4. Umweltökologisches Symposium Raumgewässerschutz Gum

4. Umweltökologisches Symposium raumGewässerschutz gum

18. und 19. März 2014 Veranstaltungsort: LFZ Raumberg-Gumpenstein (Schlossgebäude, großer Seminarraum) A-8952 Irdning

Bericht 4. Umweltökologisches Symposium Herausgeber: Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein, A-8952 Irdning Druck, Verlag und © 2014 ISBN-13: 978-3-902849-02-1 ISSN: 1818-7722 www.raumberg-gumpenstein.at BERICHT

4. Umweltökologisches Symposium

am 18. und 19. März 2014 am LFZ Raumberg-Gumpenstein

Organisation Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein (LFZ) Impressum

Herausgeber Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein, A-8952 Irdning des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Leiter für Forschung und Innovation Dr. Anton Hausleitner

Für den Inhalt verantwortlich die Autoren

Redaktion Brigitte Marold

Nationaler Gewässerbewirtschaftungsplan - Rechtliche Rahmenbedingungen im Bereich Grundwasser...... 5 G. OSSEGGER

Rechtliche Rahmenbedingungen und Grenzen des Vertragswasserschutzes...... 11 T. DWORAK

Rechtliche Ansprüche auf Grund von Bewirtschaftungseinschränkungen in wasserrechtlich besonders geschützten Gebieten...... 15 H. ROSSMANN

Aktueller Stand der Gewässerschutzmaßnahmen im ÖPUL 2014...... 19 Th. RECH

Grundwasserqualität in Österreich...... 21 P. SCHENKER

Nitrat im Grundwasser: Problematik - Lösungsansätze - Erfolge - Herausforderungen...... 25 F. FEICHTINGER

Bodenphysikalische Aspekte im Hinblick auf den Gewässerschutz...... 31 A. KLIK und A. SCHWEN

Hochwasserabﬂ uss in alpinen Einzugsgebieten - hydrologische Standortsfaktoren und deren Bewertung...... 37 K. KLEBINDER, B. KOHL, G. MARKART, G. MEISSL und B. SOTIER

Humusfunktionen und -Dynamik in landwirtschaftlich genutzten Böden...... 43 H. SPIEGEL, G. DERSCH, N. SCHLATTER, K. AICHBERGER, J. SÖLLINGER und A. BAUMGARTEN

Phosphor-Speicherkapazität und Phosphor-Sättigungsgrad in österreichischen Böden des Dauergrünlandes...... 49 A. BOHNER, Ch. WEISSENSTEINER und J.K. FRIEDEL

Pfl anzen als Biopfl ug? Einfl uss von Wurzeln auf die hydraulischen Eigenschaften des Bodens...... 61 G. BODNER

Prognose der Auswirkungen landwirtschaftlicher Maßnahmen und des Klimawandels auf die Grundwasserqualität...... 67 J. FANK und G. KLAMMLER

Hoch aufgelöste Erosionsrisiko- und Gewässeranschlusskarten als Hilfsmittel für den Vollzug...... 75 V. PRASUHN, S. ALDER, H. LINIGER und K. HERWEG

BoBB - Bodenerosion, Beratung und Berechnung - Ein Werkzeug zur Unterstützung der landwirtschaftlichen Beratungspraxis...... 81 A. EDER, P. STRAUSS, R. HÖSL und J. DEVATY

Erosionsschutzprojekte - Beratungspraxis in Oberösterreich...... 87 F.X. HÖLZL 4

Pﬂ anzenbauliche und landtechnische Erosionsschutzmaßnahmen im Maisanbau...... 91 K. MAYER

Begrünungseinsaaten in Getreide - Erfahrungen aus der Praxis...... 93 Th. WALLNER, R. SCHÜTZ und S. FRIEDL

Düngeberatung in Grundwasser sensiblen Gebieten der Steiermark - Ist-Situation und Ausblick...... 97 A. BERNSTEINER und H. HOLZNER

Einsatz eines Stickstoffaustragsmodells in der landwirtschaftlichen Grundwasserschutzberatung...... 101 P. CEPUDER, R. NOLZ, V. AUS DER SCHMITTEN, J. MASSWOHL und A. BERNSTEINER

Effekte der symbiontischen Stickstoff-Fixierung der Sojabohne...... 105 J. VOLLMANN und P. SCHWEIGER Vorwort

Der Boden gehört neben dem Wasser zu den wichtigsten Lebensgrundlagen für das Leben auf unserem Planeten und stellt damit eines der kostbarsten Güter der Menschheit dar. Boden ist ja nicht vermehrbar und auch nur sehr schwer regenerier- bar. Auf Grund seiner zahlreichen Funktionen hat ein intakter und fruchtbarer Boden einen hohen landwirtschaftlichen und gesellschaftlichen Wert.

Die großen Probleme der Zukunft werden vermutlich folgende sein: • Ernährung der ständig wachsenden Weltbevölkerung und • ausreichende Versorgung der Bevölkerung mit sauberem Trinkwasser.

Der Boden trägt ganz wesentlich zur Ernährung der Menschheit bei. Auf Grund seiner Speicher-, Filter-, Puffer- und Transformatorfunktion leistet er auch einen wichtigen Beitrag zum Schutz von Grundwasser und Oberﬂ ächengewässern. Das Grundwasser bildet die Basis für die Trinkwasserversorgung. Das Trinkwasser ist unser wichtigstes Lebensmittel, das durch keinen anderen Stoff ersetzt werden kann.

Die Bedeutung des Bodens für die Menschheit wird weltweit auf höchster politischer Ebene anerkannt, auch wenn das in der Umsetzung nicht immer einen adäquaten Niederschlag ﬁ ndet. Der Boden wird aber 2014 erstmals ofﬁ ziell am 5.12. als Welttag gefeiert und das Jahr 2015 wird das „Internationale Jahr des Bodens“.

Mit dem 4. Umweltökologischen Symposium am 18. und 19. März 2014 am LFZ Raumberg-Gumpenstein wollen wir im Rahmen unserer Möglichkeiten wieder einen Beitrag zum Schutz der Lebensgrundlagen Boden und Wasser leisten.

Dr. Anton Hausleitner Leiter für Forschung und Innovation

des Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein (LFZ) LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 5 – 10 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Nationaler Gewässerbewirtschaftungsplan - Rechtliche Rahmenbedingungen im Bereich Grundwasser Gunter Ossegger1*

Zusammenfassung Summary Kerninstrument für die Umsetzung der Wasserrahmen- Programmes of measures, which are the key elements of richtlinie (WRRL) und deren Zielerreichung ist die a River basin management plan, are the main instrument Erstellung von integrierten Maßnahmenprogrammen for implementating of the Water framework Directive als Hauptbestandteil von Bewirtschaftungsplänen. Im and achieving their environmental objectives. Chapter 6. Kapitel des NGP 2009 sind die auf unterschiedlichen 6 of the NGP 2009 deals with the measures for conser- Regelungsmechanismen basierenden Maßnahmen zur vation and achieving a good groundwater status based Erhaltung bzw. Erreichung eines guten Grundwasser- on various regulations. zustandes dargelegt.

Unionsrechtliche Vorgaben • diese GWqualitätsnormen und nationalen Schwellen- Die Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlamentes werte an allen Überwachungsstellen eingehalten werden, und des Rates vom 23. Oktober 2000 zur Schaffung eines bzw. Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Be- • im Falle von Überschreitungen an einer oder mehreren reich der Wasserpolitik (Wasserrahmenrichtlinie – WRRL) Überwachungsstellen sichergestellt ist, dass regelt den rechtlichen Rahmen zur Vereinheitlichung der − die Schadstoffkonzentrationen keine signifi kante Gefähr- Wasserpolitik innerhalb der EU. Mit dieser Richtlinie dung der Umwelt darstellt, werden die grundlegenden Prinzipien und Strukturen für − der gute Zustand in mit dem GW verbundenen Oberfl ä- den Schutz und die nachhaltige Nutzung von Wasser in chengewässern erreicht wird, den Mitgliedstaaten aufgestellt. Grundprinzip der WRRL − ist es, keine weiteren Verschlechterungen des Ist-Zustands die Anforderungen von Artikel 7 WRRL die Aufberei- der Gewässer zuzulassen („Verschlechterungsverbot“) und tungsmaßnahmen weiter zu reduzieren weiterhin erfüllt alle Gewässer, die noch keinen guten Zustand ausweisen, sind und grundsätzlich bis 2015 – bzw. mit Ausnahmen spätestens − die Brauchbarkeit des GWkörpers für die Verwendung 2027 – schrittweise zu verbessern (Verbesserungsgebot). durch den Menschen nicht signifi kant gestört ist. Für das Grundwasser (GW) ist ein guter mengenmäßiger Wird ein GWkörper trotz einzelner Überschreitungen als und chemischer Zustand zu erreichen bzw. zu erhalten. in einem guten Zustand befi ndlich eingestuft, so sind die erforderlichen Maßnahmen zum Schutz der von ihm ab- Ein GWkörper befi ndet sich in einem "guten mengenmä- hängigen Ökosysteme sowie der GWnutzungen zu treffen. ßigen Zustand", wenn der GWspiegel im GWkörper so beschaffen ist, dass die verfügbare GWressource nicht von In Ergänzung zur WRRL und zur Richtlinie 80/68/EWG der langfristigen mittleren jährlichen Entnahme überschrit- werden durch die GW-RL weiters Vorgaben zur Verhin- ten wird. derung bzw. Begrenzung des Schadstoffeintrags geregelt. Der "gute chemische Zustand" des GW ist gegeben, wenn Die WRRL statuiert zur Erreichung der Ziele einen mehr- die Schadstoffkonzentrationen die geltenden Qualitäts- stufi gen Planungsprozess (d.h. die Erhebung von Planungs- normen nicht überschreiten und nicht zur signifi kanten grundlagen, eine Datenvorhaltung, Maßnahmenplanung, Schädigung von Oberfl ächengewässern oder abhängigen -auswahl und -evaluierung, die Einbindung der Öffent- Landökosystemen führen. Diese Vorgaben werden durch lichkeit sowie den fl ankierenden Einsatz ökonomischer die Richtlinie 2006/118/EG (GW-RL) vom 12. Dezember Instrumente). Die Tabelle 1 stellt die wesentlichsten Fristen 2006 zum Schutz des GW vor Verschmutzung und Ver- mit Auswirkungen auf die rechtliche Umsetzung dar. schlechterung insofern vervollständigt, als sie einerseits die Ein Kerninstrument für die Richtlinienumsetzung stellt EU-weit geltenden GWqualitätsnormen zusammenführt und somit die Erstellung von Bewirtschaftungsplänen gemäß andererseits die Mitgliedsstaaten verpfl ichtet, Schwellen- Art 13 WRRL dar. Ein Bewirtschaftungsplan ist ein Pla- werte für andere Schadstoffe festzulegen, die für die GW- nungsdokument, das klare Rahmenbedingungen für eine verschmutzung von Relevanz sind. Ein GWkörper befi ndet Flussgebietseinheit über die nächsten sechs Jahre beinhalten sich demnach in einem guten chemischen Zustand, wenn soll. Mit diesen Planungen werden wasserwirtschaftliche

