Teilprojekt: Ökohydrologie

Vegetationskunde I: Ökohydrologie und Vegetation der grundwassernahen Bereiche

Zusammenfassung

Das Teilprojekt begleitet die Landnutzungsumstellungen auf Hof Ritzerau und die Wiedervernässung der Duvenseebachniederung durch ein hydrologisch-hydrochemisches und vegetationskundliches Monitoring. Den wissenschaftlichen Schwerpunkt der Untersuchungen bilden die funktionale Rolle und die wechselseitigen Beziehungen von Oberflächengewässern und Niedermooren im Nährstoffhaushalt von ländlichen Tiefland-Einzugsgebieten. Dazu werden in einem Abschnitt des nährstoffreichen Niederungsfließgewässers „Duvenseebach“ Nährstoffbilanzen auf der Basis täglicher Probenahmen durch automatische Messstationen ermittelt. Sie dienen der Untersuchung der Retentionsdynamik, ihrer Steuergrößen und Prozesse sowie der Ableitung unterschiedlicher saisonaler und ereignisbezogener Retentionskoeffizienten. Stündlich aufgelöste Messungen der Parameter Wasserstand, Temperatur, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt liefern eine umfassende Datenbasis zur Untersuchung diurnaler, saisonaler und ereignisbezogener Muster hydrologischer, physiko-chemischer und biologischer Prozesse im Bach.

Stichwörter

Monitoring, Niedermoor, Fließgewässer, Nährstoffe, Stickstoff, Phosphor, Retention, Automatische Messstationen, Gewässergüte

Teilprojektinformationen

Teilprojektlaufzeit: seit 01.06.2001
Wissenschaftliche Koordination: Prof. Dr. Joachim Schrautzer
Wissenschaftliche Bearbeiter: Dr. Kirsten Rücker; Ali Mongol; Hui Zhang

 

Nährstoffretention im Fließgewässer-Niedermoor-Komplex der Duvenseebachniederung

Flussbegleitende Niedermoore gelten im naturnahen Zustand als Nährstoffsenken. Entwässerung und intensive landwirtschaftliche Nutzung, wie sie in Mitteleuropa vorwiegend während der letzten 60 Jahre durchgeführt wurden, haben jedoch eine Umwandlung der Funktion der meisten Flussniederungen von Nährstoffsenken in Nährstoffquellen bewirkt. Die ausgetragenen Nährstoffe belasten potenziell Fließgewässer, Seen und Meere.

Auch Fließgewässer scheinen wesentliche Voraussetzungen für die Nährstoffretention zu bieten. Besonders kleinere Fließgewässer machen einen Großteil des Gesamtfließnetzes aus (in Schleswig-Holstein etwa 32.000 km) und gelten durch ihre geringe Tiefe und die damit verbundene große Kontaktfläche zwischen Sediment und freiem Wasserkörper ebenfalls als Nährstoffsenken. Durch Flussbegradigungen wurden diese bedeutenden Abschnitte im Fließgewässernetz jedoch verkürzt.

Um den Nährstoffrückhalt in Flusstälern wieder zu verbessern, wird vorrangig die Aktivierung der Speicher- und Transformationsfunktion der Moore durch Vernässungsmaßnahmen und die Erhöhung des gewässerinternen Rückhalts durch Gewässerrestitution diskutiert.

In der Duvenseebachniederung in Schleswig-Holstein wird seit 2001 die Nährstoffretention des gesamten Fließgewässer-Niedermoor-Komplexes untersucht. In den Jahren 2004-2006 wurden mithilfe automatischer Messstationen zeitlich hoch aufgelöste Daten erhoben. Aus täglichen Mischproben und Abflussdaten wurden tägliche Massenbilanzen von NO3-N, NH4-N, TP und SRP berechnet. Stündlich gemessene Wasserstände und physiko-chemische Parameter wie Temperatur, Sauerstoff, pH-Wert und Redoxpotential dienten der Ermittlung der Steuergrößen der Retention sowie ihrer diurnalen und saisonalen Schwankungen.

Seit 2007 werden die Probenahmen im zweiwöchentlichen Abstand durchgeführt, die Abflüsse werden weiterhin kontinuierlich ermittelt.

Die Wasserbilanzen ergaben in allen Jahren ein charakteristisches Muster typischer hydrologischer Austauschphasen (Hochwasser- und Basisabfluss-Phasen). Trotz Wiedervernässungsmaßnahmen in der Niederung kam es bis 2004 noch zum überwiegenden Nährstoffaustrag, 2005 und 2006 stieg die Retention jedoch deutlich an. Als besonders effektiv erwiesen sich dabei die Phasen sommerlicher Überflutungen (überwiegend Retention in der Niederung) und sommerlicher Niedrigabflüsse (überwiegend gewässerinterne Retention). Eine Steigerung der Retention wurde im Zusammenhang mit schonender Gewässerunterhaltung beobachtet.

Insgesamt scheint der Wasseraustausch zwischen Niederung und Fließgewässer die dominierende Steuergröße im Stoffhaushalt zu sein.

Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Instituts ALTERRA aus Wageningen in den Niederlanden wurden die Ergebnisse genutzt, um das Modell NUSWALITE für die Duvenseebachniederung zu kalibrieren und zu validieren, um zukünftig verschiedene Szenarien zur Verbesserung des Nährstoffrückhalts durch Restitutionsmaßnahmen sowie Veränderungen der Nährstoffretention im Zuge des Klimawandels berechnen zu können.

Laufende Sedimentationsuntersuchungen in der Niederung ergeben weitere Anhaltspunkte für diesen Pfad der Nährstoffretention.

 



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