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Wassereinzugsgebiets-Langzeit-Monitoring im Forsthydrologischen Forschungsgebiet Reinhardswald

Das Forsthydrologische Forschungsgebiet Reinhardswald (Nordhessen) umfasst das 420 ha grosse, bewaldete Einzugsgebiet des Elsterbaches. Dort werden seit 1971 Wasser- und Stoffbilanzuntersuchungen durchgefuehrt. Vorrangiges Ziel ist es, die atmogene Saeure- und Schadstoffbelastung dieses repraesentativen Mittelgebirgs-Waldoekosystems zu quantifizieren und die langfristigen Auswirkungen der sauren Deposition auf die forstlichen Standorte, die Waldbestockung, das Abflussverhalten/-regime und die Gewaesserqualitaet zu dokumentieren. Im Rahmen einer normalen forstlichen Bewirtschaftung wird das Forschungsgebiet Reinhardswald also als 'Barometer-Einzugsgebiet' zum Erkennen exogen verursachter Veraenderungen im Wasser- und Stoffhaushalt genutzt

Untersuchung zur Bestimmung des Stoffaustrags mit dem Sickerwasser in Waldoekosystemen

Ergaenzung von Stoffeintragsmessungen durch Luftverunreinigungen auf zwei Versuchsflaechen des Pilotprojektes 'Saure Niederschlaege'. Erstellung einer mehrjaehrigen Fluessebilanz. Auswirkungen einer Kalkung auf den Stoffaustrag.

Teilprojekt 1: Stoffeinträge und -retentionen im Flusssystem der Spree - Istzustand und Prognose^Untersuchungen zur Gewässerbeschaffenheitsentwicklung der Spree^Teilprojekt 2.1: Stofftransport- und Stoffumsetzungsprozesse im Mittel- und Unterlauf der Spree: Ist-Zustand und Prognose^Teilprojekt 6.2: Gewaesserguetermodell der Spree und der Oberflaechengewaesser im Spreeeinzugsgebiet^Teilprojekt 3.3: Der Sedimenteinfluss auf die Wasserguete der Talsperre Bautzen bei stark wechselnden Wasserspiegelstaenden^Teilprojekt 6.1: Prognose der Grundwassergüteentwicklung im Einzugsgebiet der Spree als Baustein der Spreebeschaffenheitsentwicklung, Teilprojekt 4: Stoffumsatz im Spreewald

Integriertes Wasserressourcenmanagement in den Einzugsgebieten der Flüsse Wolga-Rhein am Beispiel von Problemregionen - Teilprojekt 3: Lebenszyklusmanagement wasserwirtschaftlicher Anlagen^Wolga-Rhein-Projekt: Deutsch-russisches Kooperationsprojekt zur Wassergüte- und Wassermengenbewirtschaftung an Wolga und Rhein von Problemregionen^Teilprojekt 1: Operationelle Modellierung der Wasser- und Stoffströme in Flussgebieten auf der Basis eines praxisorientierten Umweltmonitorings^Teilprojekt: 4: Wasserinhaltsstoffe und ihre Umsetzungen in der Wolga und ihren Nebenflüssen^Teilprojekt 2: Gewässerentwicklung und hydrodynamisch-numerische Gewässermodellierung, Integriertes Wasserressourcenmanagement in den Einzugsgebieten der Flüsse Wolga-Rhein am Beispiel von Problemregionen - Teilprojekt 6: Charakterisierung der Umsatz- und Austragsprozesse von DOC

