 140 r30 120 110 r00 100 98 9E 97 96 t9 04 93 92 91 90 14.2 14,I 14,0 13,0 13,8 13,7 r3.6 13.5 13.{ r3,3 13. r 13.0 .10 -20 ,æ .40 -50 -60 lË: Ë lii;Ja n d a rd ve rte i r' " n If ,T:':l$il ñ:li ilJå "," Ir, f#:-'i il'"ilL,., ".," Abbildung 5-6: Wirkung verschiedener N-Düngungs-Strategien bei der 2. und 3. N-Gabe zu Winterweizen auf Kornertrag, Rohproteingehalt und N-Saldo, (Lö-Standort Pommritz, 2001-20121 5.3.2 Optimierung der N-Düngebedarfsermittlung zu Winterraps Winterraps hat einen vergleichsweise hohen N-Düngungsbedarf und setzt diese Nährstoffzufuhr auch in sehr deutliche Mehrerträge um. Auf Grund des Blattabwurfs vor dem Abreifen der Pflanzen und des vergleichsweise hohen N-Gehaltes des Strohs verbleibt jedoch viel Stickstoff auf den Flächen. Nur ca. 50 % des von den Pflanzen aufgenommenen Stickstoffs werden mit den geernteten Samen abgefahren. Auf Grund dessen sind die N-Salden im Rapsanbau vergleichsweise hoch, es besteht deutlicher Bedarf zur Verbesserung der N-Effektivität. An dieser Stelle sollen mit der Reduzierung der N-Düngung vor Winter, der Bedarfsermittlung im Frühjahr mit dem Modell BEFU und der Berücksichtigung der gewachsenen Biomasse drei Möglichkeiten angesprochen werden. Die Ergebnisse fußen auf entsprechenden Exaktversuchen des LfULG. 5.3.2.'l N-Düngung zu Winterraps vor Winter ln den letzten Jahren sind vor Winter zunehmend gut bis sehr gut entwickelte Winterraps-Bestände zu beobachten . Dies ist auf günstige Witterungsbedingungen, aber auch auf N-Gaben zur Aussaat von Raps bzw. im Herbst zurückzuführen. Raps kann vor oder nach der Saat ausgebrachten Stickstoff gut aufnehmen und verwerten . Mit dem zu beobachtenden Trend zur Herbst-N-Düngung sind allerdings Gefahren verbunden: I Zu üppig und zu weit entwickelte Bestände mit der Gefahr des Überwachsens vor Winter. ln der Folge wird oftmals eine mehrmalige Anwendung von Wachstumsreglern vor Winter notwendig. I Bei Frostschäden über Winter friert ein Teil der gewachsenen Biomasse ab. Der enthaltene und in der Folge frei werdende Stickstoff kann nur z. T. vom Rapsbestand wieder aufgenommen werden. Ca. 50 % des vor Winter aufgenommenen N gehen in der Folge verloren (ScHlteennx: 2011). ln üppigen Beständen kann dies ohne weiteres 100 kg N/ha erreichen, der im Herbst gedtingte N ist dann zu einem hohen Anteil nicht mehr für die Pflanzen verfügbar. I Bei ungenügender Bestandesentwicklung (2. B. in Folge von Trockenheit) wird der zugeführte N nur unzureichend aufgenommen und unterliegt der Auswaschungsgefahr. Als ausreichend ist vor Winter ein Aufwuchs von 1 bis 1,5 kg Frischmasse je m2 mit einer N-Aufnahme von 50 bis 75 kg N/ha anzunehmen. Üppige Bestände können hingegen bis über 250 kg N/ha bis zum Vegetationsende aufnehmen. | 111 ln umfangreichen Parzellenversuchen auf vier unterschiedlichen sächsischen Standorten wurde geprüft, ob eine vorgezogene oder auch eine zusätzliche Herbstdüngung von 50 kg N/ha Vorteile erzielt. Gleichzeitig wurde geprüft, ob durch eine Herbst-N-Gabe negative Wirkungen einer verspäteten Saat kompensiert werden können. Die Ergebnisse belegen im mehrjährigen Mittel an allen vier geprüften Standorten (Baruth, Forchheim , Nossen, Pommritz) keine Vorteile einer zusätzlichen Herbst-N-Gabe zu Winterraps. Das Voziehen einer Teilgabe von 50 kg N vom Frühjahr auf den Herbst erscheint nur auf Lö-Standorten bei sehr hohem Ertragsniveau als möglich. Abbildung 5-7 zeigt die Ergebnisse für den D-Standort Baruth. Hier stellen im sechsjährigen Mittel 150 kg N/ha im Frühjahr die optimale der geprüften Varianten dar. 60 55 -7t -26 -19 12 23 53 65 100 103 151 26 24 22 20 õ'5o EÀ .'Eã ËR 16'õ 50 (ú g4þ ;840Ë lrl Esst o .n 30 Samen- Ertrags- 25 GDs% 1,0 20 Summe 14 '12 10 Früh¡ahr Herb$t 0 0 0 250 50 300 200 50 250 250 0 200 200 0 100 50 50 150 0 0 50 50 100 0 100 150 50 N-Düngung ¡n kg/ha Abbildung 5-7: Rapssamen- und -ölertrag sowie N-Bilanz beiabgestufter mineralischer N-Düngung auf dem Versuchsstandort Baruth (D3, lS, Az 321(Mittel der Jahre 2009-20141 Bei verspäteten Rapsaussaaten (2. B. nach später Aberntung der Getreidevorfrucht oder ungúnstigen Witterungsbedingungen ) wird teilweise eine Herbst-N-Gabe vorgeschlagen, um die negativen Wirkungen abzufangen . Umfangreiche Untersuchungen auf den genannten vier sächsischen Standorten ergaben jedoch, dass dies pauschal nicht empfohlen werden kann (beispielhaft für den Standort Forchheim in Abbildung 5-8). Dabei erzielten sowohl eine in den Herbst vorgezogene N-Gabe als auch eine zusätzliche Herbst-N-Gabe keine positiven Ertragseffekte. Sie schnitten meist sogar schlechter ab. I Samenertrag | 112 G 60 55 50 o45Ê, !40tË3sC oÊF¡o 25 54.3 200 I i 53,0l I 150 I 46,5 I 100 I | 46,2'. I t00 I 30,8r 0 GD5.r 2,1 2,1 I i sr.a I 250 Dr.n 56,1 52,7 ,l i35,0 :t20 frühiahr 0 150 200 250 FrL.050005005005050 Gd.mr o 50 loo 150 2oo 250 3oo N-Düngung in kglha Abbildung 5-8: Rapssamenertrag beiabgestufter mineralischer N-Düngung und spätem Saattermin auf dem Versuchsstandort Forchheim (V8, Sl3 Az 33) (Mittel der Jahre 2009-2013) Somit ist eine pauschale Herbst-N-Düngung zu Winterraps unabhängig vom Aussaattermin deutlich zu hinterfragen . Eine standardmäßige Ausbringung von Stickstoff zur Aussaat bzw. im Herbst birgt die o. g. deutlichen Risiken. Dies umso mehr, wenn diese Gaben zusätzlich zur üblichen und angemessenen N-Frühjahrsdüngung des Rapses ausgebracht werden. lnsbesondere bei erfolgter N-Düngung ím Herbst sollten die Berücksichtigung der bis Vegetationsende gewachsenen Biomasse bei der Bemessung der N-Düngung im Frühjahr und die Anwendung von Düngebedarfsmodellen (2. B. das sächsische BEFU) Standard sein. Über diese Methodik, die in den folgenden Kapiteln vorgestellt wird, können zu hohe N-Gesamtgaben zu Winterraps auch bei erfolgter Herbst-N-Düngung weitestgehend vermieden werden. Davon unabhängig sind die neuen Regelungen der novellierten Düngeverord nung zur Sommer/Herbst-N-Düngung unbedingt einzuhalten. 5.3.2.2 N-Düngebedarfsermittlung zu Winterraps mit BEFU (bzw. Nachfolgemodell) und Berücksichtigung der vor Winter gewachsenen Biomasse Die Ermittlung des N-Düngebedarfs im Frühjahr ist Voraussetzung und gesetzliche Vorgabe für eine sachgerechte Düngung. Dabei müssen auf Ackerflächen nach novellierter Düngeverordnung (Stand 06/2016)folgende Faktoren berücksichtigt werden: I Zielertrag (dreijähriges Betriebsmittel), Kultur- und ertragsabhängiger Gesamt-N-Sollwert I zu Vegetationsbeginn in der Regel aus 0 bis 90 cm Bodentiefe ermittelte verfügbare N-Menge (N.¡n) I N-Nachlieferung aus dem Bodenvorrat (Humusgehalt des Bodens) I N-Nachlieferung aus organischer Düngung im Vorjahr (10 % des im Vorjahr organisch gedüngten N) I Nachlieferung von Stickstoff aus Vor- und Zwischenfrüchten Damit sind die gesetzlichen Mindestanforderungen der Düngeverordnung erfüllt. Aus fachlicher Sicht sollten weitere und detaillierter untersetzte Faktoren berücksichtigt werden. So geht im sächsischen Düngeberatungsund Bilanzierungsprogramm BEFU (bzw. dessen Nachfolgemodell) eine Vielzahl von Daten zu Standort und Bewirtschaftung in die Rechnung ein. Ziel ist eine spezifische, aus den Standortbedingungen und der Be- | 113 standesentwicklung abgeleitete Empfehlung für einen konkreten Feldbestand und damit ein wirtschaftlicher Anbau, die Optimierung der N-Effizienz und ein geringer N-Saldo. Eventuell über dem Ergebnis der Düngebedarfsermittlung nach Düngeverordnung liegende Ergebnisse werden auf dessen Höhe korrigiert, um die rechtlichen Vorgaben einzuhalten. Gerade beim Winterraps führt die weite Spanne der N-Aufnahme sehr unterschiedlich entwickelter Rapsbestände vor Winter (< 50 bis > 250 kg N/ha) zu der Frage, inwieweit dies Einfluss auf die Bemessung des optimalen N-Auñryandes im Frühjahr hat. Hierzu führte ScHLTEPHAKE (2011) umfassende Untersuchungen durch und wies den Zusammenhang klar nach. Als zusätzlicher Faktor nahm er eventuelle Blattverluste über Winter auf, weil der in den abgefrorenen Blättern enthaltene Stickstoff nur teilweise wieder vom Raps aufgenommen werden kann. Gegenüber anderen Methoden zur Erfassung der Bestandesentwicklung vor Winter (2. B. Messen des Wuzelhalsdurchmessers der Rapspflanzen oder optische Einschätzung des Bestandes) ist das Abschneiden und Wiegen der Pflanzen ein methodisch einfaches, genaues und vor allem sicheres Verfahren. Die Aufnahme der Ergebnisse in das Programm BEFU führt durch die Berücksichtigung der N-Aufnahme der gewachsenen Biomasse zu einer deutlichen Abstufung des errechneten N-Düngebedarfs im Frühjahr. Dies gilt auch bei eventuellen Blattverlusten über Winter. Tabelle 5-4 gibt einen Auszug wieder. lm Ergebnis der Berechnung wird vor allem die Überdüngung üppiger Bestände vermieden. So reduziert sich bei einem Bestand mit 2,5 kg Frischmasse/ha (125 kg N/ha aufgenommen) die N-Düngung um 65 kg N/ha. Dies hat unmittelbare positive Auswirkungen auf die N-Ausnutzung und den N-Saldo. Zusätzlich wird die Wirtschaftlichkeit des Anbaus verbessert. Die Nichtbeachtung der gewachsenen Frischmasse würde zu N-Gaben über dem Optimum führen und in der Folge zu höheren Salden und N,¡n-Werten nach Ernte (ScnltEPHAKE 2011:,,8s zeigte sich, dass die N.¡n-Beträge zur Rapsernte erst oberhalb der jeweils optimalen N-Gaben deutlich überhöht sind"). ln der Anwendung und den entsprechend positiven Auswirkungen bestehen noch erhebliche Reserven durch die Berücksichtigung der gewachsenen Biomasse beim Raps, insbesondere in Jahren mit sehr gut entwickelten Rapsbeständen und in Anbetracht der weit verbreiteten N-Düngung vor der Rapsaussaat. Der Nutzungsumfang dieses Bausteins in der Praxis sollte zur Routine werden. Tabelle 5-4: N-Düngebedarfsermittlung zu Winterraps - Berücksichtigung der bis zum Vegetationsende gewachsenen Biomasse und von Blattverlusten über Winter im Programm BEFU (Auszug) 5.3.3 OrganischeDüngung Eine besondere Herausforderung bei der Steigerung der N-Effizienz ist die Verbesserung der N-Wirksamkeit organischer Düngemittel. Dies ist vor allem darin begründet, dass ein hoherAnteil des Stickstoffs dieser Düngemittel nicht sofort pflanzenverfügbar ist, sondern erst in den Folgemonaten und -jahren freigesetzt wird. Zudem sind sie oft inhomogen und durch wechselnde Nährstoffgehalte gekennzeichnet. Reserven beim Management organischer Düngemittel bestehen u. a. in folgenden Punkten: I Kenntnis der im konkreten Düngemittel enthaltenen Nährstoffmengen durch Analyse Sprossfrischmasse vor Winter Ikg/m'] Zu-, Abschlag [ks N/ha] Zuschlag bei erheblichen Blattverlusten [kg N/ha] Zu', Abschlag gesamt [ks N/ha] 0,5 +18 +10 +28 1,0 t0 +20 +20 1,5 -15 +20 +5 2,0 -40 +20 -20 2,5 -65 +33 -32 3,0 -90 +45 -45 | 114 I fachgerechte Anrechnung des enthaltenen Stickstoffs für die Kulturen I ausreichende Berücksichtigung der N-Nachlieferung aus organischen Düngemitteln in Folgejahren I Ausbringung nur bei und in Höhe des Nährstoffbedarfs I exakte Dosierung und Querverteilung bei der Ausbringung I verlustarme, exakte, bodenschonende Ausbringung I optimale Verteilung auf den verfügbaren Betriebsflächen I Zugabe von Nitrifikationsinhibitoren, insbesondere auf leichten, durchlässigen Böden und bei längerem Zeitraum zwischen Ausbringung und tatsächlichem N-Bedarf (2. B. vor Mais) I Beachtung der Tragfähigkeit des Bodens bei der Ausbringung Auch diese Fragen werden in Exaktversuchen untersucht. Ein Beispiel ist der Dauerversuch L28 auf zwei sächsischen Standorten. Dabei wird die Wirkung verschiedener organischer Düngung in Kombination mit abgestufter mineralischer NDüngung untersucht. Abbildung 5-9 zeigt ein Ergebnis dieses Versuchs. Es wird deutlich, dass eine Stallmistdüngung (im Versuch in jedem 2. Jahr) langfristig eine N-Effizienz wie mineralische N-Düngung erreichen kann. ln der Übersicht sind dazu auf Grund der mittleren N-Zufuhr von 53 kg N/ha*a mit Stallmist die Stallmistvarianten jeweils mit der nächsthöheren Stufe mineralischer N-Düngung ohne organische Düngung zu vergleichen. Dabei sind in den Stallmistvarianten ähnliche oder sogar geringere N-Salden zu verzeichnen. E m¡neralische N-Zufuhr @ organsiche N-Zufuhr I N-Entzug @ N-Saldo ohne organische Düngung r98 ç'*fun f*lffi tn=:.=: frlS2æ(gô€ rooE'lJÉz0 200 t! ô € 1oo dt lÉzo -100 200 100 (! ó It .E z 10 -100 Stallmist - _.-: HruNN-nN; Strch 14S nn 20 tgæln mF:ffiÊffiilE12 99 15 -5 o ffi t. n 16 -100 0 50 100 150 mineralische N-Düngung in kg/ha.a Abbildung 5-9: N-Salden bei differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung im Dauerversuch , Mittelwert aus 1966-2014, Fruchtfolge ZR-WW-KarI-SG, Standort Methau (L, Lö4, Az7Ol, Versuchsanlage 1965 t1 10 200 | 115 Die N-Wirkung im Ausbringungsjahr wird in mehrjährigen Parzellenversuchen untersucht. Aus den Ergebnissen der umfangreichen Exaktversuche konnte eine Quantifizierung der differenzierten Wirkung des Stickstoffs aus organischen DÜngemitteln abgeleitet werden. Abbildung 5-10 zeigt dies am Beispielvon Gülle-N. Je nach Kulturart und dem Ausbringungszeitpunkt ergeben sich deutliche Unterschiede in der pflanzenbaulichen N-Wirksamkeit (Mineraldüngeräquivalent) im Ausbringungsjahr bis hin zu einer Verdopplung der Wirksamkeit. Diese Werte werden bei der Düngeplanung, also der Berechnung der auszubringenden Menge Gülle, die der N-Düngebedarfsermittlung folgt, berücksichtigt. Die verbleibenden N-Mengen werden in den folgenden Jahren pflanzenverfügbar oder in den Humus eingebaut und sind gegebenenfalls später verfügbar. Bei der Nährstoffbilanzierung ist daher der gesamte applizierte Stickstoff zu berücksichtigen. Fruchtart pflanzenbaulich wirks¡mer N-Anto¡l lYol lm Au¡bringungsjahr Monat 4 Silomais. Körnermais Fut ter..U rJckerrüben Karte¡ffeln Winterraps Winterweizen Wrntergerste _111 f l t"s.q. n/rr n:o l.__ Sommerweizen Sonr me rf u tle rge rste Hafer Klcegraslluzerne {5O 7q Grasanteil} 35 Fclclgras Zwischenf rucht Grünland 4o 35 ll brs 15.11 Ausbr,rìeunq nìeghch Abbildung 5-10: Mittlere pflanzenbauliche N-Wirksamkeit (Mineraldüngeräquivalent) von Gülle im Ausbringungsjahr nach Kulturart und Ausbringungsmonat Quelle: Umsetzung der Düngeverordnung (LfL 2007) Abbildung 5-11 verdeutlicht am Beispiel des genannten Dauerversuchs auf dem Lö-Standort Methau die Zusammenhänge zwischen N-Düngung, Ertrag und N-Saldo. Die Herausforderung besteht für den Landwirt darin , sich in diesem Spannungsfeld für jede Kultur und jeden Schlag der Optimalvariante möglichst anzunähern, die den ökonomischen und ökologischen Anforderungen gerecht wird. AbbildungS-12 verweist auf den eindeutigen Zusammenhang zwischen N-Saldo und dem N,¡n-Gehalt vor Winter, der als ein Zeigerwert für die Verlagerungsgefahr von Nitratstickstoff über Winter gelten kann. Dies gilt insbesondere für leichte durchlässige Standorte wie den in der Abbildung genannten in Spröda. Durch die betriebs- und standortabhängige Erschließung der genannten Reserven können hier in der Praxis auch bei organischer N-Düngung weitere Verbesserungen erreicht werden. ; 6 50 28 3540 9 5o 60 60 55 60 55 6020% N-Einsparung I 6050 40 60 35 55 60 35 Ãà :JO áo 60 40 40 5t 50ALrs' 6030 60 5t) 50 50 5055 55 60 60 - 30% N-Einsparung ! ñr. 50 5ü 50 40I I 35 35 50 Ân'lÁ -l 4A 40 40 30 45 5rl Êô 50 40 35 35 40 45 50 50 50 I r16 160 150 r rstattm¡st 149 i rStroh 130 GE-Ertrag GE-Ertrag GE-Ertrag 20 ¡.. -120,0 : r ohne organische Düngung 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 ^ oÊ ct)x o € ßt(n az 20 0 00 90 80 70 60 (Í tt ct)ñLË t¡J I l¡J o . 