1 Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Abt. I/4, Stubenring 1, A-1010 WIEN * Ansprechpartner: Mag. Gunter Ossegger, [email protected] 6 NNationalerationaler GGewässerbewirtschaftungsplanewässerbewirtschaftungsplan - RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen iimm BBereichereich GGrundwasserrundwasser

Tabelle 1: Fristen mit Auswirkungen auf die rechtliche Umsetzung

22.12.2003 Erlassung der erforderlichen Rechts- und Verwaltungsvorschriften um den Anforderungen der Richtlinie nachkommen zu können, einschließlich Bestimmung der zuständigen Behörden 22.12.2004 Fertigstellung der Analyse betreffend Merkmale einer Flussgebietseinheit 22.12.2006 Überwachungsprogramme müssen „anwendungsbereit“ sein; Öffentlichkeitsbeteiligung hinsichtlich des Zeitplanes und des Arbeitsprogrammes für die Aufstellung des NGP einschließlich Öffentlichkeitsbeteiligung 22.12.2007 Öffentlichkeitsbeteiligung hinsichtlich des Überblickes der für ein Einzugsgebiet festgestellten wichtigen Wasserbewirtschaftungs- fragen 22.12.2008 Öffentlichkeitsbeteiligung hinsichtlich der Entwürfe des NGP 22.12.2009 Frist für die Aufstellung der Maßnahmenprogramme; Veröffentlichung des NGP 22.12.2012 Frist für die Umsetzung der Maßnahmen aus den Maßnahmenprogrammen 22.12.2015 Frist für die Erreichung des guten Zustandes für alle Gewässer; Erste Überprüfung und Aktualisierung des NGP und Maßnahmenprogramme einschließlich Überprüfung der Gründe bei der Festlegung weniger strenger Umweltziele 22.12.2021 Ablauf der ersten Verlängerungsfrist zwecks stufenweiser Umsetzung für die Erreichung des guten Zustandes 22.12.2027 Ablauf der letzten Verlängerungsfrist zwecks stufenweiser Umsetzung für die Erreichung des guten Zustandes

Ziele und Maßnahmen vorgegeben, die auf die Politiken • §§ 6 und 7 beinhaltet Einbringungsverbote bzw. Einbrin- und Maßnahmen von Behörden und Planern Einfl uss neh- gungsbeschränkungen für bestimmte gefährliche Stoffe. men sollen. • § 10: Wenn an zumindest 30% bzw. 50% der Messstellen die Beschaffenheit des GW eines GW-körpers als ge- Nationale Umsetzung fährdet gilt, ist ein Beobachtungsgebiet bzw. ein voraussichtliches Maßnahmengebiet gemäß § 33f WRG 1959 Die unionsrechtlichen Vorgaben wurden vorrangig mit der auszuweisen. Zusätzlich ist jedoch vorgesehen, dass die WRG-Novelle 2003, BGBl. I Nr. 82/2005, in das nationale Bezeichnung eines voraussichtlichen Maßnahmengebiets Recht umgesetzt. Die Änderungen betrafen insbesondere auch bei einem signifi kanten und anhaltenden steigenden die Implementierung des anstehenden Planungsprozesses, Trend in Betracht kommt. die Regelung der diesbezüglichen Zuständigkeitsvertei- lung zwischen BMLFUW und LH, die Normierung des • § 12 enthält für Programme des LH gemäß § 33f WRG Verschlechterungsverbots und die Schaffung der Rechts- 1959 einen Maßnahmenkatalog, der teilweise an das grundlagen in Form von Verordnungsermächtigungen zur ÖPUL 2007 (zB die Düngeplanung, Mulchsaat, Be- Festlegung der für Oberfl ächengewässer und GW relevanten wirtschaftung von besonders auswaschungsgefährdeten Umweltziele. Ackerfl ächen, Verzicht auf die Ausbringung von grund- wassergefährdenden Pfl anzenschutzmitteln, Überprüfung von Maschinen und Geräte zur Ausbringung von Pfl an- Qualitätszielverordnung Chemie GW zenschutzmitteln) angelehnt ist. Im gegenständlichen Kontext ist als weiterer Rechtsakt insbesondere die Qualitätszielverordnung Chemie GW, Nationaler Gewässerbewirtschaftungsplan BGBl. II Nr. 98/2010 idF BGBl. II Nr. 461/2010, zu nennen, (NGP) mit der einerseits der gute chemische Zustand im GW durch Schwellenwerte festgelegt, die Kriterien für die Beurteilung Mit dem auf der Grundlage des § 55c Abs. 3 WRG 1959 des chemischen Zustands von GWkörpern, die Bestimmung durch eine Verordnung des BMLFUW erlassenen NGP von Trends und die Ausgangspunkte für die Trendumkehr 2009 wurden Vorgaben für den folgenden Planungszeitraum vorgegeben und andererseits Maßnahmen zum Schutz des festgelegt. Aufbauend auf einer allgemeinen Beschreibung Grundwassers gegen die Verschmutzung durch Schadstoffe der Merkmale der Flussgebietseinheiten und einer zusam- und Verschlechterung normiert werden. Mit dieser Verord- menfassenden Darstellung der signifi kanten Belastungen und nung wurden die GWschwellenwertverordnung und die anthropogenen Einwirkungen auf die Gewässer wird deren GWschutzverordnung aufgehoben. Zustandsbeurteilung auf der Grundlage von Überwachungs- programmen dargelegt und die für die Entwicklung der • Gemäß § 4 in Verbindung mit Anlage I wurden für nach Lebens- und Wirtschaftsverhältnisse der Flussgebiets-einheit der Istbestands-Analyse relevante Schadstoffe grund- anzustrebende wasserwirtschaftliche Ordnung, in möglichs- sätzlich die nach der Trinkwasserverordnung maßgeb- ter Abstimmung der verschiedenen Interessen festgelegt. lichen Grenzwerte als Schwellenwerte übernommen. Im Hinblick auf den vorsorgenden Schutz des GW vor Die Planung betrifft im Wesentlichen Belastungen durch Nitrat und in Einklang mit der bisheri- • kosteneffi ziente Maßnahmenprogramme zur erforderli- gen GWschwellenwertverordnung wurde jedoch für den chenfalls stufenweisen Verbesserung des Zustandes der Parameter Nitrat abweichend der Schwellenwert mit 45 Gewässer und zum Schutz vor künftigen Beeinträchti- gungen, und mg NO3/l festgesetzt. Im Sinne des Vorsorgeprinzips und der Vorgaben der GW-RL wurden die Ausgangspunkte • die Umsetzung der erforderlichen Maßnahmen nach für eine Trendumkehr mit 75% dieser Schwellenwerte Prioritäten mit den geeigneten Instrumenten (Bescheid, festgelegt. Verordnung). NNationalerationaler GGewässerbewirtschaftungsplanewässerbewirtschaftungsplan - RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen iimm BBereichereich GGrundwasserrundwasser 7

Diese Beurteilung ist alle sechs Jahre einer Überprüfung zu unterziehen Die Überwachungsergebnisse zeigten ferner, dass alle GWkörper einen guten mengenmäßigen Zustand aufwiesen.

