Stickstoffreduktion in der ungesättigten Zone und im Grundwasser - Grundlage für die Modellierung des Stickstoff-Eintrags in Oberflächengewässer

Abstract

Die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) fordert die regelmäßige Berichterstattung zu den Einträgen von Stickstoff in Flüsse und Meere. Mit dem Modellsystem MoRE (Modeling of Regionalized Emissions) werden dafür über eine regionalisierte Pfadanalyse die Stickstoffeinträge in das Gewässersystem auf Flussgebietsebene in Deutschland quantifiziert. Im vorliegenden Projekt wurde ein neuer Ansatz zur Ermittlung des Stickstoff-Eintrags in die Oberflächengewässer über das Grund-wasser in MoRE entwickelt. Die N-Einträge auf Landwirtschaftsflächen entsprechen dabei den hydrosphärischen N-Überschüssen in den Kreisen, für die Flächennutzungen Wald und naturnahe Vegetation sowie städtische Flächen werden konstante Werte für den N-Eintrag angesetzt. Auf Basis der rund 5.400 Messstellen des WRRL-Monitoringmessnetzes wurde mittels einer Random Forest-Klassifikation die räumliche Verteilung der Nitratkonzentration im Grundwasser in Deutschland (1 km x 1 km Raster) dargestellt. Als wichtigste Einflussgrößen gehen die Redoxbedingungen im Grundwasser, die hydrogeologischen Einheiten und der prozentuale Anteil an Ackerfläche in die Klassifikation ein. In Verbindung mit der Grundwasserneubildungsrate wird aus der Nitratkonzentration die Stickstoff-Fracht über den Grundwasserpfad berechnet. Aus dem Verhältnis der N-Fracht über den Grundwasserpfad und der N-Einträge in die ungesättigte Zone wird ein Nitratreduktionsfaktor ermittelt, der die rechnerische Verminderung der N-Fracht im Verlauf der Verlagerung des Sickerwassers in der ungesättigten Zone und im Grundwasser beschreibt. Unter Verwendung dieser neuen Ansätze wird in MoRE der N-Eintrag in den Boden (ungesättigte Zone) mit 1.059 kt N/a (Bezugsjahr 2016) und der N-Eintrag in die Oberflächengewäs-ser über das Grundwasser mit 205 kt N/a berechnet; der Median der N-Reduktion beträgt 57 %.