0 E. -€ 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Gesamt-N-Düngun9 [kg/ha] y=-0,0019x2+0,64x+91,66 R2=0,98. -- N-Saldoy=0,0004x2+0,38x-91 ,96 R2=0,99- y=-0,OA12x2+0,60x+83,41 R2=0,98- -- N-Saldoy=0,002 x2 -0,19x-46,57 R2=0,99. y=-0,0017x2+0,65x+82,28 Rz=0,99* - - N-Saldoy=0,0007x2+Q,23x-72,22 Rz=0,97* wirtschaftliche Optima der N-Düngung - signifikant 5% (F-Test) Abbildung 5-11: Auswirkung mineralischer und organ¡scher N-Düngung auf Ertrag und N-Saldo im Dauerversuch, Mittelwert der Jahre 200ç2014, Fruchtfolge ZR-WW-KarI-SG, Standort Methau (L, Lö4, A¿.701, Versuchsanlage 1965 100 ¡ t ohne organische Düngung I I Êbeoo(o ¡3sott -P zo gê60 =950Ë(lt 540 oI E30 = I Stallmist ¡ Stroh y = 0,28x + 55,91 Rz = O,74 y = O,25x+ 44,I R2 = 0,80 y = 0,23x+ 51,63 R2 =0,74 -.f -80,0 -40,0 0,0 40,0 80,0 N-Saldo [kg/ha] 120,0 '160,0 200,0 Abbildung 5-12: Auswirkung ste¡gender N-Salden auf den N.¡n-Gehalt vor Winter, Mittelwert der Jahre 200ç2014 im Dauerversuch mit differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung, Fruchtfolge ZR-WW-KarI-SG, Standort Spröda, Sl, D4, 4233, Versuchsanlage 1965 | 117 5.3.4 PauschaleReduzierungdesN-Düngungsniveaus? Um N-Bilanzen und N-Verluste zu senken, wird oft auch die pauschale Reduzierung der N-Düngung vorgeschlagen /gefordert. Damit verbunden wären allerdings - wie durch eine Vielzahl an Versuchen und Berechnungen belegt - wirtschaftliche Verluste für den Landwirt. Zielstellung sollte jedoch immer die Kombination aus wirtschaftlichem Anbau und geringer negativer Umweltwirkung sein. ln Sachsen beinhaltete das Agrar- Umwelt-Programm,,UL- Umweltgerechte Landwirtschaft" (1995-2005) einen Baustein mit einer um 20% reduzierten N-Düngung. Dieser wurde erfolgreich und mit großer Beteiligung umgesetzt, auch weil die Betriebe eine entsprechende Ausgleichszahlung für die geringeren wirtschaftlichen Ergebnisse erhielten. lm Folgenden werden als Beispiel für die Wirkung einer pauschalen Reduzierung der N-Düngung Ergebnisse aus einem Dauerversuch (exakt gleiche Versuchsfläche über den gesamten Zeitraum) auf vier Standorten in Sachsen benannt. Dabei wurden mit Winten¡reizen-Wintergerste-Winterraps-Winterweizen - Zwischenfruch USilomais - Kartoffel/oder Zuckerrübe praxisübliche Kulturarten angebaut. Die Reduzierung der N-Düngung um 20 % gegenüber dem optimalen Niveau führte an allen Standorten zu geringeren Erträgen (Mittelwert siehe Tabelle 5-5). Dabei fiel der Ertragsrückgang mit 3,8 dt GE/ha*a im Mittel von drei Standorten mit je 13 Jahren deutlich aus. Die N-Entzüge gingen im Mittel um 12 kg N/ha*a zurück. Die Reduzierung der N-Düngung führte zu durchschnittlich 12 kg N/ha"a geringeren N-Bilanzsalden. Dieser Rückgang blieb damit deutlich hinter der Reduzierung der N-Düngung (im Mittel - 25 kg N/ha*a). Die N,¡n-Werte in 0-90 cm Bodentíefe nach der Ernte als Anhaltspunkt für die Verlagerungsgefahr von mobilem Stickstoff im Herbst fielen um 4 kg N/ha*a. Tabelle 5-5: Wirkung einer um 20 o/o reduzierten mineralischen N-Düngung auf GE-Ertrag, N-Entzug, N-Bilanzsaldo und Nr¡n-Gehalt nach der Ernte in einer sechsgliedrigen Fruchtfolge (jeweils Mittel aus 2000-2012, d rei sächsischen Standorten u nd vier N-Dü n gerformen) Neben den Erträgen sind die erzielten Qualitäten von besonderer Bedeutung, insbesondere beim Weizen. Weizen ist in Sachsen die wichtigste Ackerkultur. Dabei dominiert - wie in Mitteldeutschland insgesamt - auf Grund der Standortbedingungen der Anbau von Qualitätsweizen. Es werden 70 % A-Weizen und 24 o/o E-Weizen angebaut (SAOHER 2014). Ein entscheidendes Kriterium für die Vermarktung und damit auch die Wirtschaftlichkeit ist der ezielte Rohproteingehalt im Korn. Eine pauschale Reduzierung der N-Düngung gefährdet das Erreichen der notwendigen Gehalte. Dies wird auch an den Ergebnissen des o. g. Dauerversuchs L 28 deutlich. Die pauschale Reduzierung der N-Düngung um 20 % führte an allen Standorten zu einer sehr deutlichen Absenkung der Rohproteingehalte - im Mittel um 0,9 % (Tabelle 5-6). Damit ist die Vermarktungsfähigkeit als Qualitätsweizen als kritisch einzuschätzen. Bei der Wintergerste ist der Rohproteingehalt kein so entscheidendes Verkaufskriterium. Der im Mittel der Standorte zu verzeichnende Rückgang um denselben Wert (- 0,9 %) ist aber für den Einsatz als Futtermittel durchaus von Bedeutung. lnsgesamt wird deutlich, dass eine pauschale Reduzierung der N-Düngung nicht zielführend ist. Vielmehr muss im Bereich der Festlegung der zu düngenden N-Menge die Zielstellung in der Optimierung der N-Düngebedarfsermittlung in Abhängigkeit von konkreten Standortbedingungen und der jeweiligen Bestandesentwicklung liegen. Auch hierdurch sind erhebliche Potenziale zur Verringerung von N-Bilanzüberschüssen und N-Verlusten erschließbar. N-Niveau N-Düngung Ø kg IN/ha*a] Ertrag [dt GE/ha] Entzug [kg N/ha] Bilanzsaldo [ks N/ha] Nm|n nach Ernte [kg N/ha] ohne 0 57,0 66 -66 30 optimal 125 91,2 142 -'t0 41 -20 Yo 100 87,4 129 -22 37 | 118 Tabelle 5-6: Wirkung einer um 20 o/o reduzierten mineralischen N-Düngung auf den Rohproteingehalt von Winterweizen [%] (Mittel aus je vier verschiedenen N-Düngerformen und je vier Jahren) 5.3.5 Wahl der Form rnineralischer N-Düngemittel Die Wahl der Form mineralischer N-Düngemittel (Nitrat, Ammonium-, Amid-N) kann Einfluss auf die N-Effizienz und den Ertrag haben. Dabei sind die Eignung für die jeweilige Kultur und den avisierten Düngungszeitpunkt unter Berücksichtigung der Standort- und Witterungsbedingungen zu beachten. Verschiedentlich wird eine bis zu 30 o/o geringere Wirkung von Harnstoff postuliert, die auf NHa-N-Verluste in dieser Größenordnung zurückgeführt wird. ln langjährigen und mehrortigen Dauerversuchen auf sächsischen Standorten konnten Unterschiede der N-Düngungsformen festgestellt werden, die jedoch bei weitem nicht dieses Niveau erreichten. Abbildung 5-13 und Abbildung 5-'14 verdeutlichen die Ergebnisse im Mittel der vier geprüften Standorte und einzeln für den V-Standort. lm Mittel aller Standorte traten bei optimalem N-Düngungsniveau maximale Ertragsunterschiede von 0,9 dt GE/ha auf. Diese betragen nur 0,9 %, sind jedoch signifikant. Auf dem V-Standort beläuft sich die maximale Ertragsdifferenzauf 1,8 dtGE/ha (2,2o/o). Zu beachten ist, dass in den Varianten mit Ammonsulfatsalpeter und ENTEC mit den Düngemitteln auch Schwefel zugeführt wurde, was einen Teil der positiven Wirkung erklären kann, insbesondere auf dem V-Standort. Eine generell deutliche Minderung der N-Verluste allein durch die Wahl der N-Düngerform kann demnach für die geprüften sächsischen Bedingungen nicht en¡¡artet werden. Entscheidend sind im Einzelfalljedoch Kultur, Standort- und Witterungsbedingungen (2. B. pH-Wert des Bodens, Bodenfeuchte). N-Form N-Niveau Ertrag dt GElha Entzug kg Niha Bilanzsaldo kg N/ha Nmin il.Ernte kg/ha ohne ohne 57,0 G6 -66 30 KAS reduziert 88,1 131 -25 38 optimal 90,9 144 -12 42 Harnstoff reduziert 86,3 127 .20 38 optimal 90,5 139 -6 40 ASS/KAS reduziert 87.4 130 -23 38 optimal 91,4 144 -11 41 ENTEC reduziert 87.6 '128 4a 35 optímal 91,8 142 -10 41 Gesamtmittel reduziert 87.4 129 aa 37 optimal 91,2 142 -10 41 GÐ or^ 0,7 1 2 Abbildung 5-13: Wirkung von N-Düngerformen auf GE-Ertrag, N-Entzug, N-Bilanzsaldo und N.¡n- Gehalte nach der Ernte (vier Orte [3*13 Jahre, 1*5 Jahre], Fruchtfolge: Winterweizen - Wintergerste - Winterraps - Winterweizen - MaislZwischenfrucht - Kartoffel bzw. Zuckerrübe ; reduz.: - 20 % N) N-Niveau Forchheim V8, sL, Az33 Nossen Lö4, L, A265 Pommritz Lö4, L, Az63 Mittel über alle Orte ohne 10,0 9,2 9,5 9,6 optimal 13,1 13,2 14,5 13,6 -20 o/o 12,4 12,3 13,5 12,7 I 11e N-Form N-Niveau Ertrag dt GE/ha Entzug kg N/ha Bilanzsaldo kg N/ha N*,n n' E' kg/ha ohne ohne 50,4 63 -63 32 KAS reduziert 78,5 124 -15 38 optimal 81,6 131 -1 45 HS reduziert 77,3 117 -11 38 optimal 81,9 126 4 44 ASS/KAS reduziert 79,5 '119 -13 39 optimal 83,1 135 -5 42 ENTEC reduziert 79,8 121 -16 Jb optimal 83,4 133 -3 45 GD.r. 1,3 2 Abbildung 5-14: Wirkung von N-Düngerformen auf GE-Ertrag, N-Entzug, N-Bilanzsaldo und N.¡n- Gehalte nach der Ernte (Forchheim, V8a, S¡3 AZ 33, 2000-2012, Fruchtfolge: Winterweizen - Wintergerste - Winterraps - Winterweizen - Mais/Zwischenfrucht - Kartoffel; reduziert: - 20 % N) Positive Wirkungen können von der Stabilisierung mineralischer N-Düngemittel eruvartet werden, insbesondere auf durchlässigen Böden. Als Beispiel ist die Zugabe von Nitrifikationsinhibitoren zu Ammonium- und Harnstoff -Düngern zu nennen. Diese verzögern die in Abhängigkeit von den Bedingungen schnelle Umwandlung des Ammonium-N über Nitrit zu NitratN. Auf diesem Weg werden insbesondere Verlagerungsverluste von Nitrat-N verringert, die Vorteile der Ammoniumernährung bleiben länger erhalten. Gleichzeitig können N-Gaben zusammengefasst und Überfahrten eingespart werden. Eine weitere Option ist die Zugabe von Ureaseinhibitoren zu Harnstoff. Diese hemmen bereits die Umwandlung von Harnstoff in Ammonium. lnsgesamt müssen dabei auch mögliche gasförmige Verluste (2. B. als NH3) beachtet werden. Abbildung 5-15 und Abbildung 5-16 verdeutlichen die Wirkung stabilisierter N-Düngemittel beim Anbau von Wintenveizen. Dargestellt sind die Ergebnisse von zwei sächsischen Verwitterungsstandorten (dreijähriges Mittel). Untersuchungen erfolgten auch auf zwei Lössstandorten. Es wird deutlich, dass der Standort bei der Wahl des stabilisierten Düngers und des Düngezeitpunktes unbedingt zu berücksichtigen ist. Auf beiden Standorten kann der Einsatz von ENTEC oder stabilisiertem Harnstoff sinnvoll sein. An beiden Standorten ist die Zusammenfassung der zweiten und dritten N-Gabe eine zu bevorzugende Strategie. Dies unterstreicht auch die positive Wirkung der entspreclrenden reinen KAS-Variante. Eine einmalige N-Gabe zu Vegetationsbeginn en¡ueist sich demgegenüber als nicht vorteilhaft, auch nicht auf den beiden Lössstandorten. lnsgesamt kann von einer Stabilisierung und Zusammenfassung von N-Gaben eine Ertragsstabilisierung insbesondere in Jahren mit Trockenphasen en¡¡artet werden. Bei nicht standortangepasster Strategie können jedoch auch deutlich negative Wirkungen in Ertrag, Rohproteingehalt und N-Bilanz entstehen. | 120 ll0,o 100,O -581293528284/ 332829 10,0 ro,8 l2,l 11,9 12,4 12,2 tl,3 12,3 r2,3 t2,0 N-Bilanz [kglha] Rohprotein [%] (2Ot2l2o1tl GDs% 1,5 ã eo,o ü ,no ,; E tnoU È ,9 60'0 É '; l VBO €c31t32 0 EC49/51 0 0 fi5 0 50 tG5 65 ¡0 50 r85 0üngung 1.Gabe 2. Gabe 3-Gâbe Sumnc KAS 2. Gabe ËC31/32 3.Gabe EC49/51 Sumrne {NOrN; NH¡.N) ENTEC {NOr-N; NH¡.NI NHrstab¡lisator 0MPP: s) ALZON 40-S (Harnstoff mit Dicyand¡amid u. 1H-1,2,4-Tr¡azol; S) Abbildung 5'15: Wirkung stabilisierter m¡neral¡scher N-Dünger auf Ertrag, Rohproteingehalt und N-Bilanz beim Anbau von Winterweizen (Forchheim, VBa, Sl3, Az 33,2012-20141 N-Bilanz Ikg/haJ Rohprotein I%l {201¿12013) Oi¡ngung 1.Gebê VB GDs% 1,9 Gt ! È¡ tg ËB o! *ì -72 -24 -t 4 -t -/t 13 15 29 4 9,2 r0,5 lr,6 11,8 ll,E U.6 1r,1 11Ê l0-¡ 116 r20,0 r10,0 lm,0 90,o 80,o 70,0 ïl 65 50 o rl5 62 5A 0 ll2 0 0 0 0 't62 0 0 182 112 0 50 182 KAS (NOrN; NHrN) ENTEC (No3-N; NHa-N; NHrstabil¡sarorDMPP; s) ALZON 40-S (Harnstoff mit Dicyand¡âm¡d u. 1H-'1,2,4-Tr¡azol; S) Abbildung 5-16: Wirkung stab¡l¡s¡erter mineralischer N-Dünger auf Ertrag, Rohproteingehalt und N-Bifanz beim Anbau von W¡ntenveizen (Christgrün, V5, Lt2, A235,2012-20141 t6d 0 0 161 65 10( 0 r6l 165 0 0 174 {{5 0 50 l85 65 l{n 0 l6tt 65 100 0 165 62 50 50 182 182 0 0 182 62 100 0 182 112 0 50 182 ç2 t(n 0 t8i¡ ç2 '100 0 182 | 121 5.3.6 lnjektionsdüngung mit mineralischem Stickstoff Unter lnjektionsdüngung mineralischen Stickstoffs ist die punktförmige Ablage von Düngedepots (2. B. in I cm Bodentiefe) zu verstehen. Damit verbindet sich die Hoffnung, auch unter den Bedingungen der in Mitteldeutschland häufiger zu beobachtenden Trockenphasen eine gleichmäßigere N-Aufnahme zu erreichen. lnsbesondere bei nichtwendender Bodenbearbeitung und Direktsaat gewährleistet der im Boden abgelegte Stickstoff die Erreichbarkeit für die Wurzeln und sorgt für eine geringere Trockenheitsgefährdung. Um eine hohe Depotstabilität zu gewährleisten, kommen meist flüssige NHa-Dünger zum Einsatz. Die punktuell hohe NHa-Konzentration bedingt eine Reduzierung der mikrobiellen Aktivität und damit eine sehr langsame Umsetzung zu NitratN, die Depots bleiben lange stabil. Damit können auch Vorteile der NHa-Ernährung genutzt werden. Die lnjektionsdüngung zielt in erster Linie auf Ertragsstabilisierung in Trockenphasen. Die tatsächliche Wirkung der lnjektionsdüngung ist u. a. von Standort, Kulturart, Witterungsbedingungen und eingesetztem Düngemittel abhängig. Um die Wirkung auf Ertrag, Qualität, N-Effizienz und -Bilanz zu erfassen, wurden auf Versuchsstandorten des LfULG umfangreiche Parzellenversuche durchgeführt. Dabei wurden auch verschiedene Zusammenfassungen von N-Gaben geprüft und die teilweise empfohlenen Herbstgaben einer kritischen Prüfung unterzogen. Die Untersuchungen werden von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert. Die mit der mineralischen N-lnjektionsdüngung verbundenen Erwartungen konnten nach den vorliegenden Ergebnissen beim Winterraps nur zum Teil bestätigt werden. Demnach sind vergleichbare Erträge wie mit dem Standardverfahren der zweimaligen KAS-Düngung zu en¡varten, Ertragssteigerungen evtl. auf guten Acker-Standorten. Auf D- und V-Standorten waren nur in Einzeljahren in Abhängigkeit von der Witterung positive Effekte möglich. Zu beobachten ist unbedingt der Ölgehalt, der nach Frühjahrsinjektionsgaben generell geríngere Werte erreichte, insbesondere auf dem D-, aber auch auf dem V-Standort. Dies kann zu niedrigeren Erzeugerpreisen führen. Abbildung 5-17 zeigt Erträge, Ölgehalte und Wirtschaftlichkeit im Vergleich zum oberflächigen Streuen von KAS am Standort Baruth im fünfjährigen Mittel. ln den Versuchen wurde auch eine N-Teilgabe im Herbst geprüft. Den Ergebnissen nach kann dies auf Lössstandorten sinnvoll sein. Zu beachten sind allerdings unbedingt die aktuellen Regelungen zur Herbstdüngung in der Düngeverordnung. Als vorteilhaft eruvies sich auf diesem Standort ebenfalls eine zusammenfassende lnjektionsgabe im Frühjahr. Die vollständige Ausbringung des Stickstoffs als lnjektion im Herbst ist hingegen wirtschaftlich nicht sinnvoll. Zusätzlich führt dies zu höheren N-Salden und schlechterer Effizienz des gedüngten Stickstoffs (Tabelle 5-7). | 122 35,5 48,5 3ô8 47,r 366 49,9 ?2,7 49,1 37.5 21,9 0 0 0 60 55 50 45 40 îss ]¡ t30$ :o izs¡ ß \¿U ! .E o15 e Ë. Ëto E 0 51,9 391 0 100 (KAS) 100 (KAS) 158 293 356 200 (lnl.) 0 0 0 200 (lni.) 20o {KAs}000 N-D{¡ngung in kgN/ha 295 303 48,9 47,4 100 (lni.) 0 r00 (lnj.l 100 (KAs) Effekt¡ve Mehrleistuñg ¡n €/hâ r 5amen-Ertrag ¡n dt/ha ölgÊhalt % GD(59610,3 0 Herbst-N-Gabe 1. N-Gabe 2. N-Gåber00 (KAs) Abbildung 5-17: Wirkung mineralischer N-lnjektionsdüngung zu Winterraps auf Ertrag, ölgehalt und Wirtschaftlichkeit im Vergleich zum oberflächigen Streuen von KAS; Standort Baruth, D3, lS, Az 32, Mittel der Erntejahre 2009-2013 Auf den gleichen drei Standorten wurden auch Parzellenversuche zur lnjektionsdüngung beim Anbau von Winterweizen durchgeführt. Abbildung 5-18 zeigt die deutlichen Auswirkungen im fünfjährigen Mittel auf dem Lössstandort Pommritz. Hier erwiesen sich zwei Varianten mit jeweils einer lnjektion und einer Qualitätsgabe mit KAS als beste Varianten (gelb eingerahmt). Die einmalige lnjektionsgabe konnte dagegen vor allem wegen des geringeren Rohproteingehaltes nicht überzeugen. Eine zusätzliche N-Gabe im Herbst konnte das Ergebnis nicht verbessern, erhöhte aber den N-Saldo, in dem sich fast der gesamte im Herbst zusätzlich gedüngte N wiederfindet. Die lnjektion mineralischen Stickstoffs eniveist sich an allen drei Standorten als ökonomisch und ökologisch tragfähig, jedoch mit standortabhängig unterschiedlichen Vorzugsvarianten. Dies unterstreicht , dass es keine pauschal zu empfehlenden Maßnahmen gibt, immer eine standortangepasste Strategie geprüft und umgesetzt werden muss. | 123 N-DÍingung (kg N/ha) Baruth, D3, (200$¿013) Herbsr L];ï:. lsr""runs"'I . I wachstumI beginn Itt N.Saldo Nm¡n lks N/hal lkg N/hal Forohheim, VBa (2009-2012) N-Saldo Nmln [kg N/ha] lkg N/ha] Pommritz, Lö4c (200e-2013) N-Saldo Nn¡n [kg N/ha] [kg N/ha] 0 0 0 -56 2S -93 33 -93 23 0 1OO KAS 1OO KAS 84 52 33 5l 48 53 200 lnjek. 