Maßnahmen Die Entwicklung eines Maßnahmenprogramms, das die Zielerreichung sicherstellen soll, ist eine der zentralen Aufgaben des Planungsprozesses für den Gewässerbewirt- schaftungsplan. Eine Maßnahme beinhaltet die zu setzende erforderliche Handlung oder Aktivität sowie den Regelungs- mechanismus. Weiters sind politische Entscheidungen für rechtliche oder ﬁ nanzielle Instrumente, die die Umsetzung der Handlung oder Aktivität vorantreiben oder sicherstellen, erforderlich. Die WRRL unterscheidet zwischen „grundlegenden“ und „ergänzenden“ Maßnahmen. Die erste Gruppe erfasst die zu erfüllenden Mindestanforderungen und beinhaltet u.a. • Maßnahmen zur Umsetzung gemeinschaftlicher Wasser- schutzvorschriften, • bei Einleitungen über Punktquellen, die Verschmutzun- gen verursachen können, das Erfordernis einer vorherigen Regelung, wie ein Verbot der Einleitung von Schadstoffen in das Wasser, oder eine vorherige Genehmigung • bei diffusen Quellen, die Verschmutzungen verursachen können, Maßnahmen zur Verhinderung oder Begrenzung der Einleitung von Schadstoffen Zustandsbeurteilung • das Verbot einer direkten Einleitung von Schadstoffen in Die unter Zugrundelegung der durch die Qualitätszielver- das GW mit bestimmten Ausnahmen ordnung Chemie GW vorgegebenen Methode beurteilten „Ergänzende“ Maßnahmen sind Maßnahmen, die zusätzlich Überwachungsprogramme zeigten, dass drei GWkörper für zu den grundlegenden Maßnahmen geplant und ergriffen den Parameter Nitrat einen nicht guten chemischen Zustand werden, um die gemäß Artikel 4 festgelegten Ziele zu aufwiesen, weil bei zumindest 50% der Messstellen der erreichen. Schwellenwert von 45 mg/l überschritten wurde. Manche der Regelungsmechanismen für Maßnahmen gelten An vierzehn GWkörper wurden überdies bei zumindest in allen EU-Staaten, während sich andere auf das gesamte 30% der Messstellen Überschreitungen der Schwellenwerte Bundesgebiet oder aber nur auf besonders zu schützende für Nitrat und/oder Orthophosphat, Atrazin, Desethyatra- Gebiete beziehen. Maßnahmen stellen im Wesentlichen die zin sowie Ammonium beobachtet. Überschreitungen von (technischen) Anforderungen zur Umsetzung der Zielset- Schwellenwerten und damit die Gefahr von lokaler/regi- zungen des Wasserrechtsgesetzes dar. Sie werden daher in onaler Verschmutzung gab es auch für andere Parameter, Vollziehung der Bestimmungen des WRG 1959 einerseits allerdings war die Ausdehnung der Überschreitungen nicht bei der Erlassung generell verbindlicher Anordnungen sowie so groß, dass mindestens 30% bzw. 50% der Messstellen im andererseits auch im Einzelverfahren zur Beurteilung der jeweiligen Grundwasserkörper von den Überschreitungen Auswirkungen auf öffentliche Interessen herangezogen. Die betroffen waren. Insgesamt wurde bei 454 Messstellen Umsetzung von Maßnahmen kann aber auch außerhalb des eine Gefährdung, d.h. für zumindest einen Schadstoff eine Wasserrechts in anderen Materienbereichen erfolgen. Die Überschreitung des Schwellenwerts festgestellt. Maßnahmen können dabei ihre Wirkung durch verbindli- Für jene drei Grundwasserkörper, die keinen guten Zustand che Anordnungen, Leitlinien, freiwillige Vereinbarungen, aufwiesen, waren Fristerstreckungen für die Erreichung des ﬁ nanzielle Anreize etc. erfahren. Es werden drei Maßnah- guten chemischen Zustands bis 2027 gemäß § 30e WRG mentypen unterschieden: 1959 erforderlich. Dazu wurde im NGP 2009 begründend • Erhaltungsmaßnahmen zur Verhinderung einer Ver- ausgeführt, dass das GW bedingt durch die langen Er- schlechterung des jeweiligen Zustandes eines Gewässers; neuerungszeiten auf einen reduzierten Nitrateintrag nur sehr langsam und langfristig reagiert. Auch wenn hier alle • Sanierungsmaßnahmen zur schrittweisen Herstellung des wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen der landwirtschaft- guten Gewässerzustandes; lichen Bodennutzung (z.B. ÖPUL – Maßnahmen) ergriffen • Maßnahmen zur Förderung der wasserwirtschaftlichen würden, um die Stickstoffauswaschung zu verringern, lassen Entwicklung, dienen dazu die vielfältigen – oft gegen- es die natürlichen Gegebenheiten nicht zu, dass der Nitrat- sätzlichen – (Nutzungs-)Ansprüche an Gewässer nach gehalt im Grundwasser bis 2015 ausreichend stark abnimmt. Möglichkeit befriedigen zu können. 8 NNationalerationaler GGewässerbewirtschaftungsplanewässerbewirtschaftungsplan - RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen iimm BBereichereich GGrundwasserrundwasser

Maßnahmen iZm der Einbringung von Schadstoffen aus gen. Die Einhaltung der Vorgaben ist verbindlich. Die Punktquellen ins GW Kontrolle erfolgt durch die Gewässeraufsicht und im Als bedeutende Punktquellen sind vor allem Altlasten Rahmen von „Cross-Compliance“ durch die Agrarmarkt (z.B. Altstandorte) sowie Kleinkläranlagen zu nennen. Austria (AMA). Das Programm enthält in Bezug auf Folgende Maßnahmen/Regelungsmechanismen sind im Grundwasserschutz folgende Vorgaben/Maßnahmen: NGP angeführt: − Zeiträume, in denen stickstoffhaltige Düngemittel nicht • Zum einen ist die direkte Einbringung von bestimmten auf landwirtschaftlichen Nutzfl ächen ausgebracht werden Schadstoffen gemäß § 6 Qualitätszielverordnung Che- dürfen. mie GW verboten, zum anderen ist die Versickerung − Anforderungen an das Fassungsvermögen und Bauweise oder Einleitung von Stoffen, durch die das Grundwasser von Behältern zur Lagerung von Wirtschaftsdünger. verunreinigt wird, gemäß § 32 WRG 1959 bewilligungs- − Verfahren für das Ausbringen von stickstoffhaltigen pfl ichtig. Vor dem Hintergrund der Zielbestimmung des Düngemitteln auf landwirtschaftlichen Nutzfl ächen. WRG 1959, GW so reinzuhalten, dass es als Trinkwasser verwendet werden kann, hat die Behörde entsprechend − Mengenmäßige Begrenzung für das Ausbringen von der jeweiligen Gegebenheiten in einer Einzelfallbeurtei- stickstoffhaltigen Düngemitteln auf landwirtschaftlichen lung dementsprechende Begrenzungen festzulegen. Nutzfl ächen. In Abhängigkeit der Kultur erfolgen Fest- legungen für eine Mengenbegrenzung stickstoffhältiger • Die Gewässeraufsicht überprüft gemäß §§ 130 ff WRG Düngemittel sowie eine Begrenzung für Wirtschaftsdün- 1959 den Zustand der Gewässer sowie die Einhaltung ger. der in Bescheiden getroffenen Vorschreibungen (z.B. Aufl agen). • Das Ausbringen von Handelsdünger, Klärschlamm, Kom- • Sofern eine bestehende Bewilligung überschritten wird post oder anderen zur Düngung ausgebrachten Abfällen oder eine Tätigkeit, die einer Bewilligung bedarf, ohne auf landwirtschaftlichen Nutzfl ächen ist bei Überschrei- Einholung derselben ausgeführt wird, hat die Behörde tung bestimmter Stickstoffmengen gemäß § 32 Abs. 2 lit. gemäß § 138 WRG 1959 denjenigen, der diese „eigen- f WRG 1959 wasserrechtlich bewilligungspfl ichtig. mächtige Neuerung gesetzt hat – sofern es das öffentliche • Bislang wurde keine Verordnung zur Verbesserung der Interesse erfordert oder ein Betroffener es verlangt – dazu Qualität der Grundwasserkörper gemäß § 33f Abs. 4 zu verhalten, diese wieder zu beseitigen. WRG 1959, bei der der LH zunächst freiwillig zu set- • Sofern es der mangelnde Schutz öffentlicher Interessen zende Maßnahmen auswählt, erlassen. erfordert, hat die Behörde gemäß § 21a WRG 1959 – bei • Maßnahmen im Bereich des Pflanzenschutz- bzw. rechtmäßig betriebenen Anlagen – die nach dem Stand der Pflanzenschutzmittelrechts. Ziel ist es insbesondere Technik zur Erreichung dieses Schutzes erforderlichen im Rahmen der Zulassung, des Inverkehrbringens und Aufl agen, aber auch Anpassungsziele bzw. die Vorlage der Kontrolle von Pflanzenschutzmitteln (PSM) die eines Projektes nach einer Verhältnismäßigkeitsprüfung Voraussetzungen für eine risikominimierte Anwendung vorzuschreiben und nach vorheriger wiederholter Mah- von PSM sicherzustellen. Entsprechend der verfas- nung unter Hinweis auf die Rechtsfolgen die Bewil- sungsrechtlichen Kompetenzverteilung fi nden sich im ligung zu entziehen. Pfl anzenschutzmittelgesetz 1997 Regelungen über das • Die Sicherung und Sanierung von Altlasten erfolgt sys- Inverkehrbringen, einschließlich der Werbung für und tematisch nach den Vorgaben des Altlastensanierungsge- die Einfuhr von PSM. setzes. • Beschränkungen des Einsatzes von Chemikalien aufgrund des Chemikalienrechts, Maßnahmen iZm der Einbringung von Schadstoffen aus • Anpassungen von Schutz- und Schongebieten gemäß § diffusen Quellen in das GW 34 WRG 1959 Die diffuse Belastung des Grundwassers resultiert über- wiegend aus landwirtschaftlicher Aktivität. Am größten • Die Gewährung von Direktzahlungen sowie bestimm- ist die Belastung in landwirtschaftlich intensiv genutzten ter Maßnahmen der ländlichen Entwicklung (z.B. AZ, Gebieten mit geringer Grundwassererneuerung. In deutlich ÖPUL) ist an die Einhaltung bestimmter Aufl agen in den geringerem Ausmaß ist auch eine diffuse Belastung durch Bereichen öffentliche Gesundheit, Tier- und Pfl anzenge- NOx aus Verbrennung (Verkehr, Siedlungstätigkeit) und sundheit sowie Umwelt- und Tierschutz gebunden (CC undichte Kanäle gegeben. Im NGP 2009 werden folgende - Cross Compliance). Demnach sind u.a die Flächen in Maßnahmen/Regelungsmechanismen angeführt, die teils gutem landwirtschaftlichen und ökologischen Zustand generell verbindlich, teils im Rahmen von Einzelverfahren (in den Bereichen Umwelt, Gesundheit von Mensch, Tier von Relevanz sind oder aber auch auf freiwilliger Anwen- und Pfl anzen sowie Tierschutz) zu erhalten. dung basieren: • Das Programm zur Förderung einer umweltgerechten • Das Aktionsprogramm Nitrat, Amtsblatt zur Wiener extensiven und den natürlichen Lebensraum schützen- Zeitung Nr. 22 vom 31.01.2008, ist eine Verordnung den Landwirtschaft (ÖPUL) 07 -13 enthält zahlreiche des BMLFUW gemäß § 55p WRG 1959 und dient der Maßnahmen, die den Grundwasserschutz unterstützen, Umsetzung der Nitratrichtlinie (91/676/EWG). Es soll wie z.B.: bestehende Gewässerverunreinigungen verringern und − Einhaltung von Düngegrenzen, die geringer sind als jene weitere Gewässerverunreinigungen dieser Art vorbeu- des AP-Nitrat; NNationalerationaler GGewässerbewirtschaftungsplanewässerbewirtschaftungsplan - RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen iimm BBereichereich GGrundwasserrundwasser 9