Für die DOC Belastung von Gewässern und der damit verbunden Probleme bei der Trinkwasseraufbereitung ist die Identifikation der Randbedingungen für den Umsatz von DOC im Boden und Gewässer unter den russischen Witterungsbedingungen, vor allem im Winter, und der daraus resultierenden Differenzierung der DOC Eintragspfade in die Gewässer von Bedeutung. Zur Erreichung der Zielstellungen ist ein skalenübergreifender Ansatz vorgesehen, der auf dem bestehenden Einzugsgebietsmonitoring aufbaut und weitere Methoden einbindet. So sollen i) Lysimeter generelle Aussagen über DOC Leaching und DOC Formen ermöglichen, ii) Intensivmessfelder aufgebaut werden, um den Bodenwasserhaushalt zu quantifizieren und DOC zu charakterisieren und iii) das Modellsystems IWAN zur Bewertung von Maßnahmenszenarien zur Verminderung des DOC Eintrags in Gewässer modifiziert werden. Durch die angestrebte Verbindung der erwarteten Ergebnisse mit praxisnaher Umsetzung und Demonstration im russischen Einzugsgebiet Lubazhinkha mit KMU und Landwirtschaftsbetrieben in Russland soll ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von Techniken zur nachhaltigen Sicherung der Wasserqualität im Wolgaeinzugsgebiet geleistet werden.

Stand der Stoffein- und -austraege in Waldbestaenden in Baden-Wuerttemberg

In Baden-Wuerttemberg besteht ein aus Sondermitteln des Landes finanziertes Niederschlagsmessnetz, das auf Landesebene der Ueberwachung der Stoffeintraege dient. Angesichts der grossen Nachfrage vieler umweltforschender Institutionen nach Rahmendaten des Stoffein- und -austrags wurde eine raeumliche Erweiterung und inhaltliche Intensivierung des Niederschlagsmessnetzes durchgefuehrt. Auf drei West-Ost-Transekten mit jeweils 6-8 Messpunkten und derzeit 24 Einzelmessflaechen wird in 14taegigem Turnus nasse Deposition und die Interzeptionsdeposition bestimmt. Die Anzahl der Depositionsmessnetzpunkte kann nach geostatistischen Kriterien als flaechenrepraesentativ angesehen werden. An ausgewaehlten Messpunkten werden zusaetzlich die Stofffluesse im Boden bestimmt, so dass Stoffbilanzen auf der Basis hydrologischer Kompartimentmodelle moeglich sind. Es werden damit 'Stoffbilanztypen' ausgeschieden und darauf aufbauend standortangepasste Konzepte zur Korrektur der Standortdrift entwickelt. Fuer den Messnetzstandort 'Ochsenhausen', einem Standort, an dem Stofffluesse von Ammoniumdepositionen dominiert werden, wurde auf der Basis des ersten Messjahres eine Stoffhaushaltsbilanzierung durchgefuehrt. Der eingetragene Stickstoff kann an diesem Standort nur zu etwa 1/3 von der Vegetation assimiliert werden. Der Rest wird in Form von Nitrat und vorwiegend in Verbindung mit Magnesium ausgetragen. Dies stellt ein Risiko fuer die Grundwasserqualitaet dar. Waldbauliche und bodenkundliche Behandlungs- und Sanierungskonzepte muessen auf einen Ersatz der Mg- und Ca-Exporte (Basenverluste) sowie auf eine Verbesserung des Stickstoffspeichervermoegens des Waldoekosystems ausgerichtet sein. Ein Wasserhaushaltsmodell wurde an den Standorten Heidelberg, Altensteig und Couventwald geeicht und auf dieser Basis Wasser- und Stofffluesse berechnet. Fuenf Standorte des Stoffflussmessnetzes sind Teil des EU-weiten Level I-Programms.

Erfassung und Bewertung gewaesserchemischer Parameter als Beitrag zur Bewertung nutzungsbedingter Veraenderungen in Agraroekosystemen

Im Rahmen des Forschungsverbundes Agraroekosysteme Muenchen (FAM) wird untersucht, inwieweit sich unterschiedlich intensive Nutzungen und landschaftsgestaltende Massnahmen auf den oberirdischen und unterirdischen lateralen Wasser- und Stoffabfluss sowie den Stoffhaushalt von kleinen Oberflaechengewaessern auswirken. Zur Klaerung dieser Frage wurden die Oberflaechengewaesser und Draenagen innerhalb des 143 ha grossen landwirtschaftlichen Versuchsguts Scheyern quantitativ und qualitativ beprobt. Diffuse Abfluesse wurden indirekt ueber die Wasser- und Stoffbilanzierung der Baeche und Teichketten erfasst. Unter Beruecksichtigung des Stoffinputs laesst sich somit der Wasser- und Stoffumsatz der Bodenzone sowie der Oberflaechengewaesser beschreiben. Flaechenstillegungen und eine verringerte und gezielte Duengung liessen den Nitrataustrag um 30 Prozent zurueckgehen. Der Eintrag an partikulaerem Phosphat in die Oberflaechengewaesser ging nahezu auf Null zurueck. Ackerbauliche Massnahmen (z.B. Ausbringen einer Zwischensaat) sowie das Anlegen von Ufergruenstreifen verhinderten die Abschwemmung von Oberboden in die Gewaesser.

