Haben Gewässerrandstreifen an einem gedränten Ackerstandort einen Einfluss auf die Nitratkonzentrationen im Grundwasser? - Eine Prozessstudie auf Feldebene in Mecklenburg-Vorpommern

摘要

It has been proven that vegetated buffer strips reduce nutrient inputs from agricultural land into surface waters. Their benefits at artificially drained arable sites, however, remain unclear. The objective of this study was therefore to quantify the nitrate reduction in the groundwater of a buffer strip, to evaluate the width of the buffer strip, and to assess the portion of groundwater-bome nitrate in the total load in the drainage ditch. The investigated buffer strip is located along a ditch on a drained agricultural site in the lowlands of Mecklenburg-Western Pomerania. It is divided into three adjacent sections of 1, 3, and 7 m width. Groundwater levels and depth-related nitrate concentrations were measured over three winter half-years. In the shallow groundwater, the nitrate concentration decreased between sampling points in distances of 9.5 and 1.5 m from the ditch by 60 to 97 %, with initial concentrations of 13 to 76 mg M. In two of the three study years, the reduction was presumably caused by denitrification processes, while it was caused by dilution after snowmelt in the third year. The width of the buffer strip did not have any influence on nitrate reduction. Presumably, site characteristics such as the hydraulic conductivity are of greater importance. An essential part of the nitrate-bearing waters, however, is discharged directly into the ditch by the tile drainage, bypassing the buffer strip. A comparison between nitrate loads in groundwater and in ditch water consequently showed that the ground-water contributed only a minor portion to the total nitrate export load.%Gewässerrandstreifen ermöglichen eine Verringerung der Stoffeinträge aus Ackerflächen in Oberflächengewässer. Unklar ist jedoch, welchen Einfluss Randstreifen auf gedränten Flächen des Tieflandes haben. Ziel dieser Untersuchungen war es daher, die Nitratretention im Gewässerrandstreifen über den Grundwasserpfad zu quantifizieren, die Bedeutung der Breite der Randstreifen zu bestimmen sowie den Anteil des grundwasserbürtigen Nitrats an der Nitratfracht des Grabens abzuschätzen. Der untersuchte Gewässerrandstreifen verläuft entlang eines Entwässerungsgrabens auf einer gedränten Ackerfläche in Mecklenburg-Vorpommern und weist in drei benachbarten Abschnitten eine Breite von 1,3 und 7 m auf. Über drei Winterhalbjahre wurden Grundwasserstände und tiefenabhängige Nitratkonzentrationen im Grundwasser gemessen. Im oberflächennahen Grundwasser nahm die Nitratkonzentration zwischen Messpunkten in 9,5 und 1,5 m Entfernung zum Entwässerungsgraben deutlich ab. Die Reduktion der Nitratkonzentration betrug 60 bis 97 %, bei Ausgangskonzentrationen von 13 bis 76 mg L~(-1). Sie war in zwei Jahren vermutlich auf Denitrifizierungsprozesse zurückzuführen, im dritten auf Verdünnung durch Schneeschmelze. Die Breite des Gewässerrandstreifens hatte keinen Einfluss auf die Nitratreduktion. Vielmehr sind vermutlich Standorteigenschaften wie die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit des Untergrundes von Bedeutung. Allerdings wird ein wesentlicher Teil des nitratbelasteten Wassers durch die Rohrdränung unter Umgehung des Randstreifens direkt in den Vorfluter geleitet. Daher ergab ein Vergleich der Nitratfrachten von Grundwasser und Grabenwasser, dass das Grundwasser nur einen geringen Anteil am gesamten Nitrateintrag hat.