− Verzicht auf ertragssteigernde Betriebsmittel auf Acker- • Die Benutzung des Grundwassers bedarf einer was- fl ächen; serrechtlichen Bewilligung gemäß § 10 WRG 1959, − Begrünung von Ackerfl ächen; wenn der Grundeigentümer über seinen Haus- und Wirtschaftsbedarf hinaus Grundwasser entnimmt und die − Fruchtfolgeaufl agen; Entnahmen mit anderen als handbetriebenen Pump- und − Maßnahmen wie Düngebegrenzungen, Fruchtfolgevor- Schöpfwerken erfolgt. Artesische Brunnen sind jedenfalls gaben, schlagbezogene Aufzeichnungen, Düngung nach bewilligungspfl ichtig. N , Bodenproben für Spezialkulturen (Wein, Obst, min • Hinsichtlich Gewässeraufsicht gemäß §§ 130 ff WRG Gemüse, Erdäpfel, Rübe, Erdbeeren); 1959, wasserpolizeiliche Aufträge gemäß § 138 WRG − Schulungen; 1959 und Anpassungsaufträge gemäß § 21a vgl. „Maß- − Untersaat bei Mais. nahmen iZm der Einbringung von Schadstoffen aus − Düngeplanung und -bilanzierung (in der ÖPUL Maßnah- Punktquellen ins GW“. me vorbeugender Gewässerschutz), • Bewirtschaftungsgrundsätze für den oberösterreichisch- − keine Düngung auf besonders auswaschungsgefährdeten niederbayerischen TiefenGWkörper „Thermalgrund- Böden (neue ÖPUL Maßnahme). wasser“ entsprechend einer Empfehlung der Ständigen − Gewässerkommission zwischen Deutschland und Öster- Verzicht auf chemisch-synthetische Pfl anzenschutzmittel reich nach dem Regensburger Vertrag. (Biologische Landwirtschaft, Verzicht auf ertragssteigernde Betriebsmittel auf Ackerfl ächen und im Grün- Maßnahmen zur Förderung der wasserwirtschaftlichen land), Entwicklung − Verzicht auf chemisch-synthetische Fungizide auf Ge- • zum Schutz von GWvorkommen für Zwecke der Trink- treidefl ächen. wasserversorgung in oberfl ächennahen Poren-GWkör- • Die Richtlinien der sachgerechten Düngung enthalten pern mit bedeutenden Wasservorkommen – im speziellen Düngeempfehlungen sowie eine Anleitung zur Inter- vor Einwirkungen durch den Sand- und Kiesabbau – bzw. pretation von Bodenuntersuchungsergebnissen in der zur vorausschauenden Planung, Landwirtschaft. • zum Schutz von GWvorkommen für Zwecke der Trink- • In den Bundesländern laufen Beratungsaktivitäten (z.B. wasserversorgung/ Trinkwassernotversorgung in Tiefen- Nitratinformationsdienst, Wasserschutzberatung), die oft grundwasserkörpern mit bedeutenden Wasservorkommen von den Ämtern der Landesregierung und der Landwirt- bzw. zur vorausschauenden Planung. schaftskammer gemeinsam organisiert werden. Auf der Grundlage einer Prüfung seitens der wasserwirt- • Weitere Maßnahmen, die im NGP Erwähnung fi nden, schaftlichen Planung der Länder sollen erforderlichenfalls betreffen die Intensivierung der Beratung bzw. der Schritte für die Erarbeitung von Regionalprogrammen CC-Kontrollen in belasteten Gebieten, zusätzliche GW- gemäß § 55g WRG 1959 oder anderen Maßnahmen gesetzt Überwachungsprogramme und Forschungsprojekte werden. („Geopearl“). Entwicklungen seit dem NGP 2009 Maßnahmen iZm Wasserentnahmen Folgende Maßnahmen wurden seit Veröffentlichung des Die Wasserentnahmen für Haushalte, Industrie, Gewerbe ersten NGP gesetzt: und Landwirtschaft betreffen in Summe lediglich rd. 3% des gesamten Wasserdargebotes. In Österreich ist kein Grund- • Das Aktionsprogramm Nitrat 2012, veröffentlicht im wasserkörper im schlechten mengenmäßigen Zustand. Im Amtsblatt Nr. 87/2012 zur Wiener Zeitung, ist am NGP 2009 sind u.a. folgende Maßnahmen zur Erhaltung 5.5.2012 in Kraft getreten. Die wesentlichen Neuerungen des guten mengenmäßigen Zustands angeführt. gegenüber dem AP Nitrat 2008 betreffen die Klarstel- lung der Düngeverbotszeiträume für Ackerfl ächen, eine Änderung der Defi nition „schneebedeckte Böden“, das Verbot der Düngerausbringung zur Maisstrohrotte ab 2017 und eine Aufzeichnungsverpfl ichtung (betriebs- bzw. kulturartenbezogen) ab 2015. • Fortführung ÖPUL – derzeit Arbeit an neuem Programm • Beratungsinitiativen und Forschungsarbeiten im Bereich Landwirtschaft • Verwendungsbeschränkungen für PSM in Schongebiets- verordnungen gemäß § 34 WRG 1959 auf Basis der Ergebnisse von Geo-Pearl und Messprogrammen • Verwendungsbeschränkungen für PSM in Wasser- schongebieten im Rahmen der Zulassung: Änderung der Zulassungsbestimmungen betreffend Terbuthylazin (Mais – ausgenommen Saatmais) und Metazachlor (Raps – Ausnahme Kohlgemüse) 10 NNationalerationaler GGewässerbewirtschaftungsplanewässerbewirtschaftungsplan - RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen iimm BBereichereich GGrundwasserrundwasser

• Mit der Richtlinie 2009/128/EG vom 21. Oktober 2009 über einen Aktionsrahmen der Gemeinschaft für den nachhaltigen Einsatz von Pestiziden wurde ein Rah- men für eine nachhaltige Verwendung von Pestiziden geschaffen. Aufgrund der Grundlage landesgesetzlicher Ermächtigungen hat die Landesregierung, wenn es zum Schutz des Lebens oder der Gesundheit von Menschen oder der Umwelt oder zur Umsetzung des Rechts der EU erforderlich ist, durch Verordnung das Verwenden von PSM zum Schutz der aquatischen Umwelt bzw. zum Schutz von Trinkwasserversorgungen zu beschränken. • Fortführung Altlastensanierung • Im Bereich Regionalplanung liegen Entwürfe für Re- gionalprogramme zum Schutz der GWkörper von Graz bis Bad Radkersburg sowie zum Schutz der steirischen Tiefengrundwässer vor. Ersteres dient der Sicherung und Erhaltung des guten Zustands der GWvorkommen, indem das Wasservorkommen für Zwecke der Trinkwasserge- bisher gesetzten und noch andauernden Maßnahmen zu winnung gewidmet wird und grundsätzliche Rahmenbe- beurteilen sein, um zu entscheiden, inwiefern die Maßnah- dingungen für die land- und forstwirtschaftliche Boden- men fortzuführen bzw. erforderlichenfalls zu modifi zieren nutzung (z.B. zur Abgrenzung der Bewilligungspfl icht sind. Beim Aufbau des Maßnahmenprogramms für den gemäß § 32 WRG 1959) festgelegt werden. Überdies NGP 2015 soll auch eine klarere Unterscheidung zwischen werden für einen Teil des Gebiets Schongebietsanordnun- grundlegenden und ergänzenden Maßnahmen eine Berück- gen getroffen. Ziel des zweiten Verordnungsentwurfs ist sichtigung fi nden. die Sicherung der Qualität und Quantität der TiefenGW, indem diese der öffentlichen Trinkwasserversorgung und Trinkwassernotversorgung im Katastrophenfall gewidmet Literatur/Folien werden. Dafür werden Gesichtspunkte zur Handhabung VOGL, 2001: Der neue Ordnungsrahmen für Maßnahmen der Gemein- insbesondere der Bestimmungen der §§ 10, 21 und 21a schaft im Bereich der Wasserpolitik – die rechtliche Umsetzung der WRG 1959 bei der Erschließung und Nutzung des Tie- Wasserrahmenrichtlinie in Österreich, Österreichische Wasser- und fenGW festgelegt. Abfallwirtschaft, Heft 5/6, Jahrgang 53, Mai/Juni 2001, Seite 111. FENZ und KOLLER-KREIMEL, 2013: Umsetzung 1. NGP, Vortrag anlässlich des Runden Tischs am 28.11.2013. Vorarbeiten zum NGP 2015 FENZ und KOLLER-KREIMEL, 2013: IST-Bestandsanalyse 2013 - Derzeit erfolgt eine Überprüfung bzw. Aktualisierung der Ausblick auf Arbeiten zu NGP 2015, Vortrag anlässlich des Runden Ist-Bestandsanalyse 2004. Dabei wird die Wirkung der Tischs am 28.11.2013. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 11 – 14 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Rechtliche Rahmenbedingungen und Grenzen des Vertragswasserschutzes Tatjana Dworak1*

