Übersichtsbeitrag zu Untersuchungen zum Nähr-stoffaustrag im künstlich entwässerten Tieflandeinzugsgebiet der Zarnow, Mecklenburg-Vorpommern

摘要

Am Standort Dummerstorf, ca. 15 km von der Hansestadt Rostock entfernt, betreibt die Universität Rostock seit mehr als 15 Jahren Feldmesseinrichtungen zur Erfassung von Wasser- und Stoffflüssen an gedränten, landwirtschaftlich genutzten Flächen. Vorrangiges Ziel der Arbeiten ist es, Nährstoffverlagerungsprozesse, insbesondere hinsichtlich Stickstoff (N) und Phosphor (P), aufzuklären und zu quantifizieren. Die Instrumentierung des ca. 16 km2 großen Einzugsgebiets der Zarnow, einem Zufluss der Warnow, ist so ausgelegt, dass verschiedene Stofftransportpfade (z. B. Dränpfad), vorherrschende Bodentypen (mineralisch - organisch) und Nutzungsweisen (Ackerland - Grünland) hinsichtlich der Stoffverlagerungsprozesse untersucht werden können. Die langjährigen Datensätze aus zeitlich hoch aufgelösten Messungen erlauben die Kalibrierung und Validierung von Simulationsmodellen, wie dem „Soil and Water Assessment Tool" (SWAT), welches zunehmend in der Prozessaufklärung eingesetzt und den Gegebenheiten des Untersuchungsstandortes angepasst wird. Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass sowohl die meteorologisch-hydrologischen Zustandsbedingungen als auch die hydraulischen Eigenschaften der Böden die Nährstoffausträge dränierter Standorte maßgeblich beeinflussen, während der Nährstoffversorgungsgrad der Böden und das Düngungsregime für ein aktuelles Abflussereignis von untergeordneter Rolle sind. In Mecklenburg-Vorpommern bilden die weit verbreiteten künstlichen Entwässerungssysteme sowohl für Stickstoff als auch für Phosphor einen Hauptaustragspfad. Aufgrund der hohen Dynamik der Stoffaustragsmuster in Raum und Zeit sind Langzeitbeobachtungen unabdingbar.%Hydrological and solute transport processes have been studied for more than 15 years at the agriculturally used study site of Dummer-storf with a high proportion of drained soils, close to the city of Rostock, Germany. The research focuses on the pathways of nutrients, particulary nitrogen and phosphorus, in the soil, ground- and surface waters. The catchment of the brook Zarnow (16 km~2), a tributary of the river Warnow, is instrumented with gauging stations and sampling devices to evaluate solute transport pathways (e.g., tile-drainage flow) and to assess the influence of dominating soil types (mineral - organic) as well as land use (arable land - grassland) on solute transport processes. Simulation models, such as the Soil and Water Assessment Tool, are being increasingly deployed to understand underlying hydrological and biogeochemical processes making use of the acquired 15 years long time series for various variables. Research results reveal that both hydro-meteorological conditions and hydraulic properties of the soil govern nutrient leaching. On the contrary, the nutrient status of the soil and fertilization regime play only a minor role if individual discharge events are analyzed. The widespread artificial drainage systems could be identified as the main transport pathways for nitrogen and phosphorus in Mecklenburg-Western Pomerania. Mitigation strategies should be developed accordingly. Long term data sets are essential to disclose the causes of highly dynamic nutrient leaching patterns in space and time and to improve simulation models.