Einfluss mechanischer Schwingungen auf die Stroemung im Boden

Mechanische Schwingungen beeinflussen die Stroemung im Boden, da der Stroemungswiderstand des Bodens infolge der Veraenderung der Durchtrittsquerschnitte im Rhythmus der Schwingungen veraendert wird (Atmung). Auch der Stofftransport durch den Boden sowie der damit verbundene Stoffaustrag aus Boden, Grundwasser und Bodenluft wird durch mechanische Schwingungen beeinflusst. Diese Tatsache ist bei der Verbesserung der Durchspuelung und/oder Sanierung des Bodens von besonderem Interesse. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die theoretische Untersuchung der Stroemung im Boden unter dem Einfluss von mechanischen Schwingungen sowie die Entwicklung eines physikalischen Modells zur Verifikation der theoretischen Untersuchungsergebnisse mit Hilfe von Labormessungen. Anwendungsfelder sind neben der Bodensanierung die Injektionstechnik oder die Mineraloelgewinnung.

Intensivuntersuchungen an repraesentativen Bodendauerbeobachtungsflaechen

Um gesicherte Aussagen zum bundesweiten Bodenzustand zu treffen, mit denen auch Anforderungen von europaeischer Seite entsprochen werden kann, ist es notwendig, die Bodenzustandsdaten in den Zusammenhang mit Ein- und Austragsdaten und weiteren den Standort charakterisierenden Informationen zu stellen. Dazu sollen die als flaechenrepraesentativ eingestuften Bodendauerbeobachtungsflaechen (BDF) hinsichtlich der Moeglichkeit solch integrierender Beobachtung betrachtet werden. Aufbauend auf den Ergebnissen zur Repraesentanzabschaetzung an Dauerbeobachtungsflaechen sollen die bereits bestehenden Aktivitaeten zu Intensivuntersuchungen sowie bestehende Defizite ueberprueft werden. Ziel soll es sein, auch fuer Nichtwaldflaechen eine Aussage aehnlich der dem Level II-Programme der BZE (Intensivuntersuchungen an Standorten der Bodenzustandserhebungen im Waldprogramm von Bundesanstalt fuer Holzwirtschaft -BML) vorliegen zu haben und in der Verknuepfung beider Programme zu einer flaechendeckenden Aussage fuer das Bundesgebiet zu gelangen. Anhand der aktualisierten Fassung des 'SAG-Papiers' sind Standorte fuer bundesweit nutzbare BDF festzulegen und entsprechende Parameter und Messintervalle zu dokumentieren. Es ist zu klaeren, was eine eventuelle Intensivierung von Untersuchungen an BDF-Flaechen kostet und wie Kosten und Betrieb zu verteilen waeren. Letzteres ist auch vor dem Hintergrund geplanter EU-Aktivitaeten zu betrachten.

Pruefung des Einflusses unterschiedlicher Umbruchtermine einer Zwischenfrucht auf den Stoffaustrag in das Grundwasser mit Hilfe von Lysimetern