wenn der Schutz der Wasserversorgung dies gestattet oder Zusammenfassung erfordert4. In der Regel werden Wasserversorgungsanlagen durch Zum Schutz der allgemeinen Wasserversorgung kann der behördliche Festlegung eines Schutzgebietes und behörd- Landeshauptmann5 gemäß § 34 Abs 2 WRG mittels Ver- liche Anordnungen gemäß § 34 Abs 1 Wasserrechtsgesetz ordnung ein zu bezeichnendes Einzugsgebiet als Schon- 1959 vor Verunreinigung bzw Beeinträchtigung ge- gebiet bestimmen und wassergefährdende Maßnahmen schützt. Es besteht jedoch generell Einvernehmen darü- einer Bewilligungs- oder Anzeigepfl icht unterwerfen bzw. ber, dass der Schutz von Wasserversorgungsanlagen auch bestimmte Maßnahmen gänzlich oder teilweise verbieten im Rahmen von privatrechtlichen Vereinbarungen erfol- oder die Durchführung nur in bestimmter Weise zulassen gen kann. Der Schutz durch privatrechtliche Vereinbarun- (Schongebietsverordnung). gen wird als Vertragswasserschutz bezeichnet. Während Festgehalten werden kann also: Der Schutz von Wasserver- die fachliche Ausgestaltung des Vertragswasserschutzes sorgungsanlagen erfolgt im engeren Umgebungsbereich der oft diskutiert wird, fehlt bisher eine detaillierte Ausein- Wasserfassung durch die Festlegung eines Schutzgebietes andersetzung mit dem erforderlichen und zweckmäßigen mittels Bescheid. Regelmäßig erfolgt eine Unterteilung rechtlichen Inhalt solcher Vereinbarungen. in ein engeres und ein weiteres Schutzgebiet oder zum Beim Wasserverband Umland Graz wird der Schutz Beispiel in die Zonen I und II. Innerhalb der festgelegten der Wasserversorgungsanlagen zukünftig durch den Schutzgebiete gelten bestimmte Beschränkungen für die Vertragswasserschutz gewährleistet. Es wurden mit Bewirtschaftung von Grundstücken und die Errichtung allen vom Schutzgebiet betroffenen Grundstückseigen- bestimmter Anlagen. Mittels Verordnung kann sofern erfor- tümern entsprechende privatrechtliche Vereinbarungen derlich über das Schutzgebiet hinaus ein größerer Bereich abgeschlossen. Die dabei gewonnenen Erfahrungen als Schongebiet festgelegt und können Bewilligungs- und hinsichtlich des Inhaltes solcher Vereinbarungen werden Anzeigepfl ichten bzw sonstige Ge- und Verbote vorgesehen nachfolgend dargestellt. werden. Schlagwörter: Wasserversorgungsanlagen, Schutzge- Dieser Beitrag widmet sich im Folgenden der Festlegung biete, Schutzgebietsbescheide, privatrechtliche Verein- von Schutzgebieten und Vorschreibung von Anordnungen barungen, Wasserverband Umland Graz mittels Schutzgebietsbescheid und deren Ersatz durch den Vertragswasserschutz. In den Schongebieten wird der Ver- Einleitung tragswasserschutz regelmäßig schon deshalb ausscheiden, weil behördliche Bewilligungs- und Anzeigepfl ichten nicht Gemäß § 34 Abs 1 Wasserrechtsgesetz 1959 (WRG) vertraglich geregelt werden können; derartige Pfl ichten kann zum Schutze von Wasserversorgungsanlagen gegen können nur durch Verordnung oder Gesetz normiert werden. Verunreinigung oder gegen eine Beeinträchtigung ihrer Ergiebigkeit die zur Bewilligung dieser Anlagen zuständige Wasserrechtsbehörde2 durch Bescheid Schutzgebietsbescheide • besondere Anordnungen über die Bewirtschaftung oder Schutzgebietsbescheide sind nicht Bestandteil der für die sonstige Benutzung von Grundstücken und Gewässern Wasserversorgung erteilten wasserrechtlichen Bewilligung. treffen, Voraussetzung für die Erlassung eines Schutzgebietsbe- • die Errichtung bestimmter Anlagen untersagen und 2 Zuständige Behörde bei nicht bewilligungspfl ichtigen Wasserversor- • entsprechende Schutzgebiete bestimmen. gungsanlagen ist die Bezirksverwaltungsbehörde. Keiner Bewilligung Darüber hinaus kann die Behörde den Betrieb bestehender bedürfen Nutzungen des Grundwassers durch den Grundeigentümer Anlagen und Unternehmungen im notwendigen Ausmaß für den notwendigen Haus- und Wirtschaftsbedarf, wenn die Förderung einschränken3. Derartige Bescheide werden Schutzge- durch handbetriebene Pump- oder Schöpfwerke erfolgt oder wenn die bietsbescheide genannt. Die besonderen Anordnungen Entnahme in einem angemessenen Verhältnis zum eigenen Grund steht. sind tunlichst gleichzeitig in jenem Bescheid, mit dem die 3 Dies erst nach Anhörung der gesetzlichen Interessensvertretungen. wasserrechtliche Bewilligung für die zu schützende Anlage 4 § 34 Abs 1 letzter Satz WRG. erteilt wird, zu treffen. Eine gesonderte Festlegung ist jedoch 5 In bestimmten Fällen der Bundesminister für Land- und Forstwirtschaft, zulässig. Die Änderung solcher Anordnungen ist zulässig, Umwelt und Wasserwirtschaft; siehe § 34 Abs 2a WRG.

1 Rechtsanwältin, Eisenberger & Herzog Rechtsanwalts GmbH, offi ce Graz: Hilmgasse 10, A-8010 GRAZ, offi ce Wien: Wienerbergstraße 11, A-1100 WIEN * Ansprechpartner: Dr. Tatjana Dworak, [email protected] 12 RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen uundnd GGrenzenrenzen ddeses VVertragswasserschutzesertragswasserschutzes scheides ist aber immer das Vorliegen einer wasserrechtlich digung ist eine Beschwerde an das Verwaltungsgericht14 genehmigten Wasserversorgungsanlage6. Schutzgebiets- nicht zulässig. Es kann nur ein Antrag beim örtlich zustän- bescheide enthalten – neben der Festlegung des Schutz- digen Landesgericht gestellt werden, das dann über die gebietes – Anordnungen, die im öffentlichen Interesse an Entschädigung entscheidet. einer einwandfreien Wasserversorgung erlassen werden7. Die Anordnungen sind daher Gegenstand amtswegiger Der Vertragswasserschutz Ermittlungen. Die Anordnungen sind von Amts wegen oder über Antrag zu ändern, wenn sie nicht mehr erforderlich sind oder der Schutz nicht ausreichend ist. In diesen Fällen Allgemeines ist die Behörde verpfl ichtet, die Anordnungen entweder Nach herrschender Auffassung15 besteht die Möglichkeit, zu lockern oder zu verschärfen. § 34 Abs 1 WRG ist näm- Wasserversorgungsanlagen auch durch privatrechtliche lich der Grundsatz der Eingriffsminimierung immanent. Vereinbarungen zu schützen (sogenannter Vertragswasser- Anordnungen im Sinne dieser Gesetzesstelle sollen nur schutz). Die Behörde hat nämlich nur insoweit bescheidmä- in dem Ausmaß getroffen werden, in dem sie im öffentli- ßig einzuschreiten, als dies „zum Schutze von Wasserver- chen Interesse an einer einwandfreien Wasserversorgung sorgungsanlagen“ erforderlich ist. Wenn die Sicherstellung erforderlich sind.8 der Wasserversorgung auf andere Weise gewährleistet ist, Schutzgebietsbescheide richten sich an die Eigentümer der nämlich durch privatrechtliche Vereinbarungen, bedarf es innerhalb der Schutzzone gelegenen Grundstücke. Schutz- keiner behördlichen Anordnungen. In der Regierungsvor- gebietsbescheiden kommt dingliche Wirkung zu. Diese lage zur Novelle BGBl I 82/200316, mit dem allerdings nur dingliche Wirkung hat zur Folge, dass jeder Eigentümer die Überschrift zu § 34 WRG geändert wurde, wird zum der davon betroffenen Grundstücke die Wirkung gegen sich Vertragswasserschutz ausgeführt: gelten lassen muss.9 Schutzgebietsbescheide werden also „Sollte der notwendige Schutz – zB. künftig auch in Form durch einen Eigentümerwechsel nicht berührt.10 Die sich von ergänzenden Maßnahmen – allerdings ohnehin bereits daraus ergebenden Rechte und Pfl ichten (Beschränkungen, auf andere Weise (etwa durch vertragliche Regelung zwi- Entschädigung) gehen automatisch auf den jeweiligen schen dem Wasserberechtigten und den Betroffenen über Rechtsnachfolger im Eigentum des Grundstückes über. entsprechende Bewirtschaftungsformen) sichergestellt Aus diesem Grunde sind die sich aus den bescheidmäßigen werden, steht das WRG 1959 einer derartigen Lösung nicht Anordnungen ergebenden Beschränkungen auf Antrag der entgegen, da in diesem Fall davon ausgegangen werden Wasserrechtsbehörde im Grundbuch ersichtlich zu machen. kann, dass kein unmittelbarer behördlicher Handlungsbe- Die Ersichtlichmachung dient dazu, allfällige Erwerber darf zur amtswegigen Anordnung von Maßnahmen gemäß eines Grundstückes auf die bestehenden Beschränkungen § 34 WRG 1959 besteht. Auch im Fall einer vertraglichen hinzuweisen. Vorgehensweise ist die frühzeitige Kooperation mit der Für die Eigentümer der vom Schutzgebiet betroffenen Wasserrechtsbehörde erforderlich, damit Art und Umfang Grundstücke bedeuten die bescheidmäßigen Anordnungen der zum Schutz der Wasserversorgung erforderlichen Maß- eine Einschränkung in der freien Verfügungsmacht über nahmen hinreichend abgeklärt werden kann.“ ihre Grundstücke. Sie können sich sowohl gegen die Ein- Während die technische Ausgestaltung des Wasserschutzes beziehung in das Schutzgebiet als auch gegen die einzelnen ausreichend diskutiert wird, hat sich die Literatur noch nicht Anordnungen zur Wehr setzen.11 Sie können zum Beispiel näher mit der rechtlichen Ausgestaltung des Vertragswasser- vorbringen, dass einzelne Anordnungen für den Schutz der schutzes und deren Problemen beschäftigt. Es handelt sich Wasserversorgungsanlage nicht notwendig sind. um rechtliches „Neuland“. Bei der Ausgestaltung der Ver- Gemäß § 34 Abs 4 WRG sind diejenigen, die ihre Grundstü- einbarungen über den Vertragswasserschutz bedarf es aber cke nicht auf die Art oder in dem Umfang nutzen können, besonderer Vorsicht. Im Rahmen des Vertragswasserschut- wie es ihnen auf Grund bestehender Rechte zusteht, dafür zes müssen sämtliche Wirkungen, die sonst der Bescheid vom Wasserberechtigten angemessen zu entschädigen (§ entfaltet bzw im Gesetz geregelt sind, bedacht werden. Es 117 WRG).12 Ein Entschädigungsanspruch setzt eine Ein- bedarf zB einer Bestimmung über den Rechtsübergang, der schränkung in der bisherigen Nutzung des Grundes durch aufgrund der dinglichen Wirkung des Bescheides sonst auto- die Anordnungen und die Rechtmäßigkeit dieser Nutzung matisch erfolgt. Ebenso ist konkret zu vereinbaren, wann die voraus.13 Gegen eine bescheidmäßig festgelegte Entschä- Vereinbarung in Kraft treten soll; Bescheide entfalten ihre Wirkungen mit Eintritt der Rechtskraft. Nachfolgend wird aufgrund der – im Zusammenhang mit dem vertraglichen 6 Bzw das Vorhandensein einer bewilligungsfreien Wasserversorgungs- Schutz der Brunnen des Wasserverbandes Umland Graz anlage. gewonnenen – Erfahrungen der notwendige und sinnvolle 7 Siehe zB VwGH 28.04.2005, 2004/07/0197. Inhalt von derartigen Vereinbarungen dargelegt. 8 VwGH 22.04.2010, 2008/07/0099. 14 9 VwGH 21.06.2007, 2005/07/0086. Bis 31.12.2013 Berufung an die Berufungsbehörde. Mit der am 01.01.2014 in Kraft getretenen Verwaltungsgerichtsbarkeits-Novelle 10 Siehe VwGH 28.05.1991, 90/07/0123. 2012 geht der Rechtszug zum Verwaltungsgericht. 11 VwGH 22.04.2010, 2008/07/0099. 15 Siehe zB Oberleitner/Berger, WRG3, § 34 Rz 18 mit Hinweis auf Grab- 12 Siehe auch VwGH 27.06.2013, 2010/07/0205. mayr/Rossmann. 13 VwGH 30.11.1967, 1523/66. 16 RV 121 BlgNR 22. GP, 11. RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen uundnd GGrenzenrenzen ddeses VVertragswasserschutzesertragswasserschutzes 13