0 0 106 44 52 33 55 37 0 200 lnjek. 0 76 51 30 67 39 54 0 2OO KAS 0 83 48 32 56 43 48 100 lnjek. 0 100 KAS 90 40 39 41 44 48 0 100 lnjek. IOO KAS 78 55 34 52 43 49 Tabelle 5-7: Wirkung mineralischer N-lnjekt¡onsdüngung zu W¡nterraps auf N-Saldo uñd N,n¡¡-Gêhalt in 0-60 cm Bodentiefe direkt nach der Ernte im Vergleich zum oberfläch¡gen Streuen von KAS fieweils Mittel der Versuchsjahre) 13,05 t3A7 Rohprote¡r f%l 9s,3 210,8 224,0 22?,6 2I9,O 206,5 208,6 216,7 244,L 216,9 N-E¡tzu8 lkßlhal -ti;s -s3,6 -6i,1 as,i -6,r,g N-saldo[k&/hðl-95,7 -55,8 GD = 1,35 9,67 L20,0 110,0 1æ,0 90,0 80,0 70,0 60,0 sq0 g ! Ðg Ëg c ov II Herbst 1. N-Gabe 2. N-Gabe 3. N-Gabe Summe 40.0 Ende Okt. VB EC 31 EC 55 KAS streuen lnjektion Domamon 126 bzw. ASL 0 61 50 50 161 0 0 161 0 t61 Abbildung 5-18: Einfluss mineralischer N-lnjektionsdüngung zu Wintenve¡zen ¡m Vergleich zum Streuen mit KAS auf Ertrag, Rohproteingehalt, N-Entzug und N-Saldo am Standort Pommritz, Lö4c, Ut3, Az 6l im Mittel der Jahre 2010-2014 Mit gleicher Fragestellung und Abstufung wurde die mineralische N-lnjektionsdüngung auf dem D-Standort Baruth auch zu Wintergerste geprüft (Abbildung 5-19). Dabei erwies sich im fünfjährigen Mittel die einmalige N-lnjektion zu Vegetationsbeginn als wirtschaftlichste Variante, bei nahezu unverändertem N-Saldo. Demgegenüber sind auf diesem eher nachlieferungsschwachen Standort und dem zeitigen N-Bedarf der Wintergerste bei Betonung der zweiten N-Gabe deutliche wirtschaftliche Einbußen zu verzeichnen. Eine zusätzliche Herbst-N-Gabe erweist sich auch hier als nicht sinnvoll, schneidet wirtschaftlich deutlich schlechter ab. Zusätzlich erhöht sich der N-Saldo um ca. 40 kg N/ha. 0 161 0 27 061 111 50 50 50 2t1 2L1 61 100 0 t6l o 111 0 50 161 0 0 111. 50 161 | 124 1oo o 43'r 276 ssó 2To 3g1 uz 4og 27g ié9 eff Mehrlelstung f€/hal 9 N-Saldo fkg/hal-57 s0 -14332392 -20 5 (E ! t ã06 U g o -(, 3 80 70 60 .--. -----.' 50 : -..-..-. 40 Herbst 1. N-Gabe 2. N-Gabe 3. N-Gabe Summe 30 Ende Okt. VB EC 31 EC 55 o 0 0 0 0 0 61 r.00 0 r61 Ertrag GDs%2,2 KAS streuen lnjektion Domamon 126 bzw. ASL Abbildung 5-19: Einfluss mineralischer N-lnjektionsdüngung zu W¡ntergerste ¡m Vergleich zum Streuen m¡t KAS auf Ertrag, N-Saldo und effekt¡ve Mehrleistung am Standort Baruth D3, lS, Az 32 im Mittel der Jahre 2010-2014 lnsgesamt kann eingeschätzt werden, dass die lnjektion mineralischen Stickstoffs eine gute Möglichkeit ist, den Ertrag insbesondere von Winterweizen und Wintergerste auf sächsischen Standorten zu stabilisieren. Dabei sind deutliche Standortunterschiede zu verzeichnen, die bei der Erstellung der Düngestrategie zu berücksichtigen sind. Beim Anbau von Winterraps sind ähnliche Ergebnisse wie mit etablierten Standarddüngungsverfahren möglich. Eine Herbst-N-Düngung ist bei allen geprüften Kulturen kritisch zu hinterfragen. 5.3.7 Einfluss der Bodenbearbeitungsintensität auf Sickerwasserbildung, Nährstofffrachten und Ertrag Neben der N-Düngung hat auch die Bodenbearbeitung erheblichen Einfluss auf die Stickstoffdynamik, das Pflanzenwachstum, die Nährstoffaufnahme und damit auf N-Effizienz und N-Verluste. Zum einen spielt hier die je nach Art der Bodenbearbeitung differenzierte Lockerung und Durchlüftung des Bodens sowie die Bodenerwärmung in ihren Wirkungen auf mikrobielle Umsetzungsvorgänge im Boden eine entscheidende Rolle. Zum anderen differiert die Anzahl der über längere Zeit bestehenden Wurzel- und Regenwurmgänge je nach Bearbeitungsintensität und -tiefe deutlich. Dies beeinflusst wiederum die Sickerwassermenge und damit auch die Nährstoffverlagerung. Um diese Wirkungen quantifizieren zu können, wurde im LfULG ein Dauerversuch in der Lysimeteranlage Leipzig angelegt. Prüffaktoren sind dabei drei verschiedene Böden (D Sl, Lö L, V sL) und die drei Bodenbearbeitungsvarianten Pflug (wendend), Grubber (nicht wendend) und Direktsaat (ohne Bodenbearbeitung) mit jeweils sechs Wiederholungen. Eine ausführliche Auswertung kann ALBERT (2013) entnommen werden. Den deutlich größten Einfluss auf die Sickenruassermenge in 1 m Bodentiefe hatte die Bodenart (Abbildung 5-20). Gleichzeitig nahm auf allen drei Standorten die Sickerwassermenge mit abnehmender Bodenbearbeitungsintensität zu. Die Art der Bodenbearbeitung hatte ebenfalls einen schwachen, nicht signifikanten Einfluss auf den Eintrag von Stickstoff in 1 m Bodentiefe. Abbildung 5-21 verdeutlicht die Ergebnisse auf dem Lehmboden. Die leicht höheren Sickenryassermengen führten hier zu einem geringfügig höheren N-Eintrag aus 1 m Bodentiefe . Die Nitratkonzentration sanh jedoch durch den Verdünnungseffekt mit steigender Bearbeitungsintensität 0 6t 50 50 161 50 0 16L 0 2t1 50 50 061 l1t 50 50 50 2tt 2rl 0 161 0 0 161 0 111 0 50 161 U 0 111 50 161 o 0 16I 0 161 | 125 ab. Gleiche Tendenzen zeigten sich auf den beiden anderen geprüften Böden. Zu beachten ist, dass diese Ergebnisse nicht mit einem N-Austrag bzw. einer entsprechenden Nitratkonzentration im das Grundwasser erreichenden Sickenruasser gleichzusetzen sind. Für eine derartige Aussage ist die Bodentiefe der Lysimeter (1 m) deutlich zu gering, weil im Unterboden weitere Umsetzungsprozesse erfolgen, verschiedene Pflanzen Nährstoffe auch aus größeren Bodentiefen erschließen können und in Trockenphasen auch ein kapillarer Aufstieg von Wasser und gelösten Stoffen erfolgen kann. Die Ergebnisse erlauben jedoch einen Vergleich der geprüften Boden bearbeitungsvarianten. E = o oo r! È o! .9 U' 240 220 200 180 160 140 120 100 BO Pflug Grubber Direktsaat Pflug Grubber Direktsaat Pflug Grubber Direktsaat anlehmiger Sand sandiger Lehm Lehm Abbildung 5-20: Einfluss von Bodenart und differenzierter Bodenbearbeitung auf die Sickerwassermenge in I m Bodentiefe in der Lysimeteranlage Leipzig im Mittel der Jahre 2000-2010 Quelle: Aleenr (2013) üPflug lGrubber I Di¡€ktsaat N.Dùngung N-Entzug N-Saldo N-E¡nwaschung No3-Konzôntrat¡on Abbildung 5-21: Wirkung differenzierter Bodenbearbeitung auf N-Entzug, N-Saldo, N-Einwaschung und NO3-Konzentration in 1 m Tiefe in der Lysimeteranlage Leipzig, Mittel der Jahre 2000-2010; Lehmboden (Lö4b, AZ 65) Quelle: Araenr (2013) 6 z o: 170 160 150 140 130 110 100 s0 80 70 60 50 30 20 10 û -10 -24 190 180 17þ 160 150 140 r30 120 110 r00 90 BO 70 g0 50 4A 30 ?0 l0 0 ã' E .s 0 ñ Ntr o - .å o | 126 5.3.8 Bedeutung der Grundnährstoffversorgung für N-Effizienz und N-Bilanz Die ausgeglichene Versorgung mit Makro- (N, P, K, Ca, Mg, S) und Mikronährstoffen (8, Mn, Zn, Mo, Cu u. a.) ist Voraussetzung für eine gute Bestandesentwicklung. Kann ein Nährstoff nicht in der dem Bedarf entsprechenden Menge aufgenommen werden (zu geringe bereitstehende Menge oder/und ungenügende Verfügbarkeit für die Pflanze), so treten Mangelerscheinungen auf, das Wachstum wird gehemmt oder eingestellt. Die anderen Nährstoffe verbleiben dann z. T. ungenutzt im Boden. Bei eher latentem Mangel ist dies in Abhängigkeit vom betroffenen Nährstoff am Bestand oftmals kaum optisch feststellbar. Die Ursache des geringeren Ertrags bleibt dann unerkannt, wenn nicht eine Analyse von Boden oder Pflanzenproben erfolgt. Geht man davon aus, dass eine auf einen realistischen Zielertrag ausgerichtete Stickstoffdüngung erfolgte, so können bei Mangel anderer Nährstoffe schnell erhebliche verfügbare N-Mengen auf dem Feld verbleiben. Diese sind im Herbst und Winter in Abhängigkeit von Folgefrucht, Witterung und Bodenbedingungen stark verlagerungsgefáhrdet . Die N-Bilanz für den Schlag fällt entsprechend hoch aus, obwohl die N-Düngebedarfsermittlung evtl. richtig erfolgte. ln Sachsen ist insbesondere die P-Versorgung zu beachten, weil 48% der sächsischen Ackerflächen in den Gehaltsklassen A und B liegen und somit als unterversorgt einzustufen sind. Erfolgt auf diesen Flächen keine P-Düngung, so besteht die Gefahr, dass die Zielerträge nicht erreicht werden und damit auch Stickstoff ungenutzt auf den Flächen verbleibt. Abbildung 5-22zeigt dies deutlich. Auf einer P-unterversorgten Ackerfläche (Gehaltsklasse B) wurde ein Dauerversuch mit abgestufter P-Düngung angelegt. Alle anderen Maßnahmen inkl. der N-Düngung erfolgten einheitlich. Die P-Düngung (Menge, Verfahren und Zeitpunkt) zeigte im Mittel der Fruchtfolge eine deutliche Wirkung auf den Ertrag und über die damit verbundene N-Aufnahme auch auf die N-Bilanz. Bei unterlassener P-Düngung ging der Ertrag gegenüber der optimalen P-Düngung um ca. 9,8 dt GE/ha*a zurück. ln der Folge stieg die N-Bilanz um 16 kg N/ha*a, in Summe der vier dargestellten Jahre um 64 kg N/ha. lm Ergebnis sinkt die Wirtschaftlichkeit des Anbaus und die negativen Umweltwirkungen steigen. Dies zeigt beispielhaft, dass selbst eine sachlich richtige N-Bedarfsermittlung und exakte Applikation nur erfolgreich sein kann, wenn auch die anderen Bewirtschaftungsfaktoren optimal gestaltet werden. ßeleliver GE-E*Iaß, N-fnkue* P-ãn&us" (jeweils der Hauptprodukte ) 110o/o lOOo/o 60 55 50 o5g EDv 40Hc -g .<4 -"2 30 25 20 90o/o 8Ùo/o Ertrag G,Ds%1,7 7Oo/ø P [kg/ha] Applikation 20 I ¿o Unterfußdünung DAP zur Aussaat 20 I ¿o TP bre¡twürf¡g zur Aussaat 2ol¿o TP breitwi¡rf¡g zu VB 20 geschi¡tzter P-Dünger, breitwürfiq zu VB 0 Abbildung 5-22: Wirkung differenzierter P-Düngung (Ausbringungsmenge, -zeit, -art) auf N-Bilanz, Ertrag und N/P-Entzug des Hauptproduktes (Fruchtfolge Winterraps, Wintenveizen, Wintergerste), Forchheim, V, sL, PGAL vor Anlage: 2,6 mg/100 g Boden, Direktsaat, 2011-2014 | 127 5.3.9 Ausbringungsgenauigkeit bei der Applikation von Düngemitteln Neben der Schlag- und Bestandesspezifischen Düngebedarfsermittlung ist die exakte Ausbringung der ermittelten Nährstoffmengen eine Grundvoraussetzung für das Erreichen der angestrebten Zielstellungen wie hohe N-Effizienz, wirtschaftlicher Anbau und geringe negative Umweltbeeinflussung. Zum einen muss durch die Technikeinstellung gewährleistet werden, dass die exakte Nährstoffmenge pro Fläche ausgebracht wird. Dies ist über die entsprechende Einstellung der Dosiereinrichtung der jeweiligen Maschinen möglich und im Endeffekt über die Summe des ausgebrachten Düngemittels auch kontrollierbar. Zum anderen ist die gleichmäßige Querverteilung über die gesamte Arbeitsbreite des Aggregates von großer Bedeutung. Hier ist eine regelmäßige Überprüfung wichtig, weil durch Abnutzung z.B. an Schleuderscheiben, aber auch durch Beschädigungen oder Verklebungen gravierende Fehler auftreten. Diese Überprüfung und Nachjustierung wird in der Praxis leider allzu oft vernachlässigt. Hinzu kommen Fehler durch Düngermischungen, schlechte Düngemittelqualitäten (Kornfestigkeit und -ausgeglichenheit) oder Verbackungen infolge schlechter Lagerbedingungen. lm Ergebnis sind in der Praxis oft große Ungenauigkeiten bei der Ausbringung mit Schleuderdüngerstreuern zu beobachten. LosstE (2014) geht nach seinen Beobachtungen in der Praxis von erheblichen Streuungenauigkeiten aus. Er verweist zusätzlich darauf, dass Unterschiede erst bei 20-30 % Überdüngung durch leichte Verfärbungen schwach erkennbar werden, erst bei 30-50 o/o Überdüngung deutliche Verfärbungen und Lagergetreide zu beobachten sind. Durch die ungleichmäßige Nährstoffverteilung auf dem Schlag entstehen streifenförmige Bestandesunterschiede (siehe Abbildung 5-23) und in der Folge Differenzierungen bei Ertrag, Qualität, Nährstoffaufnahme und -bilanz, aber auch erhebliche Ernteprobleme durch unterschiedliche Abreife und Lagerbildung. Abbildung 5-23: Differenzierte Bestandesentwicklung von Getreide auf Grund ungenügender Verteilgenauigkeit bei der N-Düngung Tabelle 5-8 gibt einen Uberblick über die Wirkung einer um 50 % abweichenden Querverteilung der N-Düngung zu Wintenrueizen. Es wird deutlich, dass die geringfügig besseren Ergebnisse auf dem Flächenanteil mit Überdüngung die drastisch negativen Auswirkungen auf der unterversorgten Fläche wirtschaftlich nicht ausgleichen können. Die N-Bilanz verschlechtert sich ebenfalls. Legt man die Ergebnisse auf eine betriebliche Anbaufläche von 1.000 ha um, so zeigen sich mit einem um 66.000 € verschlechterten wirtschaftlichen Ergebnis und der um 6.000 kg N erhöhten N-Bilanz drastische negative ökologische und ökonomische Auswirkungen . Die wenige Stunden beanspruchende Justierung und Pflege/Reparatur des Düngerstreuers ist demgegenüber deutlich preiswerter. Bei der organischen Düngung, hier insbesondere bei der Verteilgenauigkeit von Stallmist oder Kompost, sind ebensolche Optimierungspotenziale erschließbar. | 128 N-Düngung Fehler I t 30, 50, 80 kg N/ha" im Vergleich zu,,Zuschläge à 30, 50, 80 kg N/ha" deutlich. D. h., dass insbesondere hohe und sehr hohe N-Düngungsgaben verhindert wurden und so ,,hot spots" mit in der Folge sehr hohen N-Salden und Rest-Nr¡n-Werten und damit wesentlich stärkeren negativen Auswirkungen verhindert werden konnten. | 12e 2010 201',l 2012 Mittel Schlaganzahl nla 9664 8146 9205 9005 Fläche l¡ala 1 73.856 144.831 169.O12 162.566 ohne BEFU *) kg N/ha 125,3 125,3 128,6 126,4 mit BEFU kg N/ha 109,8 113,3 111,1 111.4 Differenz, gewichtet kg N/ha -11,2 -7,0 -12,4 -10,2 Differenz gesamt kg N/a -1.954.107 -1.013.182 -2.100.514 -1 .658.1 73 Abzüge > 30 kg N/ha % der Schläge 30,5 26,7 33,6 30,3 Abzüge > 50 kg N/ha % der Schläge 10.4 10,3 13,0 1't,2 Abzüge > 80 kg N/ha % der Schläge 1,6 1,6 3,2 2,'l Zuschlåge > 30 kg N/ha % der Schläge 0,5 0,9 0,7 Zuschlåge > 50 kg N/ha % der Schläge 0,1 0,1 0,0 0,1 Zuschlåge > 80 kg N/ha % der Schläge 0,0 0,0 0,3 0,1 Tabelle 5-9: Auswirkung der N-Düngebedarfsberechnung m¡t dem sächsischen Düngebedarfs- und Bilanzierungsprogramm BEFU für die Kulturarten VllWeizen, WGerste, WRaps und S¡lomais auf sächsischen Praxisflächen (Quelle: Berechnungen für Praxisflächen der Jahre 201 0 bis 2012) *): nur Berücksichtigung Basiswert und Abzug des N,in-Wertes, d. h. ohne BEFU-Korrekturfaktoren 5.5 Zusammenfassende Bewertung und Schlussfolgerungen Die Landwirtschaft steht vor der Aufgabe, die Effizienz der Stickstoffdüngung weiter zu verbessern. Zusammen mit den klimatischen Veränderungen stellt dies eine große Herausforderung dar. Den Betrieben eröffnen sich eine ganze Reihe von Handlungsoptionen, die aber z. T. noch nicht ausreichend erforscht und/oder praxiserprobt sind. Zielstellung muss dabei ein wirtschaftlicher Anbau mit verringerter N-Zufuhr, geringerem N-Bilanzüberschuss und der Minimierung negativer Wirkungen auf die Umwelt (Nitratverlagerung ím Boden, gasförmige N-Verluste in die Atmosphäre) sein. Zu ausgewählten Themen werden im LfULG mehrjährige Exaktversuche auf typischen sächsischen Standorten durchgeführt, um Wirkungen quantifizieren und Zusammenhänge erkennen zu können. Auf dieser Grundlage können kultur-, standort- und maßnahmespezifische Handlungsempfehlungen formuliert werden. ln diesem Kapitel wurden ausgewählte Ergebnisse zum Themenfeld N-Düngung/N-Effizienz vorgestellt. Diese können -wie im Folgenden genannt -kuz zusammengefasstwerden. Die Möglichkeiten der konkreten Umsetzung in der landwirtschaftlichen Praxis sind von den Bedingungen im jeweiligen Betrieb abhängig. Wichtige Punkte und Handlungsoptionen zur weiteren Verbesserung der N-Effizienz im Pflanzenbau sind (Auswahl): (1) Mit der novellierten Düngeverordnung und den Vorgaben für die N-Düngebedarfsermittlung kommt der Formulierung realistischer Ertragsziele eine wachsende Bedeutung zu. Maximal ist hier das d reijä hri ge Betriebsm ittel der betreffenden Ku lturart anzusetzen. (2) Die schlagweise N.