Original paper

Nitrat-Auswaschungsgefahr bei verschiedenen grundwasserfernen Ackerstandorten in Nordwestdeutschland

[The Nitrate Leaching-Risk under Arable Land with Deep Groundwater Tables at Different Sites in Northwestern Germany]

Duynisveld, Wilhelmus H. M.; Strebel, Otto

Kurzfassung

Geländeuntersuchungen zur Bestimmung von Nitrat-Verlagerung and Nitrat-Auswaschung sind nur in beschränktem Umfang möglich und liefern Ergebnisse, die häufig nur die gegenwärtige Situation charakterisieren. Deterministische Simulationsmodelle ermöglichen, sofern sie sorgfältig kalibriert und validiert sind, einen besseren Einblick in Ursachen und Zusammenhänge der Nitratauswaschung und außerdem auch langfristige Analysen. Wegen unzureichender Kenntnisse verschiedener Teilprozesse der Stickstoff-Dynamik im Boden sind zuverlässige quantitative Aussagen (Nitrat-Konzentration der Grundwasserneubildung) zur Zeit noch kaum möglich. Wichtige qualitative Aussagen ergeben sich aber mit Hilfe von Modellen, die nur Wasserbewegung und Nitrat-Transport beschreiben. Diese Aussagen beruhen auf der mit einem Simulationsmodell berechneten langjährigen mittleren Nitrat-Auswaschungsgefahr und ermöglichen gezielte acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen. Für verschiedene Standorte in Nordwestdeutschland wird der Einfluß von Bodenart, Klima und Fruchtart auf die Nitrat-Auswaschungsgefahr gezeigt. Die Analyse der Daten belegt große Unterschiede der Nitrat-Auswaschungsgefahr zwischen den verschiedenen Klimaräumen. Die Auswaschung von im Herbst zugeführtem oder von mineralisiertem Nitrat hängt auch vom Boden ab. Ohne Erhöhung der Auswaschungsgefahr ist eine Gülleausbringung auf leichteren Böden oft erst wesentlich später möglich als auf bindigeren Böden. Auf diese Weise lassen sich standortspezifische Vorstellungen für Güllesperrfristen entwickeln. Fruchtartenbedingte Unterschiede in der Nitrat-Auswaschungsgefahr spielen im Vergleich zum Einfluß von Boden und Klima eine untergeordnete Rolle.

Abstract

The determination of nitrate-transport and -leaching by field experiments can only be done to a limited extent and supplies data that only represent the actual situation. Deterministic simulation models enable, if carefully calibrated and validated, a better understanding of relations and causes of nitrate-leaching in field soils and can be used for longterm analyses. Due to the inadequate knowledge of different subprocesses of the nitrogen cycle in soils, reliable quantitative predictions (nitrate-concentration in the groundwater recharge) are not yet possible. But important qualitative predictions can already be made with models which describe water movement and nitrate-transport under field conditions. These qualitative predictions are based on curves of the longterm mean leaching-risk of nitrate as calculated by a simulation model. They enable site- and crop-specific measures to reduce nitrate leaching. For different regions in the northwestern part of Germany the influence of climate, soil texture and crop type on the nitrate leaching-risk is shown. An analysis of the data reveals substantial differences in the nitrate leaching-risk of the different climatological regions. The leachingrisk of an amount of nitrate, applied or mineralized between the main vegetation periods, also depends strongly on the texture of the soil. This implicates for instance that liquid manure can often be applied to light sandy soils much later than to heavier soils in the same region. Thus sitespecific recommendations for the timing of liquid manure application can be proposed to minimize nitrate leaching. The differences in nitrate leaching-risk due to different types of crop are small compared to the differences caused by soil texture and climate.

Keywords

Environmental geologynitratessoilsagricultureleachingdamageground waterclimate influence Northwestern German PlainLower Saxony