Bisheriger Verfahrensablauf Sofern die Festlegung der Schutzzone in der Vereinbarung Beim Wasserverband Umland Graz wurden im Zuge der selbst erfolgt, ist zu beachten, dass nachträgliche Änderun- Erweiterung der bestehenden Wasserversorgungsanlagen gen möglich bleiben. Die Ausdehnung der Schutzgebiete um zwei Brunnen erstmalig mit allen vom Schutzgebiet kann sich aufgrund neuer Erkenntnisse nachträglich ändern. betroffenen Grundstückseigentümern privatrechtliche Durch die Änderung können bestimmte Grundstücke aus Vereinbarungen abgeschlossen. Der Schutz der Wasserver- dem Schutzgebiet herausfallen. Es muss also möglich sorgungsanlagen erfolgt also durch Vertragswasserschutz. sein, die Vereinbarung mit diesen Grundstückseigentü- Konkret ging es aber nicht nur darum, die neuen Brunnenan- mern aufzukündigen. Es kann auch ein Mechanismus lagen zu schützen, sondern auch die schon bestehenden. Für für das automatische Außerkrafttreten der Vereinbarung diese gab es bereits Schutzgebietsbescheide. Der Wasser- vorgesehen werden, wenn das Schutzgebiet (zum Beispiel verband Umland Graz hatte im Jahr 2005 die Lockerung der durch einen gemeinsam bestimmten Sachverständigen) in diesen Bescheiden getroffenen Anordnungen beantragt. abgeändert wird. Die im Bescheid enthaltenen strengen Anordnungen waren nicht mehr erforderlich, sie führten aber natürlich zu hohen Anordnungen und ihre Abänderung Entschädigungszahlungen. Die Grundstückseigentümer Beim Vertragswasserschutz muss vorab (sachverständig) sprachen sich im Verfahren gegen die Lockerung aus. Nach eruiert werden, welche Bewirtschaftungseinschränkungen, achtjähriger Verfahrensdauer konnte der „Streit“ beigelegt Bauverbote usw für das konkrete Schutzgebiet erforderlich werden. sind. Es empfi ehlt sich, diese Beschränkungen möglichst Hinzuweisen ist darauf, dass bei Redaktionsschluss zu die- detailliert in die Vereinbarung aufzunehmen, um späte- sem Artikel zwar die Vereinbarungen mit den betroffenen ren Auslegungsschwierigkeiten keinen Platz zu lassen. Grundstückseigentümern alle unterfertigt waren. Allerdings Gleichzeitig mit den vereinbarten Beschränkungen sollten lag die wasserrechtliche Bewilligung für die zwei neuen entsprechende Kontrollmechanismen festgelegt werden. Brunnen noch nicht rechtskräftig vor; die Schutzgebiets- Ein solcher Kontrollmechanismus kann zum Beispiel in der bescheide für die bestehenden Brunnen wurden ebenfalls Aufzeichnungspfl icht über die verwendeten Düngermittel noch nicht rechtskräftig abgeändert. und die Mengen bestehen. Im Laufe der Zeit können Änderungen der Beschränkungen Zur Festlegung des Schutzgebietes erforderlich werden. Bei bescheidmäßigen Anordnungen Grundsätzlich wird die erforderliche Ausdehnung eines hat die Behörde diesfalls die Anordnungen zu lockern Schutzgebietes um eine Wasserversorgungsanlage durch oder zu verschärfen. Die Vereinbarung sollte ebenfalls Amtssachverständige erhoben und im Bescheid festgelegt eine Möglichkeit enthalten, die einmal vereinbarten Be- bzw genau bezeichnet. Nun stellt sich die Frage, ob es mög- schränkungen wieder abändern zu können. Einvernehm- lich ist, die Lage des Schutzgebietes auch zu vereinbaren. liche Änderungen sind immer zulässig, doch stellt dies Diese Frage ist grundsätzlich mit Ja zu beantworten. Denn zumeist wieder einen großen Aufwand dar, da alle wieder sobald vertraglich mit allen Eigentümern der Grundstücke, an den „Verhandlungstisch“ müssen. Es können daher in die in einer sachverständig geprüften Schutzzone liegen, der Vereinbarung bestimmte Mechanismen für die Abän- eine Vereinbarung über die erforderlichen Beschränkun- derung vorgesehen werden. Zum Beispiel können sich die gen abgeschlossen wurde, sind behördliche Anordnungen Vertragsparteien darauf einigen, dass bei beabsichtigter entbehrlich. Es empfi ehlt sich jedoch, die durch einen Änderung ein gemeinsamer Sachverständiger zu bestellen privaten Sachverständigen vorgeschlagene Ausdehnung ist, der feststellt, welche konkreten Beschränkungen noch des Schutzgebietes (und in der Folge auch die vereinbarten oder nicht mehr erforderlich sind. An diese Feststellung sind Bewirtschaftungseinschränkungen) mit der Behörde bzw die Vertragsparteien gebunden. Natürlich haben Änderungen ihren Amtssachverständigen zu akkordieren, sodass weitere der Beschränkungen auch auf die Höhe der Entschädigung behördliche Festlegungen nicht erforderlich sind. Auswirkungen. Es ist daher in der Vereinbarung dafür Vor- sorge zu tragen, dass die Entschädigung bei Änderung der Rechtlich fraglich ist, ob das Schutzgebiet mittels Bescheid Beschränkungen angepasst werden kann. Dies kann auch festgelegt, die konkreten Beschränkungen jedoch verein- durch einen gemeinsam zu bestellenden Sachverständigen bart werden können. Eine bescheidmäßige Festlegung des erfolgen. Schutzgebietes kann insbesondere dann geboten sein, wenn mit einzelnen vom Schutzgebiet betroffenen Grundstücksei- An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass behördliche gentümern keine Einigung gefunden werden kann. In diesem Anordnungen immer den Vereinbarungen vorgehen müssen. Fall empfi ehlt es sich, das Schutzgebiet mittels Bescheid Die Behörde darf bei bestehendem Vertragswasserschutz für alle festzulegen, Anordnungen wären nur jenen Grund- nur insoweit tätig werden, als dies zum Schutze einer Was- stückseigentümern gegenüber bescheidmäßig vorzuschrei- serversorgungsanlage notwendig ist. Gelangt die Behörde ben, mit denen keine Vereinbarung abgeschlossen wurde (bzw ihre Amtssachverständigen) zur Auffassung, dass die (dies gilt natürlich nur insoweit der vertragliche Schutz für getroffenen Vereinbarungen für den Schutz der Wasserver- die Gewährleistung einer einwandfreien Wasserversorgung sorgungsanlage nicht ausreichen, kann sie ergänzende oder ausreicht). Die Zulässigkeit dieser Vorgehensweise erscheint andere Anordnungen bescheidmäßig vorschreiben. Sofern möglich, da sich jeder Grundstückseigentümer gegen die solche bescheidmäßigen Anordnungen erfolgen, kann die Einbeziehung wehren kann. Vereinbarung nur subsidiär gelten. 14 RRechtlicheechtliche RRahmenbedingungenahmenbedingungen uundnd GGrenzenrenzen ddeses VVertragswasserschutzesertragswasserschutzes