¡n-Beprobung im Frühjahr zeitnah zur geplanten Düngung ist unbedingt zu empfehlen . Weil die Werte nach Standort, Vorfrucht und Bewirtschaftung erheblich schwanken, ist fachlich die Beprobung der - nach Düngeverordnung erlaubten - Verwendung von Empfehlungswerten der nach Landesrecht zuständigen Stelle bzw. der Übernahme der Ergebnisse der Untersuchungen vergleichbarer Standorte vorzuziehen. | 130 (3) Die Herbst-N-Düngung ist auf das unbedingt notwendige Mindestmaß zu beschränken. Nur wenn die verfügbare N-Menge im Boden und die Nachlieferung zu gering sind, kann eine N-Zufuhr im Spätsommer/Herbst zu Winterraps, Wintergerste, Winterzwischenfrüchten oder Feldgras gerechtfertigt sein. Bei anderen Wintergetreidearten besteht in der Regel kein Düngebedarf. Die aktuellen Regelungen der Düngeverordnung sind unbedingt zu beachten. (4) Eine pauschale Reduzierung der N-Düngung ist nicht zielführend. Sie gefährdet den wirtschaftlichen Anbau und die im mitteldeutschen Trockengebiet wichtige Vermarktung von Qualitätsweizen. Eine einfache Reduzierung der N-Düngung ist bei bereits gutem fachlichem Niveau nur sehr begrenzt möglich und dann auch nur ein Teil der Lösung. (5) Einen Schwerpunkt muss die weitere Optimierung der N-Düngung zu Weizen und dabeidie Steigerung der N-Effizienz bilden. Hier ist im Einzelfall zwischen einer möglichen Senkung der 1.12. N-Gabe (mögliche Folge: sinkender Ertrag) und einer geringeren dritten N-Gabe (Gefährdung der geforderten Rohproteingehalte) abzuwägen. Zudem ist zu hinterfragen, ob diese Rohproteingehalte aus Verarbeitungssicht wirklich notwendig, eventuell gleitende Erzeugerpreise möglich oder auch andere Bewertungskategorien - evtl. auch sortenabhängig - denkbar sind. Von aktuell neu angelegten Versuchen werden hier neue Erkenntnisse enruartet. (6) Die Berücksichtigung der im Herbst gewachsenen Biomasse und damit der Stickstoffaufnahme der Pflanzen sollte bei der N-Düngebedarfsermittlung zu Raps Standard sein. Hier sind erhebliche Potenziale für eine geringere und dabei ertragsneutrale N-Düngung erschließbar. (7) Der Einsatz spezieller N-Dünger und Applikationstechniken bietet Chancen für eine höhere Ertragssicherheit insbesondere in Trockenphasen. Beispiele sind stabilisierte mineralische N-Dünger, die mineralische N-lnjektionsdüngung und die gezielte Platzierung von Nährstoffen im Boden. Die reine Auswahl der Stickstoffform der Düngemittel bietet hier dagegen nur ein begrenztes Potenzial. (8) Reserven bestehen in der N-Effizienz des mit organischer Düngung zugeführten Stickstoffs. Hier spielen u. a. Ausbringungszeitpunkt, -menge und {echnik, aber auch die Kenntnis der konkret enthaltenen Nährstoffmengen eine Rolle. Hierzu wurden 2014115 im LfULG neue Parzellenversuche angelegt. (9) Die teilschlagspezifische Bewirtschaftung bietet auf in Sachsen weit verbreiteten inhomogenen Schlägen erhebliche Chancen zur Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Nährstoffeffizienz. Ergebnisse hierzu liegen vor allem aus umfangreichen Untersuchungen im Lehr- und Versuchsgut Köllitsch vor. (10) Die exakte Applikation der Düngemittel auf die Flächen ist eine Grundvoraussetzung für hohe Nährstoffeffizienz und wirtschaftlichen Anbau. Hier sind in der Praxis insbesondere bei der Verteilgenauigkeit noch erhebliche Reserven erschließbar. (1 1) Die Anwendung von Düngebedarfs- und Bilanzierungsmodellen wie dem sächsischen BEFU bietet eine Gewähr für eine sachgerechte, wirtschaftliche und umweltverträgliche Düngung. (12) Die optimale Gestaltung aller anderen Produktionsfaktoren ist eine Grundvoraussetzung für die Erreichung der ökonomischen und ökologischen Zielstellungen. Hier muss in Sachsen der Grunddüngung (P, K, Kalkung)größere Bedeutung beigemessen werden. (13) Durch reduzierte Bodenbearbeitung (bei insgesamt angepasstem Anbauverfahren) ist standortabhängig eine leichte Senkung der N,¡n-Gehalte im Herbst und der Nitratkonzentration im Sicken¡vasser erreichbar. | 131 (14) Die Senkung der N-Bilanz auf < 50 kg N/ha*a im dreijährigen Betriebsmittel stellt Betriebe in den Trockenregionen Sachsens vor sehr hohe Anforderungen. Dies gilt insbesondere bei Fruchtfolgen mit den für Sachsen typischen Fruchtarten Qualitätsweizen und Winterraps, aber auch für Betriebe mit hohen Anteilen organischer N-Düngung. Ein N-Saldo < 50 kg N/ha ist kein Garant für < 50 mg NO3/l Sickenryasser 5.6 Verwertung der Ergebnisse Aus den Ergebnissen der Untersuchungen im LfULG werden Schlussfolgerungen und Handlungsempfehlungen für die landwirtschaftliche Praxis abgeleitet. Des Weiteren gehen sie in fachliche Stellungnahmen und in die Politikberatung ein. Die Ergebnisse sind eine wichtige Grundlage für die weitere Qualifizierung des Düngebedarfs - und Bilanzierungsprogramms BEFU. Dieses steht allen lnteressenten unter https://www.landwirtschaft.sachsen.de/landwirtschafVl 363.htm kostenfrei zur Verfügung. Die Ergebnisse werden laufend über Vorträge, auf Fachveranstaltungen und Feldtagen, durch Broschüren, Projektberichte, Fachartikel und I nternetbeiträge veröffentl icht. | 132 6 Zusammenfassende Bewertung und Empfehlungen Das Stickstoffmonitoring sächsischer Böden stützt sich mit zyklischen Zustandserhebungen auf eine flächenbezogene Datenerfassung, verfügt aber gleichzeitig auch an repräsentativen Standorten über zeitlich hochaufgelöste Messreihen zum Bodenwasser- und Stickstoffhaushalt. Gemeinsam mit Grund- und Oberflächenwassermessstellen dienen sie sowohl der Zustands- und Prozessbeschreibung, der Ableitung von Maßnahmen für den Ressourcenschutz als auch der Parametrisierung von Simulationsmodellen. lm Freistaat Sachsen werden dazu folgende Messnetze betrieben: I 55 Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF l) liefern als Langzeituntersuchungen medienübergreifende lnformationen einschließlich Bewirtschaftungsdaten auf repräsentativen Böden in allen Bodenlandschaften Sachsens unter landwirtschaftlicher Betriebspraxis. Davon sind fünf Flächen Sonderstandorte (BDF ll) mit kontinuierlicher Erfassung der Meteorologie, der Deposition, des Bodenwasser- und Stoffhaushaltes, verschiedener Bodenparameter und der Pflanzeninhaltsstoffe (Kapitel I ). I Auf ca. 1.000 Nitrat-Dauertestflächen in Praxisschlägen unter Acker- und Grünland werden im Frühjahr und Herbst die pflanzenverfügbaren Stickstoffgehalte sowie die Parameter pH-Wert, organischer Kohlenstoff, Grund- und Mikronährstoffe ermittelt (Kapitel 2). I Regelmäßige Bodenzustandserhebungen (Level l) auf 283 Waldstandorten ermöglichen die Überwachung des Einflusses von grenzüberschreitenden Luftverunreinigungen. Auch hier erfolgen auf acht Dauerbeobachtungsflächen (des Level ll-Programms Wald) kontinuierliche Messungen zur Deposition, Stoffbilanz, zum Boden- und Humuszustand, zur Nadel- und Blattanalyse sowie zur Meteorologie (Kapitel 3). I Mittels wägbarer, 3 m tiefer Lysimeter werden Langzeituntersuchungen zum Bodenwasser- und Bodenstoffhaushalt (einschließlich Deposition und Meteorologie) an zehn typischen Ackerböden unter praxisorientierter Bewirtschaftung am Standort Brandis durchgeführt (Kapitel 4). I Parzellen- und Lysimeteruntersuchungen auf verschiedenen typischen Ackerstandorten mit unterschiedlichen Themenstellungen liefern lnformationen zur StickstoffelÍizienz und zur -bilanz (Kapitel 5). Auf den landwirtschaftlich genutzten Untersuchungsflächen und Lysimetern erfolgt eine Erfassung der jährlichen Bewirtschaftungsdaten. Auf einem Teil der Beobachtungsstandorte werden Klimaparameter und atmosphärische Stoffeinträge gemessen. Bei der gemeinsamen Auswertung der Messergebnisse und Ableitung von Maßnahmen ist die unterschiedliche technische Ausstattung der Messnelze zu beachten. So differiert beispielsweise die Tiefe der Sickerwasserentnahme zwischen 0,4 m und 3,0 m. Zur Erarbeitung von Szenarien und von Prognosen zukünftiger Standortverhältnisse unter sich ändernden Klima- und Nutzungseinflüssen und zur Übertragung der Ergebnisse auf regionale Ebenen kommen Simulationsmodelle zum Einsatz. I r33 6.1 Aktuelle Situation und Entwicklungstendenzen Auf den Untersuchungsstandorten mit langjährigen Beobachtungen wurden steigende Lufttemperaturen sowie kaum veränderte Winterniederschläge, aber eine Zunahme der Spätsommerniederschläge registriert. Dabei resultiert die Erhöhung der Spätsommerniederschläge weitgehend aus einer Zunahme von Starkregenereignissen . Größere Veränderungen zeigen sich beim innerjährlichen Verlauf der Sickerwasserbildung. Höhere Niederschläge im Spätsommer führen tendenziell zur schnelleren Wiederauffüllung der Bodenwasservorräte. Vor allem bei den auswaschungsgefährdeten Sandstandorten kommt es zu einem vorzeitigen Beginn der Sickerwasserperiode . Häufiger auftretende Wasserdefizite im Frühsommer führen in den niederschlagsarmen Regionen mit flachund mittelgründigen Böden zur Abnahme der Ertragsstabilität. Die Festlegung realistischer Zielerträge wird schwieriger. Auf Grund des überwiegenden Anbaus von Winterfrüchten können weder die verlängerte Vegetationsperiode, noch die höheren Spätsommerniederschläge ertragswirksam werden. Dies kann im Herbst in Abhängigkeit von der Fruchtfolge und der Art und Häufigkeit der durchgeführten Bodenbearbeitung bei einer früh einsetzenden Sickenvasserbildung zu höheren N-Austrägen führen. Während die in Brandis mittels Bulk-Sammler registrierte Stickstoffdeposition bis Anfang der 1990er-Jahre noch bei durchschnittlich 50 kg N ha-1a-1 lag, werden seit der Jahrtausendwende im Mittel nur noch 14 kg N ha-1a-1 registriert. Auf den BDF-Il-Flächen wurden im langjährigen Mittel auf allen Messplätzen Werte um die 10 kg N ha-1a-r gemessen. Die Stickstoffdeposition findet beí der Düngebedarfsermittlung keine Berücksichtigung , sollte aber in erweiterte Bilanzrechnungen einbezogen werden. Die Jahresraten der Stickstoffeinträge auf den Dauerbeobachtungsflächen im Wald liegen zwischen 16 und 34kg N ha-1a-1. Dem stehen geringe Austräge mit der Bodenlösung gegenüber. lnsgesamt ist festzustellen, dass die Eintragsmengen seit dem Jahr 2004 auf demselben Niveau verweilen. Die langjährigen Untersuchungen auf den Nitrat-Dauertestflächen zum Herbstnitratgehalt im Boden zeigen seit Beginn der Messungen starke jährliche Schwankungen, ein zeitlicher Trend ist nicht erkennbar. Dagegen ist in den letzten vier Jahren ein Rückgang der Stickstoffsalden festzustellen. Durch die steigenden Ernteerträge in Relation zur eingesetzten Stickstoffdüngermenge konnte dieser effizienter ven¡vertet werden. Der durchschnittliche Stickstoffüberschuss nach Düngeverordnung von ca. 30 kg N ha-1a-1 konnte weiter reduziert werden. Starke Stickstoffüberschüsse konzentrieren sich hauptsächlich auf Standorte mit geringen und mittleren Ackezahlen. 6.2 Ursachen von Stickstoffausträgen mit dem Sickerwasser Auf den Nitrat-Dauertestflächen konnte kein Zusammenhang zwischen berechneten Stickstoffsalden und den im darauf folgenden Herbst gemessenen Nitratgehalten im Boden festgestellt werden. Für Sandböden stellt bereits ein geringer Stickstoffüberschuss ein Gefährdungspotenzial für die Verlagerung des Stickstoffs mit dem Sickerwasser aus der Wurzelzone dar. Bei Lössböden kann aus positiven Stickstoff- | 134 salden ein Stickstoffdepot entstehen, das einerseits für verfügbare Stickstoffvorräte für die Pflanzen sorgt, andererseits aber als Stickstoffquelle für das Sickeruasser dient. Weil die Sickerwasserraten auf den Lössböden niedrig sind, bewegt sich der Stickstoff hauptsächlich als Nitrat sehr langsam in die Tiefe. Die Gefahr erhöhter Nitratgehalte im Sicken¡¡asser besteht in folgenden konkreten Situationen: I in Lössgebieten nach lang anhaltenden und starken Niederschlägen I in Gebieten mit sandigen Substraten nach Düngergaben auch nach moderaten Niederschlägen I in Gebieten des Berg- und Hügellandes nach starken Niederschlägen bzw. intensiver Schneeschmelze I in Auen nach Überschwemmungen Die Untersuchungen in 3 m tiefen Lysimetern liefern deutliche Hinweise auf das hohe Rückhaltevermögen unterhalb der Wurzelzone. Diese beherbergt bei großer Mächtigkeit auch Stickstoff aus vorausgegangenen Bewirtschaftu ngsjahren. Weil ein großer Anteil der Stickstoffüberschusssalden in niederschlagsarmen Regionen bzw. Jahren im Boden verbleibt und Stickstoffumsetzungsprozesse im Boden erfolgen, können Stickstoffbilanzüberschüsse nicht in jedem Fall den ,,Auswaschungsfrachten" aus der Wuzel- und Dränwasserzone gleichgesetzt werden. lnfolge der in sickenvasserarmen Jahren gebildeten Stickstoffdepots, die bei hoher Sickenvasserbildung als Stickstoffquelle für die Auswaschung zur Verfügung stehen, ist für alle Standorte charakteristisch, dass hohe Sicken¡uassermengen zum Anstieg der Stickstoffausträge führen. Mehrjährige Stickstoffsalden < 60 kg N ha-1a-1 nach Düngeverordnung sind kein Garant für < 50 mg NO3 l-1 im Sickenruasser unterhalb der Wurzelzone. Auf Grund der meist langen Transportwege und -zeiten bis zum Grundwasserleiter kann ein Zusammenhang zwischen der Höhe von Stickstoffbilanzüberschüssen und der Nitratbelastung im Grundwasser erst sehr langfristig durch Messungen nachgewiesen werden. Waldökosysteme sind keinen akuten Gefährdungen durch gasförmige Stickstoffkomponenten wie Ammoniak oder Stickstoffstoffdioxid ausgesetzt. Trotz bestehender langfristiger Risiken (Erreichen oder Überschreitung der Critical Loads) sind diese derzeit noch nicht stickstoffgesättigt, wenn man den Stickstoffeinträgen die -austräge gegenüberstellt. 