Modellierung des Stickstoffhaushaltes für den Gewässerschutz mittelgroßer Flusseinzugsgebiete

Abstract

Ziel dieser Arbeit war ein szenarienfähiges Landschaftswasser- und N-Haushaltsmodell für die Bewertung von Landnutzungsänderungen auf den Wasser- und N-Haushalt zu entwickeln. Hierzu wurde das semi-verteilte Wasserhaushaltsmodell SWAT mit Algorithmen aus dem bio-geochemischen Modell DNDC sowie CropSyst erweitert. Das neue Modell SWAT-N wurde sowohl an Hand von langjährigen Lysimeterexperimenten zur N-Auswaschung, als auch mit Ergebnissen einer 5-jährigen Intensivmesskampagne, die am Auslass des mesoskaligen Einzugsgebiet der Dill stattfand, getestet. Die erzielte Modellgüte für den zeitlichen Verlauf der N-Fracht, sowie die mittels Längsprofilmessungen erfasste räumliche Konsistenz der N-Fracht lassen den Schluss zu, dass die Integration der prozessorientierten Modelle die Vorhersagegüte von SWAT-N gesteigert hat. Nach der Weiterentwicklung und Modelltestung wurde das Modell SWAT-N für die Bewertung der reformierten EU-Agrarpolitik (CAP-Reform) auf die Landnutzungsänderung und die damit verbundene Änderung der N-Flüsse im Dilleinzugsgebiet angewandt.

The scope of this thesis was the development of an integrated water- and N-balance model for the assessment of land use changes on water and N-fluxes on the scale of landscapes. Consequently, the semi-distributed water-balance model SWAT was coupled with algorithms of the bio-geochemical model DNDC as well as the model CropSyst. The new model that is further denoted as SWAT-N was tested with leaching data from a long-term lysimeter experiment as well as results from a 5-years sampling campaign that was conducted at the outlet of the meso-scale catchment of the River Dill (Germany). The model efficiency for N-load as well as the spatial representation of N-load along the river channel that was tested with results taken from longitudinal profiles show that the accuracy of the model has improved due to the integration of the aforementioned process-oriented models. After the model development and the model testing SWAT-N was then used for the assessment of the EU agricultural policy (CAP reform) on land use change and consequent changes on N-fluxes at the Dill Catchment.