Dingliche Wirkung / Rechtsnachfolger bescheid weiterhin gilt. Die Vereinbarung muss daher der Schutzgebietsbescheide haben dingliche Wirkung. Sie Behörde vorgelegt werden, die dann auf Basis dieser die vorliegenden Bescheide aufheben oder abändern kann bzw gehen automatisch auf den jeweiligen Rechtsnachfolger 17 über. Privatrechtliche Vereinbarungen binden grundsätzlich muss. Soweit ein vertraglicher Schutz besteht, bedarf es näm- nur die Vertragsparteien. In die Vereinbarung ist daher eine lich keiner gesonderten bescheidmäßigen Festlegungen mehr. eigene Rechtsnachfolgeklausel aufzunehmen. Der jeweilige Die jeweiligen Vereinbarungen sollten auf die Dauer des Grundstückseigentümer ist zu verpfl ichten, die Vereinba- rechtmäßigen Bestandes der jeweiligen Wasserversorgungs- rung auf allfällige Rechtsnachfolger zu überbinden. Es anlage abgeschlossen werden. Wie oben schon ausgeführt, empfi ehlt sich auch die Aufnahme einer Verpfl ichtung zur sollten jedoch Änderungen möglich bleiben. Bekanntgabe einer eingetretenen Rechtsnachfolge. Für den jeweils Wasserberechtigten ist der Rechtsübergang insofern Entschädigung von Bedeutung, als die Entschädigung ab der Übertragung Nach § 34 Abs 4 WRG sind diejenigen, die aufgrund der des Eigentums dem neuen Eigentümer gebührt. Anordnungen ihre Grundstücke oder Anlagen oder ein Im Übrigen empfi ehlt sich die Aufnahme einer Verpfl ichtung Nutzungsrecht im Sinne des Grundsatzgesetzes 1951 über zur Überbindung der Anordnungen an allfällige Pächter oder die Behandlung der Wald- und Weidenutzungsrechte sowie sonstige Nutzungsberechtigte. Zwar haftet der jeweilige Ei- besonderer Felddienstbarkeiten nicht auf die Art oder in gentümer als Vertragspartner für die Einhaltung der getroffe- dem Umfang nutzen können, wie es ihnen aufgrund be- nen Anordnungen. Eine gesonderte Bestimmung verdeutlicht stehender Rechte zustünde, angemessen zu entschädigen. den Grundstückseigentümern aber diese Verpfl ichtung. Ein Entschädigungsanspruch nach § 34 Abs 4 WRG setzt eine Einschränkung in der bisherigen Nutzung des Grundes Inkrafttreten der Vereinbarungen und Dauer durch die behördliche Maßnahme und die Rechtmäßigkeit 18 Die bescheidmäßige Festlegung eines Schutzgebietes und dieser Nutzung voraus. Bei einer erst in Aussicht genom- die Vorschreibung von Anordnungen setzen das Vorliegen menen Nutzung besteht – solange nicht alle erforderlichen Bewilligungen für die beabsichtigte Nutzung vorliegen – einer rechtskräftig bewilligten Wasserversorgungsanlage 19 voraus. Das Schutzgebiet und die Anordnungen gelten mit kein Entschädigungsanspruch. Eintritt der Rechtskraft des Schutzgebietsbescheides. Beim Vor Abschluss der privatrechtlichen Vereinbarung ist daher Vertragswasserschutz bedarf es einer genauen Regelung, zu prüfen, inwieweit der jeweilige Grundstückseigentümer wann die Vereinbarung in Kraft treten soll. Zu vereinbaren sein Grundstück nicht mehr – wie bisher rechtlich zulässig ist, dass die vereinbarten Beschränkungen erst mit der – benützen kann. Im Ausmaß der Beschränkung ist er zu rechtskräftigen wasserrechtlichen Bewilligung der Was- entschädigen. Eine reine Wertminderung ist jedoch nicht serversorgungsanlage Geltung erlangen. Dies kann in Form entschädigungsfähig.20 Regelmäßig empfi ehlt es sich, auch einer aufschiebenden Bedingung erfolgen. die Entschädigungsbeträge für die jeweiligen Beschrän- Insbesondere bei landwirtschaftlichen Bewirtschaftungs- kungen von einem Sachverständigen feststellen zu lassen. einschränkungen spielt die zeitliche Komponente und das Da die Vereinbarungen über lange Zeit Geltung haben kön- Inkrafttreten der Vereinbarung eine große Rolle. Es kann zu nen, sollte eine Wertsicherung vereinbart werden. Gebräuch- unverhältnismäßigen Einschränkungen des Grundstücksei- lich für die Wertsicherung ist die Heranziehung des von der gentümers führen, wenn beispielsweise die wasserrechtliche Statistik Austria verlautbarten Verbraucherpreisindex (VPI). Bewilligung kurz vor der Ernte rechtskräftig wird, damit Es kann aber auch ein anderer Index vereinbart werden. die Bewirtschaftungseinschränkungen Geltung erlangen, das Grundstück aber mit einer nach der Vereinbarung nicht Schlussbemerkung und Ausblick zulässigen Kultur bepfl anzt ist. In diesem Fall müsste der Derzeit wird vom Vertragswasserschutz selten Gebrauch ge- Grundstückseigentümer die unzulässige Kultur unverzüg- macht. Der Grund dafür dürfte darin liegen, dass die vertragliche lich (womöglich noch vor Erlangung der Reife) entfernen. Ausgestaltung solcher Vereinbarungen durchaus komplex sein Um dies zu verhindern können „Bewirtschaftungsjahre“ kann. Regelmäßig wird daher eine behördliche Festlegung des oder „Bewirtschaftungsperioden“ festgelegt werden, mit Schutzgebietes und Vorschreibung von Anordnungen bevorzugt. deren Beginn die Beschränkungen frühestens gelten (zum Beispiel kann der Zeitraum 01.03. bis 28. bzw 29.02. als Die Möglichkeiten des Vertragswasserschutzes sollten aber Bewirtschaftungsjahr festgelegt werden, die Vereinba- nicht unterschätzt werden. Er bietet eine fl exible Gestaltungs- rung gilt dann ab der rechtskräftigen wasserrechtlichen möglichkeit des Wasserschutzes. Zudem können damit langwie- Bewilligung, die Bewirtschaftungseinschränkungen sind rige Verfahren vor Behörden und Gerichten vermieden werden. jedoch frühestens ab dem nächsten Bewirtschaftungsjahr Häufi g ist außerhalb der formellen Verfahren auch einfacher eine einzuhalten). Die Einhaltung ab Beginn des nächsten Be- Einigung zu erzielen. Es empfi ehlt sich daher in jedem Fall vor wirtschaftungsjahres ist natürlich nur insoweit möglich, als Erlassung eines Schutzgebietsbescheides einen Einigungsver- der Wasserschutz dadurch nicht gefährdet wird. such mit den Grundstückseigentümern zu unternehmen.

Eine Besonderheit stellen jene Fälle dar, bei denen der Ver- 17 tragswasserschutz für bestehende Wasserversorgungsanlagen Vgl § 34 Abs 1 letzter Satz WRG. nachträglich eingeführt wird und es bereits rechtskräftige 18 VwGH 27.10.1066, 745/66; 30.11.1967, 1523/66. Schutzgebietsbescheide gibt. Hier genügt der Abschluss der 19 VwGH 22.05.1984, 83/07/0345. Vereinbarungen nicht, da der rechtskräftige Schutzgebiets- 20 VwGH 22.05.1984, 83/07/0354; 12.06.1984, 81/07/0228. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 15 – 18 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Rechtliche Ansprüche auf Grund von Bewirtschaftungseinschränkungen in wasserrechtlich besonders geschützten Gebieten Harald Rossmann1*

festzulegenden Grenzwerten bestehende Regelungsdefi zit Zusammenfassung zu schließen. Bei den Regelungen für die Rechtsansprüche der Betrof- Im Zusammenhang mit meiner heutigen Themenstellung vor fenen von Bewirtschaftungsbeschränkungen trifft das allem von Bedeutung sind die im § 33f WRG vorgesehenen WRG eine Differenzierung zwischen Sanierungs- und Maßnahmen zur Verbesserung der Qualität des Grundwas- Schutz/Vorsorgemaßnahmen. sers, Regionalprogramme nach § 55g, die Regelungen zum Während Beschränkungen aufgrund behördlicher Sa- Schutz von Wasserversorgungsanlagen und zur Sicherung nierungsanordnungen nicht entschädigungsfähig sind, der künftigen Wasserversorgung sowie zum Schutz von sind derartige Beschränkungen zum Schutz bestehender Heilquellen und Heilmooren (§§ 34, 35 und 37 leg.cit.). Wasserversorgungsanlagen, zum Schutz der allgemeinen Wasserversorgung sowie zur Sicherung der künftigen Allgemeine Zielvorgaben für die Wasserversorgung und zum Schutz von Heilquellen und Heilmooren zu entschädigen. Gewässerreinhaltung (§ 30 WRG) Voraussetzungen dafür sind, dass die Nutzungsmöglich- Nach § 30 Abs.1 leg.cit. sind alle Gewässer einschließlich keit von Grundstücken durch die Schutzanordnungen des Grundwassers im Rahmen des öffentlichen Interesses beeinträchtigt wird und eine Nutzung rechtmäßig aus- und nach Maßgabe der folgenden Bestimmungen so rein- geübt wird. Eine rechtmäßige Nutzung liegt entweder zuhalten und zu schützen ….. Z.5 dass eine Verbesserung dann vor, wenn sie – wie etwa idR in der Landwirtschaft der aquatischen Umwelt, u.a. durch spezifi sche Maßnah- – bewilligungsfrei erfolgt oder die dafür erforderlichen men zur schrittweisen Reduzierung von Einleitungen, Bewilligungen vorliegen. Emissionen und Verlusten von gefährlichen Schadstoffen gewährleistet wird. Einleitung Insbesondere ist Grundwasser sowie Quellwasser so reinzuhalten, dass es als Trinkwasser verwendet werden Mit dem durch die WRG-Novelle 1959 eingefügten dritten kann. Grundwasser ist weiters so zu schützen, dass eine Abschnitt des WRG unter der Marginalrubrik „Von der schrittweise Reduzierung der Verschmutzung des Grund- nachhaltigen Bewirtschaftung, insbesondere vom Schutz wassers und Verhinderung der weiteren Verschmutzung und der Reinhaltung der Gewässer“ wurde ein System von sichergestellt wird. Vorschriften zur Gewässerreinhaltung implementiert, dass einerseits allgemeine Zielvorgaben für den Gewässerschutz festlegt, andererseits aber auch konkrete Maßnahmen und Programm zur Verbesserung der Qualität Vorsorgeinstrumentarien im Rahmen der wasserwirtschaft- von Grundwasser (§ 33f) lichen Planung regelt. Das WRG sieht für die Grundwassersanierung ein mehrstu- Der Bogen reicht dabei von der Normierung einer jedermann fi ges Modell vor, das sich vor allem an der Freiwilligkeit treffenden Sorgfaltspfl icht zur Reinhaltung der Gewässer der zu treffenden Maßnahmen orientiert. über schutzspezifi sche Bewilligungstatbestände bis hin Nach Festlegung eines allgemeinen Rahmens für die freiwil- zur Emissionsbegrenzung und Maßnahmen zur Immissi- ligen Maßnahmen durch Verordnung des Bundesministers onsbeschränkung. für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirt- Durch die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie der EU schaft hat in einem nächsten Schritt der Landeshauptmann (WRRL) wurde das Schutzinstrumentarium noch verfeinert jene Gebiete zu erheben und abzugrenzen, in denen die in und vor allem durch die Festlegung des Verschlechterungs- der Qualitätszielverordnung Chemie-Grundwasser (BGBl II verbotes und der Umweltziele für Oberfl ächengewässer 2010/98) festgelegten Schwellenwerte nicht nur vorüberge- und das Grundwasser auch auf eine immissionsseitig hend überschritten werden und diese als Beobachtungs- und tragfähige Grundlage gestellt. Mit der gesetzlichen Er- voraussichtliche Maßnahmengebiete evident zu halten. In mächtigung zur Erlassung von Qualitätszielverordnungen weiterer Folge ist – ebenfalls durch Verordnung – anzu- wurde das Gegenstück zu den bereits bestehenden Abwas- ordnen, dass jedermann, durch dessen Handlungen oder seremissionsverordnungen geschaffen, um mit diesem Unterlassungen die festgestellten Schadstoffe in das Grund- kombinierten Ansatz das bisher im Einzelfall bei den wasser gelangen können, verpfl ichtet ist, in zumutbarem und