6.3 Einfluss der Standortverhältnisse bei der Bewertung der Stickstoffausträge und der Festlegung gee¡gneter Maßnahmen Wie die statistischen Auswertungen der Bodendaten nach ihrer Zugehörigkeit zu den Bodengroßlandschaften zeigen, weisen die Böden (bis 60 cm)mit überwiegend sandigen Ausgangssubstraten mit 3,5 t N ha-1 die niedrigsten Stickstoffgesamtvorräte auf. Die höchsten Vorräte mit 9,7 t N ha-1 treten in Auenböden auf. Die Vorräte steigen von den sandigen Substraten über die Moränen- und Lössgebiete zu den Böden über Festgestein kontinuierlich an. | 135 Für die Nutzungsarten wurden unabhängig von der Zugehörigkeit der Standorte zu konkreten Bodengroßlandschaften (BGL) folgende Medianwerte des Stickstoffvorrats für Sachsen ermittelt: Grünland 9,0; Acker 7,1 und Forst 4,1 t N ha-1. Auch innerhalb der einzelnen BGL treten immer die höchsten Vorräte auf den Grünlandstandorten , gefolgt von den Ackerstandorten auf. Die niedrigsten Vorräte haben wiederum die Forststandorte. lm Rahmen der Zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (2006-2014) konnte für die Bodentiefe bis 90 cm ein mittlerer Stickstoffvorrat von 5,5 t N ha-1 ermittelt werden. Die hohen Vorratsanteile in der organischen Auflage von 1,6 t N ha-1 (29 o/o) belegen, dass eine humusschonende Bewirtschaftung der Wälder in Sachsen auch weiterhin besondere Aufmerksamkeit verdient. lm Zeitraum 2002-2013 stehen den 64 % der BDF mit positiven Stickstoffbilanzüberschüssen 36 % der BDF mit negativen Stickstoffbilanzen nach Düngeverordnung gegenüber. Die BDF in den BGL ,,Sand", ,,Löss" und ,,Berg/Hügel" haben jeweils einen Anteil von ca. 20-30 % an jährlichen positiven N-Salden > 60 kg N ha-1. Für den Zeitraum von 12 Jahren konnte ein maximaler kumulierter Wert von 1.460 kg N ha-1 Stickstoffüberschuss ermittelt werden. Bei konventioneller Bewirtschaftung wurden in der Lysimeterstation Brandis für den Zeitraum von 1999 bis 2014 auf flachgründigen Sandböden mittlere Stickstoffsalden in Höhe von 93, auf Geschiebelehmböden von 44 und auf tiefgründigen Lössböden von 2 kg N ha-1a-1 ermittelt. An den Dauerbeobachtungsflächen im Wald ist die Entwicklung der Nitratkonzentrationen in den untersuchten Quellen als positiv zu beurteilen. ln den fichtengeprägten Einzugsgebieten zwischen Cunnersdorf (Sächsische Schweiz) und Klingenthal (Vogtland) sind trotz hoher atmosphärischer Stickstoffeinträge die Nitratkonzentrationen rtickläufig. lnnerhalb der 20-jährigen Messzeitreihe sind Reduzierungen von 75 % nachweisbar (Cunnersdorf : von 16 auf 4 mg l-1). Hohe Stickstoffeinträge und niedrige Nitratkonzentrationen im Sicker- r¡nd Quellwasser lassen in Komhinafion mit den Ergebnissen der dritten Bundeswaldinventur von 2012 vermuten, dass die registrierten Zuwachssteigerungen seitden 1990er-Jahren, insbesondere der Fichtenwälder, auch von den Stickstoffeinträgen profitieren . 6.4 Maßnahmen zur Reduz¡erung der Stickstoffüberschüsse in der Praxis Die Landwirtschaft steht vor der Aufgabe, die Effizienz der Stickstoffdüngung weiter zu verbessern. Zusammen mit den klimatischen Veränderungen stellt dies eine große Herausforderung dar. Den Betrieben eröffnet sich eine ganze Reihe von Handlungsoptionen, die aber z. T. noch nicht ausreichend erforscht und/oder praxiserprobt sind. Zielstellung muss ein wirtschaftlicher Anbau mit verringerter Stickstoffzufuhr, geringerem N-Bilanzüberschuss und der Minimierung negativer Wirkungen auf die Umwelt (Nitratverlagerung im Boden, gasförmige N-Verluste in die Atmosphäre) sein. Die Möglichkeiten der konkreten Umsetzung in der landwirtschaftlichen Praxis sind von den Bedingungen im jeweiligen Betrieb und den jährlichen Witterungsbedingungen abhängig. Nachfolgend sind ausgewählte Handlungsoptionen zur weiteren Verbesserung der Stickstoffeffizienz im Pflanzenbau zusammengefasst: I r36 (1) Mit der neuen N-Düngebedarfsermittlung in der novellierten Düngeverordnung kommt realistischen Ertragszielen wachsende Bedeutung zu. Die schlagweise N.¡n-Beprobung im Frühjahr ist unbedingt zu empfehlen. Die Herbst-N-Düngung ist auf das unbedingt notwendige Maß zu beschränken. Eine pauschale Reduzierung der N-Düngung ist nicht zielführend. Die Optimierung der N-Düngung zu Weizen muss einen Schwerpunkt bilden. Dabei ist auch die Notwend i g keit der geforderten hohen Roh protei ngeha lte zu h interfragen. Beim Rapsanbau sind durch die Berücksichtigung der im Herbst gewachsenen Biomasse und damit der Stickstoffaufnahme erhebliche Potenziale zur Reduzierung der N-Düngung erschließbar. Dies sollte in der Praxis Standard werden. Die bedarfsgerechte Bewässerung kann einen erheblichen Beitrag zur Stabilisierung der Erträge und damit auch des N-Pflanzenentzuges und der N-Effizienz leisten. Der Einsatz spezieller N-Dünger und Applikationstechniken bietet Chancen für eine höhere Ertragssicherheit insbesondere in Trockenphasen (stabilisierte N-Dünger, mineralische N-lnjektionsdüngung , Nährstoffplatzierung im Boden u. a.). Reserven sind bei der N-Effizienz aus organischer Düngung erschließbar (Ausbringungszeitpunkt, -menge und {echnik, Analyse der lnhaltsstoffe). Die optimale Gestaltung aller Produktionsfaktoren ist eine Grundvoraussetzung für die Erreichung der ökonomischen und ökologischen Zielstellungen. Hier muss in Sachsen der Grunddüngung (P, K, pH)größere Bedeutung beigemessen werden. Die teilschlagspezifische Bewirtschaftung bietet auf inhomogenen Ackerschlägen erhebliche Chancen zur Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Nährstoffeffzienz. Bei der Düngemittelausbringung sind in der Praxis noch erhebliche Reserven bei der Verteilgenauigkeit erschließbar. Durch reduzierte Bodenbearbeitung (bei insgesamt angepasstem Anbauverfahren) ist standortabhängig eine leichte Senkung der N,¡n-Gehalte im Herbst erreichbar. Die Anwendung von Düngebedarfs- und Bilanzierungsmodellen wie dem sächsischen BEFU und REPRO schafft sehr gute Voraussetzungen für eine sachgerechte, wirtschaftliche und umweltverträgliche Düngung sowie zur Optimierung der Humusbewirtschaftung der Ackerschläge. Die schlagweise Nährstoffbilanzierung bietet gegenüber der mindestens geforderten Bilanzierung auf Betriebsebene deutliches Optimierungspotenzial. Durch ökologisch bewirtschaftete Flächen kann das Risiko eines Austrags von Nährstoffen reduziert werden. (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) Die weitergehende deutliche Senkung der N-Bilanz unter die nach Düngeverordnung zulässigen 60 kg N ha-1a-1 (im dreijährigen Betriebsmittel) stellt Betriebe in den Trockenregionen Sachsens vor sehr hohe Anforderungen. Dies gilt insbesondere bei Fruchtfolgen mit den für Sachsen typischen Fruchtarten Qualitätsweizen und Winterraps, aber auch für Betriebe mit hohen Anteilen organischer N-Düngung. Die bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse an den bodenhydrologischen Messplätzen in den drei untersuchten Trinkwasserschutzgebieten von Sachsen verdeutlichen eine positive Wirkung der Umnutzung von Acker- in Grünland innerhalb der Trinkwasserschutzzone ll der Wasserfassungen. Nach kurzzeitiger Mobilisierung der Bodenstickstoffgehalte unmittelbar nach der Umnutzung sinken die Nitratkonzentrationen im Sickenruasser überwiegend deutlich ab. (e) | 137 6.5 Schlussfolgerungen Die Boden-Dauerbeobachtung hat sich als wesentlicher Bestandteil eines praxisorientierten und kostengünstigen Systems zur Kontrolle von Agrarumweltmaßnahmen und als wissenschaftliche Grundlage zur Weiterentwicklung von Strategien zur Sicherung der Bodenfunktionen und zum Schutz der Gewässer bewährt. Um den Zusammenhang zwischen Bewirtschaftung und den N-Austrägen aus der Bodenzone vollständig aufklären zu können, bedarf es der Fortführung der Messungen zur N-Dynamik im Boden. Vor dem Hintergrund sich ändernder klimatischer Bedingungen bestehen nach wie vor Unsicherheiten zu Höhe und zeitlichem Verlauf der aus der Mineralisation resultierenden und auf die Düngung anrechenbaren Stickstoffmengen . Auch zur Höhe der standort- und bewirtschaftungsbedingten N-lmmobilisierung besteht Untersuchungsund Forschungsbedarf. Ziel ist letztlich die Minimierung von Stickstoffausträgen in die Umwelt. Um hier Lösungen erarbeiten zu können, sind entsprechende finanzielle und personelle Kapazitäten vorzuhalten. Neben Boden- und Bewirtschaftungsdaten erfordern diese Fragestellungen vor allem Klimadaten, insbesondere zum Niederschlag, zur Bodenfeuchte und zur Bodentemperatur. Weil nicht auf allen Untersuchungsstandorten meteorologische Parameter erhoben werden, sind zukünftig die Messreihen des agrar- und forstmeteorologischen Messnetzes und des Niederschlagsmessnetzes in die Auswertungen einzubeziehen. Ausgewählte Untersuchungsstandorte sind nach Möglichkeit mit Bodenthermometern nachzurüsten. Das Boden-Stickstoffmonitoring in Sachsen basiert auf Messnetzen mit sehr unterschiedlichen Aufgabenstellungen , Untersuchungsprogrammen und Beobachtungszeiträumen. Es besteht die Notwendigkeit, die punktuell gewonnenen Erkenntnisse modellbasiert in die Fläche zu übertragen. Auch der Nachweis für die Wirksamkeit der Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Grund- und Oberflächenwasserqualität kann auf Grund der Langfristigkeit der Prozesse nur mit Hilfe von entsprechenden Simulationsmodellen, gekoppelt mit einem repräsentativen Sicker- und Grundwassermonitoring, erbracht werden. Regelmäßige modellbasierte Auswertungen unter Verwendung der in den verschiedenen Messnetzen erhobenen Parameter und Messreihen können den Anreiz für ein integriertes und ressortübergreifendes Stickstoffmonitoring bilden. Ziel der Berechnungen ist es, neben dem Stickstoffhaushalt im Boden auch den Stickstofftransport und -umsatz im Grund- und Oberflächenwasser zu ermitteln. Hierzu bedarf es neben der Analyse von Grundwasserproben auch spezieller Untersuchungen zum N-Umsalz im Grundwasser. Auf dieser Grundlage sind geeignete Bewirtschaftungsmaßnahmen abzuleiten. Unter diesem Aspekt wurde vom LfULG ein Konzept für die gekoppelte Stofüransportmodellierung im Sickerund Grundwasser für besonders belastete Gebiete erstellt (PrürzmH et al. 2011). Dieses beinhaltet den Aufbau des Modellverbundes ReArMo für Simulationsstudien in wassenrirtschaftlich relevanten unterirdischen Einzugsgebieten in Kombination mit einem detaillierten Monitoringprogramm zum Bodenwasser- und Stickstoffhaushalt . Das Modell wird für die drei Trinkwasserschutzgebiete Diehsa, Jahnaaue 2 und Schleinitz in nitratbelasteten Grundwasserkörpern unter Berücksichtigung des geologischen Schichtenaufbaus, der hydrogeologischen Situation, der pedologischen Verhältnisse, der Nutzungs- und Grundwasserförderdynamik sowie der sich ändernden klimatischen Bedingungen angewendet. Die bisher vorliegenden Ergebnisse des gekoppelten Stoftransportmodells ReArMo und der Monitoringergebnisse für das WSG Diehsa sind in KNAB et al. (2014) sowie in DTLBAT & lHLtNc (2014) veröffentlicht. Die Arbeiten in diesem und den anderen Modellgebieten werden gegenwärtig fortgeführt. Es ist geplant, die Ergebnisse zukünftig in der LfULG-Schriftenreihe zu publizieren . | 138 7 Literatu nterzeichnis AK Standortskartierung (2003): Forstliche Standortsaufnahme: Begriffe, Definitionen, Einteilungen, Kennzeichnungen , Erläuterungen. Arbeitsgemeinschaft Forsteinrichtung/Arbeitskreis Standortskartierung. 6. Aufl. München: IHW-Verlag. ALBERT, E. (2013): Untersuchungen zur Stickstoffauswaschung bei differenzierter mineralisch-organischer Düngung sowie bei unterschiedlicher Bodenbearbeitung. ln: Kt{osl-RucH, S., ALBERT, E., HAFER- KORN, U., HEYN, J,, HeRoIo, L., LIppOI-o, T., LEHMANN, E,, LORENZ, J., ZACHOW, 8., MC¡ßN¡CR, R., SEEc ER, J., Scnnöoren, M., SrRAUß, C. (2013): Kooperation Lysimeter - Wirkung landwirtschaftlicher Nutzung auf die N-Auswaschung anhand langjähriger Lysimetermessungen in Mittel- und Nordostdeutschland und Schlussfolgerungen für die Minimierung der N-Befrachtung der Gewässer, Mehrländerbroschüre , 2013, S. 143-175; https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/2O214 ALBERT, E., GRurueRr, M. (2013 a):Wirkung einer langjährig differenzierten mineralisch-organischen Düngung auf Ertrag, Humusgehalt, N-Bilanz und Nährstoffgehalte des Bodens. ln: Archives of Agronomy and Soil Science, Volume 59, lssue 8,2013. ALBERT, E., GRutrr¡Rr, M. (2013 b): Welcher N-Dünger ist der richtige? ln: DlG-Mitteilungen, Heft 3 2013, s.'t5-18. ALBERT, E., FÖRSTER, F., ERNST, H., KOLBE, H., DITTRICH, 8., LNECN, H., HANDSCHACK, M., KRIECHOTT, G., HEI- DENREIoH, T., RTEHL, G., HErNRrcH, S., Zon¡¡, W. (2007): Umsetzung der Düngeverordnung. Hinweise und Richtwerte für die Praxis. Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, Dresden, 164 S.; https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/1 5242 ANDREAE, H. & Knnuen, W. (2009): Digitale Erfassung der Bodenschutzkalkung. Staatsbetrieb Sachsenforst, Graupa. http://www.waldwissen.neVwaldwirtschafUwaldbau/standorUsbs kalkunqskarte/index DE , zuletzt aktualisiert am 22.10.2012. ATV-DVWK (2003): Diffuse Stoffeinträge in Gewässer, Bereich Landwirtschaft. - Deutsche Vereinigung für Wassen¡rirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. ATV-DVWK-Information. Hrsg. Hennef. 20 S. BnnrH, N.;BRRNol.¡en, W.;CoRose¡¡, E.;Dn¡¡¡¡, T.;Eu¡¡eRlcH, K.-H.; FELDHAUS, D.; Kleerlscn, B.;Scntllntc , B.; UTERMANN, J. (2000): Boden-Dauerbeobachtung. Einrichtung und Betrieb von Bodendauerbeobachtungflächen . - ln: Rosenkran/Einsele/Harreß: Handbuch Bodenschutz, Band 3, KennNr: 9152. BARTH, N.; DEcERTNG, D.; Hnnsr, D. C.; HnrenxoRr'¡, U.;HellvRxrr¡, H.; KLosE, R.;KlrtRppe, S.; Kunzen, H.-J.; MAcHULLA, G.; MATTUScn, J.;Nruarnr, K.-H;PALcHEN, W.; Rneex, G.; RnNr, G.;ScHLENKen, S.; ScHueloeR, B.;Surlrrnan¡, L. &WENNRTcH, R. (2001): Bodenmonitoring in Sachsen. Dresden: Eigenverlag SMUL (Materialien zum Bodenschutz). BARTH, N., FoRBERG, H. (2013): Boden-Dauerbeobachtungsprogramm des Sächsischen Landesamtes für U mwelt, Landwirtschaft u nd Geolog ie. Standortcharakteristika u nter httos://www.umwelt.sachsen.de/umwelUdownload/boden/BDF-Standortcharakteristika(1 ).odf BRRTH, N.; BEUcE, A.; KARoEL, K. & C. LAUScH (2014): Zur zeitlichen Entwicklung ausgewählter Parameter des Stickstoffs auf Boden-Dauerbeobachtungsflächen in Sachsen. - ln: Grundwasser-Altlasten-Boden Aktuell , Schriftenreihe des LfULG, Hefl38l2O14. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/23619 BARTH, N.; Tnru¡renr, R.; FoneeRc, H. (2UÐ: Erfassung langjähriger Stickstoff-Depositionseinträge auf Boden -Dauerbeobachtungsflächen (BDF ll) in Sachsen - ln: Grundwasser-Altlasten-Boden Aktuell, Schriftenreihe des LfULG, Heft 3812014. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/23619 BAUMANN, M.;A¡¡oaene, H.; Rnaex, G. (2002): Vegetationsvergleich sächsischer Fichtenwaldflächen der Bodenzustandserhebung (BZE = Level I der EU) oberhalb 700 m ü. NN. Hg. v. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft. Graupa - Dresden (Schriftenreihe des LFP, 25), S. 18-21. | 13e BecrrR, A. & Lnn¡¡eR, W. (Hrsg., 2004): Wasser und Nährstoffhaushalt im Elbegebiet und Möglichkeiten zur Stoffminimierung. Weißensee Verlag Berlin. tSBN: 3-89998-007-7. BECKER, R.; Scnl¡¡¡t¡l¡lc, C. G.; SpRRruceR, T.;Wellanocx, N. (2000): Critical-Load-Kalkulationen an Level-ll- Dauerbeobachtungsflächen. ln: Forstarchiv 71 (2), S. 54-58. Becxn¡R¡¡¡.t, U., Kolee, H., MoDEL,4., Russow, R. (2001):Ackerbausysteme im ökologischen Landbau unter besonderer Berücksichtigung von N-Bilanz und Effizienzkennzahlen. - ln: UFZ-Bericht Nr. 14. Leipzig- Halle. BÖHME, F., Russow, R.; Neue, H.-U. (2002): Airborne nitrogen input at four locations in the German state of Saxony-Anhalt - measurements using the 15N-based lTNl-system. Stable isotopes in environmental research. lsot. Environ. Health S., 38: 95-102. BoLTE, A.;WellanocK, N.; Lux, W.; STRrcH, S.; Sre r¡¡nnusER, D. (2003): Waldmonitoring und Umweltpolitik. Forstliches Umweltmonitoring in der internationalen Berichterstattung. ln: AFZ - Der Wald (17), S. 921- 923. BUFE, J. (2008): Kontrollbericht SächsSchAVO 2007. Hrsg.: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, Leipzig, Juni 2008. Bultl¡es, P.; Heruontxs, E.; Koerueru, M.; Scnnnp, M.; BRr,¡znnr, S.; KenscneAUMER, A. et al. (2011): Erfassung, Prognose und Bewertung von Stoffeinträgen und ihren Wirkungen in Deutschland. Zusammenfassender Abschlussbericht. Dessau: Eigenverlag (UBA-Texte, 38). Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (Hrsg.) (2000): Kennwerte zur Charakterisierung des ökochemischen Bodenzustands und des Gefährdungspotentials durch Bodenversauerung und Stickstoffsättigung an Level-ll-Waldökosystem-Dauerbeobachtungsflächen. Unter Mitarbeit von: J. Bt-ocx, J. Etcnnonru, J. GEHRMANN, C. KöLLING, E. Mnrz¡¡eR, K. J. Melwrs et al. Arbeitskreis C der Bund-Länder-Arbeitsgruppe Level ll. Bonn: BML (BMELF informiert). Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV)(Hrsg.) (2006):Arbeitsanleitung für die zweíte bundesweite Bodenzustandserhebung im Wald (BZE ll). 2. Aufl. Bonn. Cotr¡RRo, S. (2006): Bericht zur Auswertung der Vegetationsdaten im Rahmen der BZE ll. Abschlussbericht zum Werkvertrag Radeheul. Co¡lnRo, S.;AruoReRe, H.; RABEN, G. (2002): Vegetationsvergleich sächsischer Laubwaldflächen der Bodenzustandserhebung (BZE = Level I der EU). Hg. v. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft. Graupa - Dresden (Schriftenreihe des LFP, 2S), S. 2-18. DRuelrz, P. (2009): Wirkung von Komposten und Wirtschaftsdüngern in Kombination mit steigender mineralischer N-Düngung auf Erträge und Bodeneigenschaften. Masterarbeit, Universität Hohenheim, lnstitut für Pflanzenernährung. DIEMANN, R. (1993): Agrarstrukturelle Vorplanung Südharz. Eigenverlag der Landgesellschaft Sachsen-Anhalt. DILBAT, M.;KruÖllrn, K.;lHt-l¡lc H. (2011): Hydrochemische und isotopenhydrologische Untersuchungen zur Klärung der Ursachen der hohen Nitratbelastung des Grundwassers im Einzugsgebiet der Wasserfassung Jahnaaue 2/Landkreis Mittelsachsen; ln: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.): ,,Grundwasser - Altlasten - Boden aktuell", Schriftenreihe des LfULG , Heft 45l2O11, S. 38-51. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/1 51 1 1 DlLBAr, M.; lHLlNG, H. (2014): Nitratbelastung des Grundwassers im Einzugsgebiet der Wasserfassung Diehsa im Landkreis Görlitz; ln: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.): ,,Grundwasser - Altlasten aktuell", Schriftenreihe des LfULG, Heft 3B/20i 4, S. 5-17. httos://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/2361 9 DÖnITn, H., DAMMGEN, U., EURIcH-MENDEN, 8., OsTeRauRG, 8., LÚTTIcH, M., BERG, W,, BERGscHMIDT,4., BRUNSCH, R. (2002): Anpassung der deutschen Methodik zur rechnerischen Emissionsermittlung an internationale Richtlinien sowie Erfassung und Prognose der Ammoniakemission der deutschen Landwirtschaft und Szenarien zu deren Minderung bis zum Jahre 2010. - ln: UBA-Texte 05/02. Berlin. | 140 Düngeverordnung - DÜV (2007): Verordnung über die Anwendung von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln nach den Grundsätzen der guten fachlichen Praxis beim Düngen (Düngeverordnung - DüV). - ln der Fassung der Bekanntmachung vom 27. Februar 2007 (BGBI. I s.221). DVWK (199a):Verminderung des Stickstoffaustrages aus landwirtschaftlich genutzten Flächen in das Grundwasser - Grundlagen und Fallbeispiele. Schriften Nr. 106. Kommissionsvertrieb Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH, Bonn. FARAcK, K., ALBERT, E. (2011): lnjektionsdüngung, Schriftenreihe des LfULG , Heft 1212011. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/1 493 1 FELDWIScH, N. in Fneor, H.-G., DABBEnT, S. [Hrsg.](1999): Handbuch zum Gewässerschutz in der Landwirtschaft . ecomed Verlagsgesellschaft. ISBN: 3-609-65272-1. FRnruz, B. (2004): Bodenschutzkalkung im Forstamt Klingenthal. Entwicklung einer GIS-gestützten Dokumentation sowie Untersuchungen zu Wirkungen und Risiken. Diplomarbeit TU Dresden, Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften, lnstitut für Geographie, Dresden. Geael, M.; HALBFAß, S.;Knsen, M. ut¡o GRU¡rewRlo, K. (2005): Mesoskalige Modellierung diffuser Nährstoffeinträge in Flussgebieten mit dem Modell STOFFBILANZ - Entwicklungsstand und Perspektiven. in Umwelt- und Geowissenschaften - Workshop Dresden 2005, Hg. v. J. Wittmann und Nguyen Xuan Thinh. (ASIM-Mitteilung AMB, 91), Aachen. GRUNERT, M. (2013 a): Geringere N-Bilanzen und Qualitätsgetreideanbau, ein lösbares Problem? Vortrag auf der Qualitätsgetreidetagung des LfULG am 10.09.2013 in Groitzsch, Datei der Präsentation unter: www.landwirtschaft.sachsen.de/landwirtschafUdownload/Getreidetaq 2013 Dr Grunert.pdf GRuNenr, M. (2013 b): Phosphor- und Kaliumversorgung sächsischerAckerböden. Daten und Faktenblatt, LfULG. GRuruenr, M. (2015):Aktueller Rat zum Pflanzenschutz und Pflanzenbau vom 04.03.2015. GRurr¡e Rr, M. (2015 a): lntensiver Ackerbau - wo liegen die Grenzen in der Düngung? Vortrag auf der DLG- Fachtagung Ackerbau am 24.04.2015 auf der agra in Leipzig. GRUNERT, M. (2015 b): Herausforderung Stickstoff-Effizienz- Welche Optimierungspotenziale bietet die Düngung ? Vortrag auf der Fachtagung,,Nährstoffeffizienzin der Landwirtschaft" des Landesarbeitskreises Düngung Brandenburg/Sachsdn/Thüringen am 09.07.201 5 in Nossen. GRUNERT, M. (2015 c): Der Dauerdüngungsversuch L28, Aufbau, Anlage und Ergebnisse zur Nährstoffeffizienzin Methau und Spröda. Vortrag auf der Fachveranstaltung ,,50 Jahre Dauerversuche L28 in Methau , Spröda, Bad Salzungen" am 08.12.2015 in Nossen. GRUNERT, M., ALBERT, E. (2O12): Mineralisch-organische Düngung in Dauerversuchen - Wirkung auf Erträge, Boden und N-Bilanzen. ln:VDLUFA-Schriftenreihe Band 68/2012, Kongressband, VDLUFA, Darmstadt, rsBN 978-3-941273-13-9, 2012, S. 493-503. GRUNERT, M., ALBERT, E. (2013): Stickstoffwirkung unterschiedlicher N-Düngerformen im Dauerversuch. ln: VDLUFA-Schriftenreihe Band 69/2014, Kongressband, VDLUFA, Darmstadt, ISBN 978-3-941273-15-3, s.367-374. GRUNERT, M., ALBERT, E. (2014): Stickstoffdtinger im Vergleich. ln: dlz-agrarmagazin,0212014, S. 48-51. GRUNERT, M., ScnREnrF, 4., ScHMTD'r, A. (2014): Das wirtschaftliche Ergebnis zählt. Mineralische N-lnjektionsdüngung zu Raps. ln: Landwirtschaft ohne Pflug, Heft 82014, S. 35-43 Gutachterausschuss Forstliche Analytik (GAFA) (Hg.) (201a): Handbuch Forstliche Analytik. Eine Loseblatt- Sammlung der Analysemethoden im Forstbereich. Unter Mitarbeit von N. Kö¡¡le , U. Bt-uv, F. SYMossEK, B. Bussrnru, K. FURTMANN, A. GÄnrrurn et al., Bonn. HAFERKoRN, U. (2013): N-Auswaschung unterAckernutzung auf Böden der sächsischen Lößgefilde. ln: KNoe- LAUcH, S., Alernr, E., HAFERKonN, U., Hev¡¡, J., HERoLD, L., LIPPoLD, T., LenunruN, E., LoRENz, J.,Zec How, 8., MEIßNER, R., SEEcËR, J., ScnnöorEn, M., Srnnuc, C.: Kooperation Lysimeter - Wirkung | 141 landwirtschaftlicher Nutzung auf die N-Auswaschung anhand langjähriger Lysimetermessungen in Mittel - und Nordostdeutschland und Schlussfolgerungen für die Minimierung der N-Befrachtung der Gewässer . Mehrländerbroschüre, 2013, S. 117-142, httos://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/20214. HAFERKoRN, U.; Mnrusel, H.; Kunru, K (1999): Einsatz eines gekoppelten Grund- und Oberflächenwassermodells am Beispiel des Partheeinzugsgebietes. Wasser und Abfall. H 11. HRreRroRt¡, U.; MÜt-len, K.; Mruerurtru, U., FRnl, J. (2003): Möglichkeiten und Grenzen der Stofftransportmodellierung (Nitrat) am Beispieldes Parthegebietes. UFZ-Bericht, Heft 1412003. HRreRxoRtrt, U.; KLöCKING, B.; Wtrurlen, A. (2015): Wasserhaushalt und Stickstoffaustrag einer mehrjährigen Schwarzbrache im Vergleich zur landwirtschaftlichen Bewirtschaftung. Lysimeterbeobachtungen und Modellierung. BAL Gumpenstein (2015), S. 57-64. ISBN 13: 9793-902849 19 9. HAFERKoRN, U. (geplant 2017): Zum Wasser- und Stoffhaushalt typischer Böden in Nordwestsachsen. Ergebnisse der Lysimeterstation Brandis für den Zeitraum von 1981 bis 2015. BfUL und LfULG. HElNlrz, F., ALBERT, 8., REtNtcKE, F., WAGNER, B. (2010): Optimierung N-Management. - ln: Schriftenreihe, des LfULG, Heft2512010. httos://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/15014 HINTERMAIER-ERHARD, G. & Zrcu, W. (1997): Wörterbuch der Bodenkunde-Systematik, Genese, Eigenschaften , Ökologie und Verbreitung von Böden. Ferdinand Enke Verlag Stuttgart, 338 S. HÜlsaence¡¡, K.-J. (2003): Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme. Habilitation. Shaker Verlag, Aachen. lHLlNc, H.;KttÖLlrn, K.; DtLBAT, M. (2009): Hydrochemische und isotopenhydrologische Untersuchungen zur Klärung der Ursachen der hohen Nitratbelastung des Grundwassers im Einzugsgebiet der Wasserfassung Diehsa/Niederschlesischer Oberlausitzkreis; ln: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.): ,,Grundwasser - Altlasten aktuell", Schriftenreihe des LfULG, Heft 3712009, S. 1 -1 6. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artiket/1 5098 lndustrieverband Agrar e.V. (2011): Wichtige Zahlen: Dringemittel. Frankfurt a. M., November 2011. lndustrieverband Agrar e.V. (2013): Wichtige Zahlen: Düngemittel. Frankfurt a. M. KALTZ, A.;JAcoB, J.; Pncne, S.;AruoReRe, H. & KnrH, H.-G. (2010): Stickstoffdynamik im Umfeld von Rinderanlagen Schriftenreihe des LfULG, Heft24l2Q1O. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/15011 KElrEL, M. (2014): Biologische und chemische Veränderungen nach Langzeitversauerung in der Großen Pyra (Erzgebirge). ln: Forstarchiv 85 (1), 5.47-54. KlÖcrtNc, B. (2009): Das ökohydrologische PSCN-Modul innerhalb des Flussgebietsmodells ATcEGMO, im I nternet: http://www.arcegmo.de/PSCN. pdf. KN¡na, G.; REMBE, M.;WENSKE, D.; Bov, S.; HÄrruen, F. (199S): A new AutoCAD-based graphical interface to MODFLOW, MODPATH and MT3D including support for a new mass transport simulation algorithm (Front Limitation algorithm). - Proceedings of the MODFLOW'98 conference. Krrlne, G.; WENSKE, D.; Rosr, A.; Klöcrrr.¡c, B.; PpürzrurR, B.; RErNrcKE, F.; lHLtNc , H. (2014): Pilotstudie WSG Diehsa als Anwendungsbeispiel für das gekoppelte Stickstofftransportmodell ReArMo. ln: Schriftenreihe des LfULG, Heft3812014: ,,Grundwasser - Altlasten - Boden aktuell". httos://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/2361 9 KruRppe, S.; Montrz, C.; Keese, U. (1993): N-Austrag über Sickenvasser bei intensiver Landnutzung - Lysimeteruntersuchungen an acht Bodenformen in der Anlage Brandis. Qualität und Hygiene von Lebensmitteln in Produktion und Verarbeitung. VDLUFA-Schriftenreihe, Kongreßband 1993, Hamburg: 629-632. KtrRppe, S.;KeesE, U.;KRLatrz, K. (1997):Lysimeteruntersuchungen zurWirkung von Flächenstillegungsmaßnahmen auf den Stickstoffaustrag und den Nitratgehalt von Sickenruasser von vier Bodenformen. BAL Gumpenstein (S. 105-109). KÖsER, W. & NIEDER, R. (2007): Wann ist eine Grunddüngung mit Phosphor, Kalium und Magnesium wirtschaftlich vertretbar? http://www.beratunq-mal-anders.de/pdfMann ist eine Grundduensunq wirtschaftlich DIN A 4.pdf. | 142 KRöNERr, R.; Fn¡¡¡xo, U.; HAFERKon¡¡, U.; HüLsarRceN¡, K.-J. (2004): Regionalspezifische Analysen in der Lössregion. Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft, Weißensee-Verlag Öfologie , Band 1225-250 KuRzER, H.-J. (2006): Nitratbericht 2005. Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft, 2006 Heft 1 2. httos://pu blikationen.sachsen.de/bdb/artikel/1 408 1 LrppolD, H., ALBERT, E. (2003): Atmogene Deposition von Stickstoff und Schwefel (nass, fest und gasförmig) auf landwirtschaftlichen Stationen Sachsens. - ln: VDLUFA-Schriftenreihe 58, Kongressband 2002, S.99-101. Bonn. LosstE, U. (2014): Düngerverteilung optimieren - Möglichkeiten zur Minderung von Verlusten und Kosten durch Streufehler. Vortrag auf der Tagung ,,Düngung 2014" am 16.01.2014 in Wittenberg. MAcDoNALD, J. A.; Drse , N. B.; MnrzNER, E.;ARI¡aRusreR, M.; GuruoensEN, P.; FoRSrus, M. (2002): Nitrogen input together with ecosystem nitrogen enrichment predict nitrate leaching from European forests. ln: GlobalChange Biology 8, S. 1028-1033. MAcHULLA, G. & N. BARrH (200a): Temporal Variability of Microbial Biomass and Activity Related to Different SoilQualityConditions. -2004 Seattle,31.10.-04.11.2004, Tagungsband, Seattle. Mour.¡n-HrRnenn, S.; Hnns, E.;GRore, R.;Ktesr, R.;KLArr, S.;Knnus, D.; Kavppp¡¡rveR, T.; FRTEDRIcH, R.; ANoRrne, H.; Loueer, B.;Atr¡lr¡RNN, Cun.; HonvnrH, L.; LARSET¡, K.; Gnu¡¡¡rNc, C.; FRu¡¡nu, A.; Burren- BAcH-BAHL, K. (2016): lmportance of soil NO emissions for the total atmospheric NOx budget of Saxony, Germany, Atmospheric Environment (accepted). OERTEL, C.; MnrscnuLLAT, J.;ANDREAE, H.;Dnnuscnre, T.;Scnnöorn, C.;Wr¡¡rrR, C. (2015): Soil respiration at forest sites in Saxony (Central Europe). ln: Environ. Earth Sci. 15. Online verfügbar unter http ://rd.sprinqer.com/article/'l 0. 1 007%2Fs1 2665-0 1 5-4241 -x . PART (1994): Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie, lngenieurbüro für Grundwasser Leipzig GmbH: Hydrogeologisches Modell für den Raum des Parthegebietes. PESTER, L. (1998): ldealprofile für geotechnische Arbeiten in der Braunkohlenindustrie. Neue Bergbautechnik, I (6). Prürz¡¡en, B. (Hrsg.): Modelldokumentation ATcEGMO. Online 2002. http://www.arcegmo.de. rsBN 3-00-01 1 190-5. Prürz¡¡eR, B; lHlrNc, H.; KLöcKrNc, B.; Kruna, G.; KuHt¡, K.; STETNTNcER, M.; WAcNER, B.; Werusre, D. (2011): Stofftransportmodellierung im Sicker- und Grundwasser - Konzept zur Erstellung eines gekoppelten Stofftransportmodells als Prognoseinstrumentarium für die Beschaffenheitsentwicklung im Grundwasser . Schriftenreihe des LfULG, Heft4112011. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/15107 RABEN, G.;AruoaeRe, H.; KARST, H.; Svrr¡osseK, F. & LEUBE, F. (2004): Bodenzustandserhebung (BZE) in den sächsischen Wäldern. 2. enveiterte und aktualisierte Auflage. Graupa (Schriftenreihe des Landesforstpräsidiums ,28). RABEN, G.;ANoReRe, H., Mevrn-Hersrc, M. (2000): Long{erm Acid Load and lts Consequences in Forest Ecosystems of Saxony (Germany). ln: Water, Air, Soil Pollut. 