Der Zwischenfruchtanbau stellt eine Moeglichkeit dar, Schwarzbrachezeiten zu verkuerzen, in denen zweifellos die Gefahr der Erosion, aber auch des Stoffaustrags in das Grundwasser am groessten ist. Unklarheit besteht allerdings ueber die Wahl des geeigneten Anbau- und Umbruchtermins. Bei fruehen Anbauterminen wird in der Regel viel Biomasse gebildet, die dem Boden auch entsprechend hohe Mengen an Wasser entzieht. Die Sickerwassermenge ist daher geringer, die Stoffkonzentration aber erheblich hoeher. Ein frueher Umbruchtermin (Winterbeginn) fuehrt zu einem frostgaren Boden, birgt aber die Gefahr in sich, dass ueber die Wintermonate Naehrstoffe mineralisiert und ausgewaschen werden. Ein Umbruch im Fruehjahr kann zu einem schlechteren Aufgang bei der Folgefrucht fuehren, die im weiteren Verlauf weniger Naehrstoffe aufnimmt und es dadurch zeitversetzt zu hoeheren Naehrstoffaustraegen im Fruehjahr kommt. Da die Massnahme 'Fruchtfolgestabilisierung' und damit auch der Zwischenfruchtanbau zu jenen Massnahmen zaehlt, die am staerksten von den Landwirten im Rahmen der OePUL-Foerderungsmassnahmen angenommen wurde, ist eine Klaerung hinsichtlich der geeigneten Anbau- und Umbruchtermine von grosser Bedeutung. Dies vor allem auch in Hinblick auf die Evaluierung des OePUL-Programms zu der Oesterreich verpflichtet ist. Mit Hilfe eines Lysimeterversuchs am BFL in Wien/Hirschstetten soll daher der Einfluss verschiedener Anbau- und Umbruchstermine auf den Stoffaustrag untersucht werden. Ziel des Versuches ist es, Erkenntnisse fuer ein optimiertes Zwischenfruchtmanagement zu gewinnen und damit beizutragen den Nitrataustrag in das Grundwasser zu minimieren. Ziel des Projektes ist es, Erkenntnisse darueber zu gewinnen wie der Zwischenfruchtbau hinsichtlich Anbau- und Umbruchstermin gestaltet werden kann, um den Stoffaustrag und insbesondere den Stickstoffaustrag zu minimieren. Zwischenfruechte haben erheblichen Einfluss auf die Naehrstoffverluste in das Grundwasser. Derzeit sind keine klaren Aussagen ueber Anbau- und Umbruchtermine und ihre Wirkung auf den Stoffaustrag moeglich. Mit Inkrafttreten des OePUL-Programmes erlangte der Zwischenfruchtanbau in Oesterreich erstmals grossflaechige Bedeutung. Die Entwicklung, Umsetzung und Evaluierung des OePUL-Programmes war und ist fuer den oesterreichischen Steuerzahler eine grosse finanzielle Belastung, so dass eine Optimierung beim Zwischenfruchtanbau aus der Sicht der Oekologie und Oekonomie, von allgemeinem Interesse ist. Das Marchfeld wurde durch die herrschende Nitratproblematik als moegliches Sanierungsgebiet ausgewiesen. Man ist seit Jahren bemueht, Konzepte zu entwickeln um die Nitratwerte des Marchfelder Grundwassers auf den von der EU in der Nitratverordnung festgelegten Wert zu reduzieren.

Bodenbeobachtung zur Ermittlung der Langzeitwirkungen von Umwelteinfluessen und landwirtschaftlicher Bewirtschaftung

Untersuchung der Einfluesse von landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsmassnahmen wie Bodenbearbeitung, Duengung (Mineral- und Wirtschaftduenger), Pflanzenschutz und ausserlandwirtschaftlicher Einwirkungen (Immissionsbelastungen, erosionsausloesende Niederschlaege) auf Bodenstruktur, -fauna, -mikrobiologie, Naehrstoffhaushalt und -verlagerung, Humusgehalt und -qualitaet sowie Schadstoffbelastung (anorganische, organische Stoffe, Radionuklide), Pflanzengesellschaften. Untersucht werden Boden, Ernteprodukte, Duenger und Stoffeintraege aus der Luft. Auf ausgewaehlten Flaechen werden Bodenverlagerung und -austrag untersucht. Die Untersuchungen erfolgen ueberwiegend im Fruchtfolgeturnus. Die Bewirtschaftungsmassnahmen werden in Schlagkarteien aufgezeichnet. Im bisherigen Beobachtungszeitraum ist fuer fast alle Eintragspfade eine Abnahme der eigetragenen Schwermetallmengen festzustellen.

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