Sie sind hier: Startseite Bonner Bodenk. Abh. Band 11 (1993) - Band 20 (1997) Band 20 (1997) Zusammenfassung Band 20

Zusammenfassung Band 20

Schlüter W. (1997): Kationen- und Anionen-Gehalte in der Bodenlösung und im oberflächennahen Grundwasser von organisch und konventionell bewirtschafteten Ackerflächen der Siegaue sowie Simulation der Stickstoffdynamik und Nitrat-Verlagerung.

 

In einer Aue bei Hennef arn Unterlauf des Rhein-Nebenflusses Sieg wurde über einen Zeitraum von zwei Jahren die Kationen- und Anionen-Dynamik in schwach bis maßig sauren Auenböden unter organischer und konventioneller Wirtschaftsweise untersucht. Zu diesem Zweck wurden auf 4 Flächen von 9 m2 Größe in mehreren Tiefenstufen (je 30 cm) verschieden mächtiger Auenböden (bis 180 cm) Bodenlösungen mittels keramischer Saugkerzen gewonnen und auf ausgewählte Inhaltsstoffe analysiert.

Die Ermittlung der kleinräumigen Variabilität in den verschiedenen Tiefenstufen zweier Untersuchungsstandorte ergab, daß der gewählte Stichprobenumpfang von 6 Saugkerzen je Tiefenstufe ausreichte, um für die Na+-, Mg2+-, Ca2+-, NO3--, SO2-- und Cl--Gehalte der Bodenlösungen repräsentative Mittelwerte zu gewinnen. Die Untersuchungsergebnisse für Kalium und DOC sind dagegen z.T. mit einer größeren Unsicherheit behaftet.

Die durchgeführten Untersuchungen lassen für die meisten der in der Bodenlösung bestirnmten Stoffe einen charakteristischen zeitlichen Verlauf erkennen, der jahreszeitliche und ackerbauliche Gegebenheiten sehr gut widerspiegelt. Für die Kationen Natrium, Kalium, Magnesiurn und Calciurn sowie für die Anionen Sulfat und Chlorid wurden die Austräge aus den untersuchten Böden mit Hilfe ihrer Konzentrationen in den Bodenlösungen unterhalb der Durchwurzelungszone quantifiziert. Die Interpretation der NO3--Dynamik erfolgte durch Simulationsrechnungen mit dem Modell DELPHI, das vorher anhand von Tracerversuchen mit Chlorid, Bromid, Nitrat und Sulfat kalibriert wurde.

Im Rahmen der Tracerversuche erfolgte neben der Gewinnung von Bodenlösungen mittels Saugkerzen an ausgewählten Terminen eine Entnahrne von Bodenproben zur Herstellung von Bodensättigungsextrakten. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Verdünnung stimmten die Konzentrationen des nicht sorbierten Chlorids, Bromids und Nitrats in den Bodensättigungsextrakten und Saugkerzenlösungen weitgehend überein, während die Konzentrationen des schwach sorbierten Sulfats z.T. erhebliche Abweichungen aufwiesen. Aus dem Vergleich der zur selben Zeit in unterschiedlichen Profiltiefen auftretenden Verlagerungspeaks von Sulfat und von Chlorid, Bromid oder Nitrat ließ sich für den Ap-Horizont eines Auenbodens als Maß für die Adsorptionseigenschaften von Sulfat ein Kd-Wert von 0,16 l/kg und für den Bereich unterhalb von 30 cm ein Kd-Wert von 0,02 l/kg errechnen.

Durch Variation der Dispersivität und Anpassung der mit Simulationsmodell DELPHI für verschiedene Untersuchungstermine errechneten Stoff-Tiefenverteilungen an die erhaltenen Meßwerte konnten für die einzelnen Horizonte der untersuchten Böden Dispersivitäten geschätzt werden. Diese nehmen Werte von 1,0 cm im Ap-Honzont und bis zu 10,0 cm in den Unterbodenhorizonten an.

Bei der Interpretation der NO3--Dynamik durch Simulationsrechnungen mit dem durch die Tracerversuche kalibrierten Modell wurden die N-Freisetzung durch Mineralisation sowie der N-Austrag mit dem Sickerwasser quantifiziert. Dabei ergaben sich für die Mineralisation der leicht zersetzbaren organischen Substanz von unterschiedlichen Ernteresten verschiedene Reaktionskoeffizienten. Diese waren fiir Erntereste von Ackerbohnen mit 19,0 x 1012 x exp (-9800/T) und für Senf-Wicken-Reste mit 12,0 x 1012 x exp (-9800/T) besonders hoch. Die niedrigsten Reaktionskoeffizienten wurden mit 3,0 x 1012 x exp (-9800/T) in den Winterhalbjahren ermittelt.

Für die verschieden bewirtschafteten Böden wurde eine detaillierte N-Bilanz errechnet. Es konnte gezeigt werden, daß unter der konventionell bewirtschafteten Fläche ohne Zwischenfruchtanbau innerhalb von zwei Jahren 199 kg N/ha mit dem Sickerwasser aus dem Boden ausgetragen wurden. Im gleichen Zeitraum fand unter organischer Wirtschaftsweise mit Zwischenfruchtanbau eine Auswaschung von 52 kg N/ha statt. Durch den Anbau von Zwischenfrüchten kann eine deutliche Reduzierung der N-Austräge erreicht werden. Während der Winterhalbjahre führten die z.T. erheblichen NO3--Austräge aus den untersuchten Böden sowohl unter konventioneller als auch unter organischer Wirtschaftsweise zu zeitweisen Überschreitungen des Trinkwassergrenzwertes im oberflächennahen Grundwasser. 

Artikelaktionen