122 (112), S. 93-103. REHFUESS, K. E. (1990):Waldböden-Entwicklung, Eigenschaften und Nutzung.2. Auflage. Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin, 294 S. RErNrcKE, F., WURBS, D., KURZER, H.-J. (2012): Nitratausträge landwirtschaftlich genutzter Flächen. - Schriftenreihe des LfULG , Heft 4012012. httos://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/12'180 RüLKE, M. (2016): Die Nitratbelastung im Sicker- und Grundwasservon Trinkwasserfassungen im Bereich landwirtschaftlicher Nutzflächen im Einzugsgebiet Schleinitz. Masterarbeit. TU Bergakademie Freiberg. Fakultät Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau. Freiberg. 15.01 .2016. SRcneR, M. (2üQ: Weizenerzeugung in Sachsen. Daten- und Faktenblatt, Sächsisches Landesamt für Umwelt , Landwirtschaft und Geologie. | 143 Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft (2007): Umsetzung der Düngeverordnung: Hinweise und Richtwerte für die Praxis. Hrsg.: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, September 2007. httos://oublikationen.sachsen.de/bd b/artikel/1 5242 Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (2015a): Sächsische Beiträge zu den Bewirtschaftungsplänen Elbe und Oder - Bericht über die sächsischen Beiträge zu den Bewirtschaftungsplänen der Flussgebietseinheiten Elbe und Oder nach S 83 WHG bzw. Artikel 13 der Richtlinie 2000/60/RG für den Zeitraum von 2016 bis 2021. 194 Seiten, Dresden. httos://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/25830 Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (2015b): Messnetzkonzeption Grundwasser . Landesamt für Umwelt und Geologie. Dresden. 01.10.2015. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/1 3502 Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (1996): Waldzustandsbericht 1996. 92 Seiten, Dresden. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (2009): Waldzustandsbericht 2009. 66 Seiten, Dresden. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/1 1 683 Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (2015): Waldzustandsbericht 2015. 65 Seiten, Dresden. https://www. publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/25524 SAG (1991): Konzeption zur Einrichtung von Boden-Dauerbeobachtungsflächen - Bericht der Unterarbeitsgruppe ,,Boden-Dauerbeobachtungsflächen" im Auftrag der Sonderarbeitsgruppe ,,lnformationsgrundlagen Bodenschutz" - München. ScnuepnRxe, W., Mút-len , P. (2014): Strategien zur Verbesserung der Stickstoffeffizienz. Schriftenreihe des LfULG, Heft 2412014. https://www.publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/22617 ScHtle pnRrr ,W. (2011): Teilflächendüngung auf trockenen Standorten. Schriftenreihe des LfULG, Hsft 17 12011 . https://www.publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/2261 7 ScttvtoHRlren, U., FeLeeR , M. (2012): Ammoniak-Verluste aus Mineraldüngern - Versuchsergebnisse auf mitteleuropäischen Standorten. N-Effizienz im Spannungsfeld. Wissenschaftliche Tagung LEUCOREA Lutherstadt Wittcnbcrg. Martin Luthcr Univcrsitöt Hallc-Wittcnbcrg. - Tagungsband S. 6F67. ScuörurnRleR, K.; MEvER, U.; PoKoRNy, D.; RETcHENBAcH, M.; Scuur-lrR, D. & WINDHoRST, W. (2004): Ökosystemare Umweltbeobachtung: Vom Konzept zur Umsetzung: Erich Schmidt Verlag, Berlin. Scnuue MöNKINc, S.;Kmpp, C. (2010): Überarbeitung des Getreide- und Vieheinheitenschlüssels. Göttingen, 537 S., im lnternet: http://download.ble.de/06HS030.pdf. Sterzx¡, K.;ANDREAE, H.; RnsrNl, G. (2002): Vegetationskundliche Untersuchungen in Forstlichen Dauerbeobachtungsflächen (Dgf = Level ll der EU). Hg. v. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft. Graupa - Dresden (Schriftenreihe des LFP, 25), S. 22-30. Suz, L. M.; BARSoUM, N.; Berunnn¡, S.;Cnrrrrrucs, C.;Cox, F.; HRcxerr, L. et al. (2015): Monitoring ectomycorrhizal fungi at large scales for science, forest management, fungal conservation and environmental policy . ln: Annals of Forest Science (Ann. For.Sci.) 72 (7), S. 877-885. Online verfügbar unter http://link.springer.com/articlel10.10O7ls13595-014-0447-4?no-access=true Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft [Hrsg.] (2013): Kooperation Lysímeter - Wirkung landwirtschaftlicher NuÞung auf die N-Auswaschung anhand langjähriger Lysimetermessungen in Mittel- und Nordostdeutschland für die Minimierung der N-Befrachtung der Gewässer. - Mehrländerbroschüre Jena. https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/202 1 4 Umweltbundesamt [Hrsg.] (2015): Daten zur Umwelt 2015. http://www. umweltbundesamt.de/publikationen/daten-zur-umwelt-20 I 5 . UI-Rlc¡t, B. (1991): Rechenweg zur Schätzung der Flüsse in Waldökosystemen - ldentifizierung der sie bedingenden Prozesse. ln: B. Ulrich (Hg.): Beiträge zur Methodik derWaldökosystemforschung. Ber. Forschungszentr . Waldökosysteme B 24, S. 204-210. | 144 WALDNER, P.;Mancnerro, A.;THrMoNrER, A.;Scnutrr, M.; RocoRA, M.;GRANKE, O.;Mues, V.; Hn¡¡sen, K.; Pr¡t-KRRr-ssoN, G.; ZLTNDRA, D. (2014): Detection of temporal trends in atmospheric deposition of inorganic nitrogen and sulphate to forests in Europe. ln: Atmos. Environ. 95, S. 363-374. WErcEL, A.; Russow, R.; Könscuerus, M. (2000): Quantification of airborne N-input in Long-Term Field Experiments and its validation through measurements using 15N isotope dilution. J. Plant Nutr. SoilSci., 163:261-265. Zwltc, M.;Bure, J. &At¡onene, H. (2006): Diffuse Belastung von Grundwasserkörpern in Sachsen. ln:Wasserwirtschaft 96 (6), S.20-25. | 145 I Anlagen Anlage 1: Jährliche Konzentrationen von Stickstoffdioxid (NO2) in [pg/ms] im Freiland der Level-ll- Stationen, Messjahre 2OO1 -201 4 Anlage 2: Jährliche Konzentrationen von Ammoniak (NH3) in [pg/m'] im Freiland der Level-ll- Stationen, Messjahre 2006-201 4 Anlage 3:Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Klingenthal Anlage 4: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrah (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Olbernhau Anlage 5: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Cunnersdorf Anlage 6: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Bautzen Anlage 7:Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Laußnitz Anlage 8: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Colditz Anlage 9: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Nationalpark (Bad Schandau) Anlage 10: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Altenberg 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 | 146 Anlage l: Jährliche Konzentrationen von Stickstoffdioxid (NO2) in [yg/m3] im Freiland der Level-ll- Stationen, Messjah re 2001 -201 4 Kl¡ndêñlhãl ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2000 2¡10 2011 2012 2î'13 2014 Anzahl 174 7 12 12 12 12 12 12 11 12 12 12 12 12 12 M¡n 1.9 2.3 2.9 2.7 2.7 2.5 2.8 2.5 2.2 2.3 2.6 1.9 2.'l Max 10.6 8.3 10.6 8.8 7.4 8.0 6.2 7.9 7.'l 7.O s.2 7.O Medlan 4.1 42 45 41 43 50 39 42 45 41 4.O 4.',| Standardabwe¡chq. 1,9 26 24 14 18 21 l3 1q 1q 21 14 20 17 'l 7 Var¡ationskoeff. f%l 47 52 58 57 34 37 54 31 44 46 55 45 5l) 42 4A Olbernhau ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 201'l 20't2 20't3 2014 Anzahl 173 6 12 12 12 12 't2 12 1'l 12 '12 12 12 12 12 M¡n 2.4 37 43 4'l 31 3g 35 40 34 34 33 2.9 Mer 141 10 1 181 147 10I 137 154 104 94 115 104 12 1 85 94 '112 Med¡an 5,8 8.1 6.7 7.2 5.8 Âq 6.0 5.4 5.6 5.1 57 5q 58 a4 Standardâbweicho. 2.8 2.3 4.0 3.7 2.2 3.2 4.0 2.5 2.3 2.6 z.c 1.7 2.'l 2.7 Var¡at¡onskoeff. l%l 4A 29 60 51 38 46 66 43 46 53 44 28 50 Cunnêrsdorf ot 20î1 20î2 2003 2îA^ 2005 2006 20î7 2008 2009 2î10 2î11 2012 2013 2014 Anzahl 174 7 1t 1t 12 12 12 1) 11 12 12 1? 12 1t 12 Min 2.5 3.8 4.0 3.9 3.8 4.1 3.5 3.4 4.2 2.9 3.0 3.3 2.9 3.3 Max 22.3 '13.5 22.3 18.6 16.6 16.3 17.9 17.8 14.4 15.9 14.6 't5.4 14.'l 15.0 Mêdian 6.5 75 73 73 68 69 53 61 58 5.5 5.6 Slândãrdâbwêichd- 4.2 3q 60 51 42 3q 55 44 4g 42 42 37 Var¡at¡onskoeff. f%l 65 52 82 69 62 54 84 64 59 91 68 72 54 oó bb Baut2en ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Anzahl 174 7 12 12 12 12 12 11 12 12 12 12 12 't2 M¡n 2.^ 31 33 35 32 35 2A 27 33 30 24 33 28 26 2A Max 16,0 11f) l6 0 13 R 13  11â 12f) l3q lo a ,11o l3 3 10I 110 85 a1 Median 5.4 5.8 5.5 5.7 5.6 5.8 5.7 4.4 5.3 5.2 5,1 4.1 Standardabweicho. 3.0 4.4 3.3 2.4 3.2 3.4 3.6 2.5 2.O 2.O Var¡ãt¡onskÕêff- tol"1 56 56 80 69 57 50 60 59 50 61 81 47 56 4a Lãußn¡tz at 2î41 2002 2003 2AO4 2005 2006 2007 2004 2000 20to 2î11 2012 20t3 2014 Anzahl 174 7 12 12 12 't2 12 12 't1 12 12 12 't2 't2 't2 Min 3.4 4.2 4.5 4.O 4.O 4.4 4.O 4.4 4.7 3.5 3.8 4.3 3.9 3.4 4.2 MãI 2a.a 13S 21 A 174 16I 163 152 '16 I 144 168 15I 16.3 't4.5 14.9 13.5 Mc.liân 7tl 77 70 79 76 74 72 68 66 6't 70 75 69 70 Standardabweicho. 3.9 3,9 5.8 4.6 4.1 4.5 4.2 3.6 3.8 +.J 4.'l 3q a2 a2 Variat¡onskoeff . f o/ol 56 50 83 59 54 Õi 59 52 70 68 55 49 47 45 Cold¡tz ø 2001 2002 2003 2004 200s 2006 2007 2008 2000 2010 201',| 2012 2013 2014 Anzahl 174 7 12 1t 12 12 12 1) 11 1t 1' 12 12 12 12 M¡n 4.5 b.b 5.5 4.9 5.3 5.4 4.5 4.6 5.0 AA 52 Max 21.5 14.2 19.9 't8.4 15.5 14.2 21.5 't3.4 't3.2 17.6 '16.8 17.1 15.4 12.4 1t 1 Mâd¡ân 4.2 7A 81 10 I 79 93 a7 7S 73 74 74 a2 8.6 a.4 4.4 Slân.lârdâbwe¡.hd 35 37 51 46 32 32 29 2A 3A 38 37 34 ?4 Variationskoeff. f%l 43 48 63 46 41 34 52 óo 38 52 51 45 39 29 32 NationalDark ø 200'l 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2004 2009 2010 20'11 2012 2013 2014 Anrâhl 150 b nh 11 12 12 11 l0 12 't1 '12 11 12 Min 2.3 n.b. n.b. 3.1 3.1 3.4 2.8 2.6 J,¿ tq 2.3 2.7 27 ?A Max 15.1 n. b. n. b. 't4.6 15.'l 13.8 't4.7 14.3 11.4 't2.3 15.'l 11.1 13.6 12.'l 't2.5 Med¡en 5.0 nb nb 53 51 45 4A 58 35 4A 37 5.0 5.5 4.4 Standardabwsichc. 3,5 h nb 3g 38 38 43 36 a4 3A 3A 3't 3't 31 Variationskooff. f%l 69 n.b. n.b. 74 84 90 62 60 108 81 84 72 E7 7î Altenbero ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2000 20'to 20't'l 20't2 2013 2014 Anzahl 154 n.b. nh 11 12 12 12 12 1'l 12 12 12 12 12 12 M¡n 2.7 n.b. n.b. 4.0 4.7 3.4 J.J 3.2 3.1 3,1 3,5 3.0 2.7 2.7 Max 13.8 n. b. n. b. 13.5 11.2 '1 1.0 10.0 10.5 9.9 1't .1 9.8 8.2 9.0 10.1 Mêd¡ân 5.3 nb nb 6g 5g 62 60 5't 51 4A 51 4g 57 54 4A Standardabwe¡cho. 2,5 h nb )2 3fr 30 27 21 1A 21 24 47 n.b. n.b. 47 JO 4A 51 43 50 43 39 50 | 147 Anlage 2: Jährliche Konzentrationen von Ammoniak (NH3) in [¡¡g/m'] im Freiland der Level-ll-Stationen, Messjahre 2006-2014 Klinoènthal ø 2001 2002 2003 2044 2005 2006 2îO7 2008 2009 2010 2011 20't2 2013 2014 Anzahl 168 7 12 12 12 12 't2 12 't2 12 't2 12 12 '12 M¡n o.l ô2 (\t 0.2 0.2 o.2 o.2 0.'1 01 01 0l o4 o4 o4 o4 Mâr 10.4 1.0 1.3 2.9 2.6 21 '1 I 5'l 1g 24 14 21 21 104 Median 0.6 0.5 0.5 08 08 o7 06 og o4 1n oq NA 0.6 0.4 0,6 Standardabweicho. 1.0 o3 o4 o7 08 0,4 0,7 0.5 1.4 0.6 0.6 0.4 0.6 0.5 2_8 Var¡at¡onskoeff. fol"l 47 7g 88 105 56 107 62 356 59 65 49 106 153 4CS Olbsrnhau ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20,t¡ 20í1 2î12 2lJ1? 20,14 Anzahl r69 7 12 12 12 12 12 12 't? 12 12 12 't2 12 '12 M¡n 0.1 o5 o2 o2 o2 0,4 0,3 0.1 0.4 0.'l 0.1 o.4 o.4 o.4 0.4 Max 7.O 11 13 3.0 7.0 3,5 3.3 2.3 't.3 1.8 1.8 2.4 2'l 22 16 Mêdiâñ 0,8 0.7 0.7 't.1 0.9 1.6 14 10 o7 08 09 10 08 o4 05 Standardabweicho. 0.9 o.2 0.4 09 19 10 10 o7 ñ4 0.5 0.6 o,7 0.5 0.7 0.4 Var¡at¡onskoeff. folJ 't05 35 54 83 20.4 63 69 68 53 57 74 73 62 195 76 Cunnersdorf ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 200e 201î 2011 2î42 20t3 201L Anzahl 168 7 12 12 12 12 't2 12 1) ,t) ,t2 12 12 Mln 0.'l 03 o2 o2 03 o2 03 0.3 0.1 o.2 0,1 0.4 0.4 o.4 o.4 Max 4.3 11 15 43 a1 ó.J 4.1 1.9 1.0 1.6 3.0 'L6 2.6 1 .'l 1.7 Mèd¡en o.8 0.6 0,9 1.2 0.8 1.0 1.0 0.8 0.5 08 o7 08 o7 o4 o4 Stândâ¡dâbwê¡chd 0,7 u.J 0.4 1.3 0.8 08 1'l 06 03 o5 o8 o4 llA o3 o5 Var¡atlonskoeff. f%l 94 47 113 97 79 't 11 77 49 54 108 54 '105 78 112 Bautzen ot 2061 2AO2 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20'to 2011 2012 20,tt 2014 Ànzehl l6a 7 12 12 't2 12 12 12 12 12 12 '12 12 't2 12 Min 0.1 o.4 o.2 o.2 o5 o4 o4 03 03 o4 ô1 n4 ô4 0.4 0.4 Max 15.9 2.O 18 53 36 47 43 ¿6 15 q 4.3 7.0 2.7 3.5 '1.5 Mêdian 1.1 12 09 'to 1.2 1.5 t.c 1.0 1.5 't.2 1.2 ^o o.4 0.5 Slandardabwe¡chd- l-6 llâ o5 1.4 0,8 't.4 '1.3 1.4 4.3 1.0 19 o.7 10 09 î4 Variationskoeff, f%ì 145 47 57 82 83 11S 89 98 447 63 161 56 114 263 t0 Lâußnitz ø 200 1 2002 2003 200Á 2005 2006 20lJ7 2004 2ftato 2010 20't1 2012 20'13 2014 Anzâhl 168 7 12 1' 12 12 12 't2 12 12 12 12 12 '12 Mln 01 0,5 o,2 ît 0.1 0.3 o.4 0.3 0.6 o.4 0.1 o.4 0.4 o.4 o.4 MâI 7.5 1.6 .lb 3.9 4A 27 23 3g 35 2A 47 26 75 Median 1.2 1.0 1.0 17 12 12 14 l3 0,9 't,4 1.3 1.3 1.2 0,9 '1.0 Stândardabwêicho. 1.1 o4 13 'f t) 1f) oa 1.6 o.7 0.5 1.1 '1.0 0.8 1.1 o.7 2.3 Varial¡onskoeff. fol"1 E¡t 38 12A 59 84 64 1't7 54 74 5S 94 85 236 Colditz ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20,1î 2Atl 2î12 201a 201Á Anzahl 168 7 't2 12 12 12 12 1? 12 12 12 12 12 12 M¡n 0.1 06 o2 o4 o3 0.4 0.4 0.6 0.6 0.5 0.t 0.8 o.4 o.4 0.5 Mex s-3 'A 4.3 J,ó 2.5 4.8 4.7 4.O a4 38 70 93 57 55ltêd¡ãn 1,6 1.7 2.O 1.4 '1.9 16 22 13 ?o 16 1q íq ôq 11 Standardabweicho. 1.6 0.9 1.2 11 o7 13 15 (\4 2.8 1.2 2.0 2.4 I.C t.c Var¡ationskÕeff . f o/"1 99 44 6a 57 5t 7'l 94 53 34 138 76 108 't27 16t 145 NationalÞark at 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 20t3 201¿ Anzahl 14s n. b. n.b. 0 12 1? 12 12 12 'to 12 12 12 12 12 Mln 0.1 nb ñb 03 o2 o3 o3 0.4 0.4 0.2 0.1 o.4 o.4 o.4 o.4 Max 3.6 nb nb 2.6 1.1 't.7 Jb 2.2 1.0 2.5 3.2 1.8 27 16 'l 4 Mêdlân i7 n.b. n.b. 1.'l 0.8 0.8 0.8 10 06 10 o7 'to o4 oa 06 Standardabwe¡cho, 0.6 n.b. n. b. 0.8 03 05 o9 06 i2 ñ7 o 0.5 0.7 0.4 0.4 84 nb nh 3q 5q 10q 67 44 72 118 203 122 64 Nat¡onalpark ø 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2î14 Anzahl 148 n.b. n.b. 11 12 12 12 12 't2 12 12 12 12 't2 Min 0.'l nb nh o2 o2 05 ll 3 ol 0,3 ñt 0.1 o.4 o_4 o.4 o.4 Max 6.2 ñb h 1.5 2.0 3.'t 2.1 4.8 3.6 5.0 1.7 2.3 19 44 Medlân o9 h n.b. 1.'l 0.7 0.8 1.1 o.7 06 10 11 09 05 o4 13 Standardabweichq. 1.0 n.b. n. b. 't.1 o.4 05 08 05 't2 10 16 ô5 Ô6 0.5 12 Var¡ationskoeff . tol.l 120 n. b. nb 102 6? 66 a2 101 oo 145 49 't11 156 95 | 148 Anlage 3: Jährliche Eintrags- und Austrags'Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SOa-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Klingenthal Jahr Wasser- Eintrag lmml Wasser- Austrag lmml SO¿-S Eintrag lkg/hal SO¿.S Austrag lkg/hal N03-N Eintrag lkg/hal NO3-N Austrag Iksiha] NH¿.N E¡ntrag lkg/hal NH¿-N Austrag lkgihal Norg Eintrag Ikg/ha] Norg Austrag Ikg/ha] 1994 1488 33,7 10,6 13,3 1995 1788 40,4 11,4 12,9 1996 1225 34,2 l0,B 11,7 I 997 1252 -620 25,8 -34,9 10,2 -1.2 11,6 -0,5 -0,3 1998 1 537 -844 20,6 -51,2 11,1 -2,5 15,8 -l,0 Ão -0,4 't999 1347 -682 17,2 -38,8 13,3 -3,8 19,7 -0,8 6,8 -0,5 2000 1397 -811 13,1 -35,0 10,1 -2,3 14,0 -0,6 3,2 -0,8 2001 1286 -630 14,5 -28,7 11,9 -0,7 13,9 -0,4 2,7 -0,9 2002 1404 -1073 13,7 -44,3 15,6 -1.1 14,5 -0,5 3,1 -1,4 2003 849 -407 10,1 -8,6 10,4 -1,2 '15,5 -0,1 3,0 -0,5 2004 1344 -620 11,2 -21,4 9,7 -3,3 11,2 -o,2 2,8 -0,8 2005 '1190 -805 8,8 -26,9 12,1 -2,5 7,5 -0,4 2,4 -2,9 2006 1224 -840 9,2 -22,2 10,5 -4,6 15,3 -0,3 5,6 -1,2 2007 1561 -1013 9,7 -29,5 1't.9 -2.6 12,2 -0,6 3,6 -0,9 2008 1082 -731 6,9 -21,6 11,0 -1,1 8,8 -0,4 3,5 -0,7 2009 1255 -787 8,3 -14,9 9,7 -1,0 13,8 -0,3 3,0 -0,5 2010 1417 -964 7,7 -17,5 8,1 -0,4 10,2 -0,3 3,6 -1.1 2011 1 063 -697 5,7 -1 1,8 7,7 -0,4 10,9 -0,2 3,'1 -0,7 2012 1213 -778 6,7 -12,2 7.5 -0,4 8,5 -0,3 2,8 -0,5 2013 1256 -1 065 7,6 -14,8 7,4 -0,6 8,5 -0,4 2,1 -1,0 | 14e Anlage 4: Jährlíche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SOa-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Olbernhau Jahr Wasser- Eintrag lmml Wasser- Austrag lmml SO¿-S Eintrag Iks/ha] s04-s Austrag Iks/ha] NO3-N Eintrag [kg/ha] NO¡-N Austrag Ikg/ha] NH4'N Eintrag [kg/ha] NH4'N Austrag [ks/ha] Norg Eintrag [ksiha] Norg Austrag [ks/ha] 1994 1995 1433 75,6 14,5 17,5 1996 948 56,9 20.4 24,7 1997 1027 -392 36,9 -52,8 r 6,9 -14,8 19,7 -1,4 -1,0 1998 1206 -418 31,7 -67,5 15,2 -7,6 16,2 -0,5 3,4 -0,4 1999 907 -1 89 17,9 -30,0 10,5 -0,9 13,4 -0,2 1,7 -0,3 2000 1177 -343 24,4 -52,9 16,5 -2,4 15.9 -0,2 2,2 -o.7 2001 1020 -251 24,2 -27,5 17,3 -1,7 17,8 -0,1 2,7 -o,2 2002 1454 -738 26,5 -117,8 16,0 -2,9 28,6 -0,3 3,1 -0,8 2003 735 -218 18,1 -12,7 13.7 -l,3 21,8 -0,1 2,8 -0,2 2004 1118 -245 16,5 -19,6 12,5 -12,1 13,6 -0,1 2,7 -0,7 2005 1 101 -517 15,8 -68,7 14,4 -6,4 15,5 -0,2 2,7 -0,8 2006 879 -281 14,6 -28,0 13,0 -2,7 15,6 -0,1 2,8 -0,5 2007 1253 -562 16,2 -54,3 13,0 -3,4 15,9 -0,2 2,8 -1.1 2008 994 -361 15,7 -36,4 13,3 -0,2 11,9 -0,1 1,6 -0,5 2009 1 088 -536 16,9 -58,1 10,8 -0,4 16,0 -o.2 2,7 -0,9 20't0 1239 -396 15,1 -24,6 11,7 -0,2 12,7 -o,2 2,6 -0,5 201'l I 089 -267 15,9 -22,7 '11,2 -0,2 17,4 -0,1 2,4 -0,2 2012 I 183 -290 14,4 -24,0 7,5 -0,2 8,5 -0,1 2,8 -0,3 2013 1 309 -787 14,6 -49,3 7,4 -0,6 8,5 -0,3 2,1 -1,2 | 150 Anlage 5: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SOa-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Cunnersdorf Jahr Wasser. Eintrag lmml Wasser- Austrag lmml s04-s Eintrag Ikg/ha] SO¿.S Austrag [kg/ha] No¡'N Eintrag [kg/ha] NO3-N Austrag Iks/ha] NH1-N Eintrag Ikg/ha] NH1-N Austrag [ks/ha] Norg Eintrag Ikg/ha] Norg Austrag [kg/ha] 1994 1 488 33,7 10,6 13,3 1995 1 788 40,4 11,4 12,9 1996 1225 34,2 10,8 11,7 1997 1252 -620 25,8 -34,9 10,2 -1,2 11,6 -0,5 -0,3 1998 1537 -844 20,6 -51,2 11,1 -2,5 15,8 -1,0 5,9 -0,4 1999 1347 -682 17,2 -38,8 13,3 -3,8 19,7 -0,8 6,8 -0,5 2000 1397 -811 13,I -35,0 10,1 -2,3 14,0 -0.6 3,2 -0.8 200'l 1286 -630 14,5 -28,7 11,9 -0,7 13,9 -o,4 2,7 -0,9 2002 1404 -l 073 13,7 -44,3 15,6 -1 ,1 14,5 -0,5 3,'t -1,4 2003 849 -407 10.1 -8,6 10,4 -1,2 15,5 -0.1 3,0 -0,5 2004 1344 -620 11,2 -21,4 9,7 -3,3 11,2 -o,2 2,8 -0,8 2005 I 190 -805 8,8 -26,9 12,1 -2,5 7,5 -o,4 2,4 -2,9 2006 1224 -840 9,2 -22,2 10,5 -4,6 15,3 -0,3 5,6 -1,2 2007 I 561 -1013 9,7 -25,5 11,9 -2,6 12,2 -0,6 3,6 -0,9 2008 1082 -731 6,9 -21,6 11,0 -1.1 8,8 -0.4 3,5 -0,7 2009 1255 -787 8,3 -14,9 9,7 -1,0 13,8 -0,3 3,0 -0,5 2010 1417 -964 7,7 -17,5 8,1 -0,4 10,2 -0,3 3,6 -1.1 2011 1063 -697 5,7 -1 1,8 7.7 -0,4 10,9 -o.2 3,1 -0,7 2012 1213 -778 6,7 -12,2 7,5 -0,4 8,5 -0,3 2,8 -0,5 2013 1256 -1065 7,6 -14,8 7,4 -0,6 8,5 -0,4 2.1 -1,0 | 15r Anlage 6: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SOa-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Bautzen Jahr Wasser- Eintrag lmml Wasser- Austrag lmml S04'S Eintrag Ikgiha] so4-s Austrag lkgihal NO3-N Eintrag [kg/ha] NOrN Austrag Ikgiha] NH4-N Eintrag Ikg/ha] NH4'N Austrag Ikg/ha] Norg Eintrag [ks/ha] Norg Austrag Iks/ha] 1994 1995 t996 947 46,9 19,4 27,1 ls97 898 -244 38,3 -1't0,2 17,4 -10,9 25,4 -0,3 -0,1 1998 906 -l 60 27,2 -51,1 14,1 -6,5 18.9 -0,1 7,9 -7,8 1999 821 -126 21,9 -51,8 14,5 -1 0,1 18,5 -0,1 2,8 -0,5 2000 847 -165 17,3 -63,3 15,1 -9,0 18,5 -0,1 I,B -0,4 2001 983 -268 23,2 -86,7 16,2 -3,7 25,2 -0,1 2,1 -0,7 2002 846 -249 15,3 -79,9 13,0 -2,O 21,4 -o,2 2,1 -0,5 2003 491 -85 14,0 -2,7 12,6 0,0 16,9 0,0 2,2 0,0 2004 756 -102 14,7 -38,3 11,2 -0,3 17.1 0,0 2,4 -0,2 2005 793 -120 14,6 -36,7 13,8 -0,9 17,9 0,0 2,1 -0,2 2006 657 -117 14,4 -21,0 13,0 -1.0 19,5 0,0 2,4 -0,1 2007 706 -68 14,4 -17,9 12,8 -0,1 21,4 0.0 2,8 -0,1 2008 793 -87 14,5 -25,5 15,5 0,0 19,5 -0,1 1,7 -0,1 2009 929 -283 14,3 -43,4 't2,2 -0,1 21,4 -0,1 2,7 -0,2 20't0 1241 -502 14,2 -l 05,1 11,8 -0,3 20,2 -o,2 3,0 -0,7 2011 838 -322 13,3 -53,9 1 1,9 -0,5 19,3 -0,1 2,6 -0,4 2012 948 -246 13,4 -39,0 13,4 -0,6 17,9 -0,1 3,2 -0,4 20't3 926 -221 13,8 -33,1 11,4 -3,4 14,4 -0,1 2,4 -0,5 | 152 Anlage 7: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO4-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Laußnitz Jahr Wasser- Eintrag lmml Wasser- Austrag lmml so4-s Eintrag Ikg/ha] s04-s Austrag Ikg/ha] NO3-N Eintrag [kg/ha] NO3-N Austrag Iks/ha] NH4'N E¡ntrag Ikg/ha] NH4-N Austrag Ikgiha] Norg Eintrag [kg/ha] Norg Austrag [kg/ha] 1994 1995 989 24,6 8,6 10,8 1996 677 16,5 7,9 10,4 1997 767 -78 16,1 -34,2 9,2 0,0 12,0 -0,1 -0,2 1998 874 -l6l 13,4 -78,0 9,1 -0,2 11,4 -0,2 3,2 -1,0 1999 702 -1 18 '1 0,1 -81,9 8,3 -0,1 9,4 -0,1 1,8 -0,8 2000 700 -134 7,8 -60,4 8,1 -0,1 8,8 -0,1 1,6 -0,9 2001 749 74 8,0 -39,4 8,4 0,0 9,4 0,0 '1,6 -0,7 2002 828 -280 7,5 -100,1 6,9 -0,2 8,7 -0,1 1,7 -2,2 2003 432 -90 5,8 -29,1 7,7 -0,1 9,3 0,0 1,4 -0,5 2004 658 -52 6,6 -15,7 8,1 0,0 9,6 0,0 1,6 -0,4 2005 670 -87 6,1 -24,3 7,7 0,0 9,3 0,0 3,4 -0,5 2006 563 -1 30 5,5 -45,0 7,9 -0,1 9,0 -0,1 2,2 -0,8 2007 810 -264 6,0 -72,7 7,3 -o,2 9,4 -0,1 2,6 -1.9 2008 775 -291 5,8 -131 ,3 7,6 -0,2 10,2 -0,1 1,6 -2,3 2009 674 -189 5,5 -62,2 7,1 -0,1 8,8 -0.1 3,8 -1.9 20't0 993 -477 5,6 -111,4 7,1 -0,3 7,3 -o,2 2,6 -2,5 2011 664 -286 4,2 -58,2 6,t -o,2 7.7 -0,r 1,6 -1,3 2012 793 -128 4,9 -44,5 6,7 -0,'1 9,9 0,0 2,0 -1.6 2013 772 -340 4,9 -49,5 5,2 -o,2 6,5 -0,1 1,8 -1,7 | 153 Anlage 8: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SOa-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Colditz Jahr Wasser- Eintrag [mm] Wasser- Austrag lmml Son-s Eintrag Ikg/ha] SOcS Austrag Iks/ha] NO¡.N Eintrag Ikg/ha] NO3-N Austrag [ksiha] NH4-N Eintrag lkg/hal NH¿.N Austrag Ikg/ha] Norg Eintrag [ks/ha] Norg Austrag Iks/ha] 1994 1995 1996 489 12,2 5,7 10,8 1997 462 -52 12,8 -21,1 5,4 0,0 13,6 -0,1 0,0 1998 607 -117 12.4 -46,0 6,7 -0,3 11,4 -0,1 -0,1 't999 574 -68 9,7 -12,7 9,3 -3,8 12,8 -0,1 3,4 -0,5 2000 535 -39 b,J -8,3 6,6 -4,0 8,0 0,0 1,7 0,0 2001 650 -102 þ,o -16,6 7,3 -0,1 7,7 -0,1 1.7 -0.1 2002 746 -93 7,6 -14,5 8,5 -4,9 12,8 0,0 1,9 -0,3 2003 403 -49 5,5 -6,5 5,8 -3,1 9,9 0,0 2,0 -o,2 2004 628 -'t07 6,9 -1 1,8 5,9 -13,5 9,4 0,0 2.6 -7.8 2005 510 -45 5,8 -3,8 9.0 -6,9 5,9 0,0 1,9 -0,1 2006 487 -12 5,4 -0,9 4,8 -l,9 9,1 0,0 2,5 -0,1 2007 719 -66 6,2 -5,8 4,8 -2,4 9,6 0,0 3,4 -o,2 2008 546 -36 6,1 -3,1 11.1 -l,9 16,1 0,0 2,3 -0,1 2009 587 -40 5,7 -4,6 5,3 -0,9 11,0 0,0 3,5 -0,2 2010 756 -1 03 6,1 -8,2 4,4 -5,4 12,0 -0,2 3,6 -0,5 20't1 717 -114 5,1 -7,0 6,0 -þ,þ 12,9 -0,1 16,6 -0,5 2012 663 -37 4,3 -2,8 5,6 -1,3 7,7 0.0 2,5 -0,2 2013 698 -55 6,5 -3,8 8,6 -1,3 12,3 0,0 1,5 -0,2 | 154 Anlage 9: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SO¿-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Nationalpark (Bad Schandau) Jahr Wasser- E¡ntrag [mml Wasser- Austrag lmml so4-s Eintrag Ikg/ha] SO¿.S Austrag lks/hal NO¡-N Eintrag lkg/hal NOg.N Austrag lkg/hal NH4-N Eintrag Iks/ha] NH¿-N Austrag [ks/ha] Norg Eintrag Ikg/ha] Norg Austrag Ikg/ha] 1994 1995 1996 r997 1998 1999 944 -285 8,0 -'14,5 5,4 -2,4 5,8 -0,4 2,5 -0,4 2000 906 -304 6,4 -15,9 6,4 -0,4 6,1 -0,2 1,1 -0,9 2001 I 130 -433 8,6 -23,1 9,2 -0,3 9,5 -0,2 1,6 -1,2 2002 928 -327 7,4 -1 8,1 7,7 -0,3 8,3 -0,2 1,4 -0,4 2003 560 72 5,5 -3,6 7,0 -0,1 7,4 0,0 1,4 -0,1 2004 969 -231 7,3 -'12,1 7,8 -0,1 12,4 -0,1 1,8 -0,4 2005 1018 -362 6.9 -17,7 9,0 -0,2 5,1 -0,1 1,8 -0,6 2006 822 -213 5,9 -'t1,2 5,7 -0,1 7,7 -0,1 1,6 -0,3 2007 1847 -416 13,2 -21.1 11.1 -0,2 16,9 -0,2 3,7 -0,6 2008 861 -270 6,1 -'15,2 9,2 -0,2 5,3 -0,1 1,5 -0,4 2009 958 -364 6,5 -20,1 6,0 -0,2 8,5 -0,2 2,4 -0,6 2010 1293 -435 6,4 -21,9 6,2 -0,2 10,6 -0,2 2,4 -0,7 20't1 874 -356 5,0 -18,9 4,9 -0,2 9,6 -0,1 1,7 -0,3 2012 1 043 -215 5,8 6,1 -0,1 oa -0,1 2,1 -0,3 20't3 955 -301 5,5 6,9 -0,1 6,6 -0,1 1,5 -0,3 | 155 Anlage 10: Jährliche Eintrags- und Austrags-Bilanzen von Wasser, Sulfatschwefel (SOa-S), Nitrat- (NO3-N), Ammonium- (NH4-N) und organischem Stickstoff (Norg) - Messfläche Altenberg Jahr Wasser- Eintrag lmml Wasser- Austrag lmml SO¡-S Eintrag [ks/ha] SO¿.S Austrag Iks/ha] NO3-N Eintrag Iks/ha] NO3.N Austrag [ks/ha] NH¿-N Eintrag Ikg/hal NH¿-N Austrag [kgiha] Norg Eintrag Ikg/ha] Norg Austrag Ikg/ha] 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 1242 -550 r 8,9 -23,8 13,0 -2,9 15,5 -0,2 3,1 -1,9 2002 1313 -690 16,7 -28,9 10,5 -3,9 16,0 -0,3 2,7 -1,4 2003 684 -42 13,7 -1,9 10,1 -0,3 15,9 0,0 2,4 -0,1 2004 I 030 -512 15,3 -24,8 9.9 -6,6 12,6 -0,2 2,8 -1,8 2005 1 183 -513 13,4 -20,7 11,4 -3,5 12,5 -0,2 1,7 -l,0 2006 957 -490 11.6 -'t 8,8 8,9 -2,4 13,2 -0,2 2,5 -1,0 2007 1094 -591 11,1 -24,5 8,4 -3.5 17,O -0,2 2,3 -1,2 2008 980 -381 11,8 -15,6 10,6 -2,3 10,2 -0,1 1,6 -o,7 2009 1233 -751 12,2 -25,2 8,9 -2,7 13,4 -0,3 3,2 -4,6 20't0 1315 -642 10,2 -19,8 9,1 -1,2 12,2 -0,2 ¿,o -1,1 2011 950 -290 11,3 -7,9 11,0 -0,2 l B,l -o,2 2,3 -0,6 2012 924 -335 '1 1,0 11,9 -0,5 18,5 -0,2 2,1 -1,0 2013 1254 500 12,1 11,5 -2,8 't3,7 -0,5 2,3 -1,5 | 156 Herausgeber: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) Pillnitzer Platz 3, 01326 Dresden Telefon: +49351 2612-0 Telefax: +49 351 2612-1099 E-Mail: lfulq@smul.sachsen.de www.smul.sachsen.de/lfulo Staatsbetrieb Sachsenforst (SBS) Bonnewitzer Str. 34, 01796 Pirna OT Graupa Telefon: + 49 350'1 542-0 Telefax: +49 3501 542-213 E-Mail: ooststelle.sbs@smul.sachsen.de www.smul.sachsen.de/sbs Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft (BfUL) Altwahnsdorf 1 2, 01 445 Radebeul Telefon: +49 351 8312-501 Telefax: +49 351 8312-509 E-Mail : poststelle.bful(@smul.sachsen.de www.sm ul.sachsen.de/bful Autoren: Dr. Natalja Barth, Hans-Joachim Kurzer, Dr. Hartmut Kolbe, Dr. Michael Grunert (LfuLG) Dr. Henning Andreae, Frank Jacob (SBS) Dr. Ulrike Haferkorn, Martin Rust (BfUL) Ron Tannert (Privates lnstitut für nachhaltige Landbewirtschaftung GmbH) Redaktion: Dr. Natalja Barth LfULG, Abteilung Wasser, Boden, Wertstoffe/Referat Boden, Altlasten Halsbrücker Str. 31a, 09599 Freiberg Telefon: + 49 3731 294-2801 E-Mail: natalia.barth@smul.sachsen.de Fotos: Grunert, M. (Titel und Abbildung 5-23); Forberg, H. (Abbildung 1-16); Benning, R. (Abbildung 3-3) Redaktionsschluss: 09.1 1.20't6 Hinweis: Die Broschüre steht nicht als Printmedium zur Verfügung, kann aber als PDF- Datei unter https://publikationen.sachsen.de/bdb/ heruntergeladen werden. Verteilerhinweis Diese lnformationsschrift wird von der Sächsischen Staatsreg¡erung im Rahmen ihrer verfassungsmäßigen Verpflichtung zur lnformation der Öffentlichkeit herausgegeben. Sie darf weder von Parteien noch von deren Kandidaten oder Helfern im Zeitraum von sechs Monaten vor einer Wahl zum Zwecke der Wahlwerbung veruvendet werden. Dies gilt für alle Wahlen. Missbräuchlich ist insbesondere die Verteilung auf Wahlveranstaltungen, an lnformationsstànden der Parteien sowie das Einlegen, Aufdrucken oder Aufkleben parteipolitischer lnformationen oder Werbemittel. Untersagt ist auch die Weitergabe an Dritte zur Verwendung bei der Wahlwerbung. Auch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevorstehenden Wahl darf die vorliegende Druckschrift nicht so ven¡vendet werden, dass dies als Parteinahme des Herausgebers zugunsten einzelner politischer Gruppen verstanden werden könnte. Diese Beschränkungen gelten unabhängig vom Vertriebsweg, also unabhängig davon, auf welchem Wege und in welcher Anzahl diese lnformationsschrift dem Empfänger zugegangen ist. Erlaubt ist jedoch den Parteien, diese lnformationsschrift zur Unterrichtung ihrer Mitglieder zu verwenden. Anlage 3 zur Kleinen Anfrage ,,Chemische Verwitterung von Elbsandstein durch steigende Kohlendioxidgehalte in der Luft", DS-Nr.: 618452 lmmissionskonzentrationen von Versauerungsgasen gemessen im sächsischen Luftmessnetz (Quelle: LfULG) SO2-J a h resm itte lwerte i n [M i krog ra m m/Ku bikm eter] Annaberg 6,5 5,0 5,6 6,7 4.2 5,3 5,6 3,9 3,7 4,3 Zittau-Ost 6,2 5,9 6,3 6,7 4.6 5,1 5,8 4,2 5,0 4,7 3,9 3.2 2,3 Klingenthal 4,7 5,1 4.2 2,8 3,1 3,8 2,6 2,2 2,4 2,7 2,8 1,6 1,5 Leipzig-Mitte 4.8 3,6 3,6 3,7 3,3 3,1 3.1 2,4 2.3 2,6 2,1 3,2 3,4 3,5 3,3 2,2 Görlitz 9,2 7,3 6,5 6,6 4,5 6,5 7,5 4.4 4,6 5,1 6,7 4,8 5,9 3,9 3.8 2,9 3,3 Dresden- Winckelmannstr 4 0 4.1 4,2 4,1 4,3 4,7 3,5 2,8 Schwartenberg 10 9,1 10,6 12,0 8,3 11,3 10,5 7,7 6,4 8,6 7,7 9,6 7,2 B,O 9,2 5,6 5,8 Fichtelberg 5,5 3,9 6,2 4,9 3,8 4,8 4,4 4.5 3.7 3,8 4,0 3,7 3,3 5,4 3,3 2,1 2,0 Zinnwald 8,3 8,6 9,4 10,1 7,5 9,8 9,1 7,3 6,2 6,5 7,2 7,3 7,3 6,9 7,0 5,4 4,1 Station 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 1 N Oz-J a h resm itte lwerte i n [M i krog ra m m/Ku bi km eter] ,õf _sq .qd =pNõ = 32,5 35,3 33,1 31,8 30.5 27.5 27.1 25,5 25,4 u) o I: o =N 16,0 15,8 15,4 17,4 13,9 14,3 15,0 13,7 14,6 14,6 16,3 15,7 13,9 12.1 12,4 13,3 12.7 E õ =ccñ 13,5 13.1 12.8 13,2 11,6 14.2 12,9 10,3 10,8 10,7 11,2 10,5 8,3 8.3 8,5 7,6 6.1 o)L o _o c) L c' 3 !o U) 13,0 12,4 12,5 14,1 11,2 13.4 12,4 10,0 11,2 11,5 12,0 11,0 7,5 8,4 7.9 8,1 7,4 ¡'Ffooro -a u,()Ci:: -cpg 19,9 18.7 18.2 19,5 17,8 17.0 18,7 15,3 16,1 15,9 16,9 16,6 15,3 13,9 13,5 13,4 13,2 l5 :JØ tc 0)f o o- 32.1 38,0 31.2 36,7 31,2 32.4 33,0 30,4 31,2 27,9 30,0 29,4 23,1 25,5 24,3 22,7 23,6 l¿ U) .0) z- 12,6 11.4 8,5 7,3 7,5 7,9 8,9 at) o = I .o) N o_ 'õ J 21.9 21.9 21.1 23,7 20,3 21.4 21,7 18.4 18,6 20,0 21.4 20,0 18,6 16,4 16,6 16,2 16,7 o) = I .9) N o- '(t) J 48.7 45.1 49.4 55,5 50,8 51,5 53,0 48.4 46,4 43.2 48.4 47.7 45,8 45,2 40,3 42,8 41,7 6; 8ÞON J:= J 55,6 48,6 43,7 44,3 44.8 45,5 44,6 40.4 34.1 35.8 37,0 40,2 41.9 o -c o o) : \¿ 17,5 18,0 18,6 21.1 16,8 17,0 16,6 13,6 13.4 14,7 15.1 14.6 13,4 11,8 10,9 11.4 11,7 N =L :o o 33,2 30,0 30,2 32.5 29.1 29,0 30.7 28,0 26.9 27,6 29,3 26,8 23.2 22.0 22.5 22,6 23.6 =(t -c() õ o 26,8 33,4 31,7 28,3 26.0 26.6 25.2 23,2 23,0 24,1 26,0 25,1 22,8 22.5 20.8 19,7 20,3 ¡t)L o _o 'q) Llr 30,6 29,7 28,7 31,1 27,4 28,4 28,2 24.7 25,6 28,0 26,8 28,6 25,4 25,4 25.3 19,0 21,4 L U' ¡CccooõçØÈo0)Ll¿Ooc = 24,2 23,2 24,2 20,3 20,0 18,8 18,3 18,6 'õ L oz Ic oE U'oL o 47.7 50,5 43.7 49,6 47,0 44.5 47,5 39.2 39,4 39,2 39,5 39,5 36,2 33,8 32,3 31,7 3l,3 L(, o)L o) co ¡c o 15 U) o)Lo 57.8 61,3 51,3 51,1 53,8 50,1 49,8 48,0 47,0 53,1 49.4 44.9 ct)L o -o E õO 13,0 r 3,6 13.4 13,5 12,3 12,7 13,3 11.4 10.7 11.7 12.6 11,7 10,3 9,5 8,9 8.2 9,4 o = IN .E Ëq) o 31,1 31.2 30.2 33,9 27,4 28,6 30,0 25,5 25.8 26,8 26.7 26.8 23.6 23,2 22,4 21,7 22.0 L Nø) 'EuForco)q'ñ(Jõ- J 64,3 64.3 52,7 50.4 47,5 44,9 46,2 45,2 42.7 43,5 fol¿ooL co 12,6 10,9 11,2 9,6 9,8 10,4 (o c L o(D 38,B 35,0 33,6 36,7 33,4 34,6 36,1 28,5 26,9 29,2 28,9 28,4 25,0 23,2 22,7 21,6 19,6 C oN fo co 25,6 25,4 25,5 26,6 22,8 23.5 23,7 21.5 20,2 19,5 22.5 21.9 19,3 17.8 17,5 16.0 16,8 o)L o $ c C, 28,1 30,2 27,5 29,2 25,9 28,1 28,0 24,5 23.8 25,3 26.3 25.0 20.3 20.4 19,7 20,4 r 9,9 c o o ct) 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2 N Ox-J a h resm itte lwerte in [M i krog ram m/Ku bi kmete r] ÞtA =LEE .eõ =pNõ = 65,7 72,2 67,4 65,5 61,4 56,5 58,3 51.4 50,9