1 NÖ Umweltanwaltschaft, Wiener Straße 54, A-3109 ST. PÖLTEN * Ansprechpartner: Univ.-Prof. Dr. Harald Rossmann, [email protected] 16 RRechtlicheechtliche AAnsprüchensprüche aaufuf GGrundrund vvonon BBewirtschaftungseinschränkungenewirtschaftungseinschränkungen iinn wwasserrechtlichasserrechtlich bbesondersesonders ggeschützteneschützten GGebietenebieten erforderlichem Umfang seine Anlagen zu überprüfen sowie anlagen gegen Verunreinigung oder gegen eine Beeinträch- Aufzeichnungen über den Anfall und die Verwendung von tigung ihrer Ergiebigkeit, bei nicht bewilligungspfl ichtigen Stoffen, in denen diese enthalten sind, zu führen, wenn die Wasserversorgungsanlagen die Bezirksverwaltungsbehörde Ursache der Schwellenwertüberschreitung anders nicht oder durch Bescheid besondere Anordnungen über die Bewirt- nur mit unzumutbarem Aufwand feststellbar ist. schaftung oder sonstige Benutzung von Grundstücken und Für voraussichtliche Maßnahmengebiete hat der Landes- Gewässern treffen, die Errichtung bestimmter Anlagen hauptmann mit Verordnung jene konkreten Maßnahmen untersagen und entsprechende Schutzgebiete bestimmen. bekanntzugeben, die zur Sanierung des Grundwassers er- Darüber hinaus kann – nach Anhörung der gesetzlichen forderlich sein werden. Innerhalb einer Frist von 3 Jahren ab Interessenvertretungen – auch der Betrieb bestehender Kundmachung dieser Verordnung können von Betroffenen Anlagen und Unternehmungen im notwendigen Ausmaß dem Landeshauptmann jene Grundstücke gemeldet werden, eingeschränkt werden. …. Die Änderung solcher Anord- auf denen entweder vom Landeshauptmann vorgeschlagene nungen ist zulässig, wenn der Schutz der Wasserversorgung freiwillige Maßnahmen vorgenommen werden oder dass dies gestattet oder erfordert. von den Grundstücken oder Anlagen keine grundwasserre- Schongebiete levanten Auswirkungen ausgehen. Diese Grundstücke und Anlagen sind – nach entsprechender Überprüfung – von Zum Schutz der allgemeinen Wasserversorgung kann der einer folgenden Maßnahmenverordnung auszunehmen. Landeshauptmann ferner mit Verordnung bestimmen, dass in einem näher zu bezeichnenden Teil des Einzugsgebietes Mit der nachfolgenden Maßnahmenverordnung werden (Schongebiet) Maßnahmen, die die Beschaffenheit, Ergie- sodann jene Nutzungsbeschränkungen oder Reinhaltemaß- bigkeit oder Spiegellage des Wasservorkommens zu gefähr- nahmen für die verbliebenen Gebiete verfügt und so lange den vermögen, vor ihrer Durchführung der Wasserrechts- aufrecht erhalten, bis der maßgebliche Schwellenwert ein behörde aufzuzeigen sind oder einer wasserrechtlichen Jahr lang unterschritten wird. Bewilligung bedürfen oder nicht oder nur in bestimmter Die nach einer Verordnung gemäß § 33f WRG verfügten Weise zulässig sind. Zugleich kann die wasserrechtliche Wirtschaftsbeschränkungen sind als Sanierungsmaßnah- Bewilligung für solche Maßnahmen an die Wahrung be- men, anders als die noch darzustellenden Eingriffe nach stimmter Gesichtspunkte gebunden werden. den §§ 34ff leg.cit. nicht entschädigungsfähig (so schon Derartige Maßnahmen sind verhältnismäßig und bei der Rossmann, Wasserrecht, Wine 1993, S. 148f). Sie beziehen Verhängung von Betretungsverboten nach Durchführung sich auf ein bereits verunreinigtes Grundwasser, während einer Interessenabwägung zu treffen. die o.a. Vorsorge- und Schutzmaßnahmen den Eintritt einer Grundwasserverunreinigung verhindern sollen. Schutzgebietsbescheide sind wasserpolizeiliche Anordnun- gen, die auch für bewilligungsfreie WV von Amts wegen Wasserwirtschaftliche Regionalprogramme (§ 55g) getroffen werden können (so auch VwGH 15.12.1972 Slg. 8334A und die Folgejudikatur sowie zum Amtswegigkeits- Zur Erreichung und Erhaltung der in den §§ 30a ff defi nier- prinzip VwGH 5.4.1979, Zl. 3102/78 und vom 12.12.1996, ten Umweltziele hat der Landeshauptmann nach Maßgabe Zl. 96/07/0036). Derartige Bescheide haben dingliche Wir- des Nationalen Gewässerbewirtschaftungsplanes in Umset- kung (so für viele Oberleitner, WRG, Wien 2011, S. 339 zung von konkreten Vorgaben (Maßnahmenverordnung des und VwGH 30.5.1969, Slg. 7581A). BMfLuF, UnWW) Regionalprogramme durch Verordnung für bestimmte Oberfl ächen- oder Grundwasserkörper oder Bei Anordnungen gemäß § 34 Abs.1 WRG und deren Teile derselben, Einzugs-, Quell- oder Überfl utungsgebiete Auswirkungen auf das Grundeigentum handelt es sich unbeschadet bestehender Rechte wasserwirtschaftliche Re- nicht um eine Enteignung, sondern um eine aus Gründen gionalprogramme erlassen. Inhaltlich orientiert sind diese des öffentlichen Wohls zulässige Eigentumsbeschränkung, Regionalprogramme an den mit 22. 12. 2012 außer Kraft die dem Eigentumsbegriff immanent ist (so auch VwGH getretenen wasserwirtschaftlichen Rahmenverfügungen. 27.9.2000, Zl. 2000/07/0228). Aus diesem Grund sind auch Zusätzlich sieht § 55g Abs.1 Z.4 auch vor, Programme hierauf die Enteignungsbestimmungen des 8. Abschnittes gemäß § 33f Abs.4 bis 6 leg.cit. zu erlassen, die wie in des WRG mangels Zwangsrechtscharakters nicht anzuwen- Pkt. 3 bereits ausgeführt, keine Entschädigungspfl icht für den (VwGH 19.10.1982, Zl. 82/07/0135). Die getroffenen Wirtschaftsbeschränkungen vorsehen. Im Hinblick darauf, Schutzanordnungen dürfen allerdings nach dem vom VwGH dass das wasserwirtschaftliche Planungsinstrument der in ständiger Rechtsprechung vertretenen Grundsatz der Ein- Regionalprogramme darüberhinaus von keinem Eingriff in griffsminimierung nur im unbedingt erforderlichen Ausmaß bestehende Rechte ausgeht, stellt sich dabei auch die Frage getroffen werden. einer allfälligen Entschädigungspfl icht nicht. In Durchbrechung der materiellen Rechtskraft sieht daher das WRG auch die Verpfl ichtung der Behörde vor, die Schutz von Wasserversorgungsanlagen Schutzanordnungen bezüglich des Schutzzweckes zu über- prüfen und ggf. anzupassen (so auch VwGH 23.9.2004, Zl. (Wasserschutzgebiete) nach § 34 WRG 2003/07/0098). Schutzgebiete Schongebietsverordnungen ermöglichen zusätzlich zu Nach § 34 Abs.1 leg.cit. kann die bewilligungszuständige Nutzungsbeschränkungen im allgemeinen Interesse an Wasserrechtsbehörde zum Schutz von Wasserversorgungs- einer (fl ächenhaften) Wasserversorgung auch Anzeige- und RRechtlicheechtliche AAnsprüchensprüche aaufuf GGrundrund vvonon BBewirtschaftungseinschränkungenewirtschaftungseinschränkungen iinn wwasserrechtlichasserrechtlich bbesondersesonders ggeschützteneschützten GGebietenebieten 17

Bewilligungspﬂ ichten sowie die Festlegung besonderer Durch die Neufassung des § 34 Abs.4 WRG durch die Schutzziele. WRG-Novelle 1990 mit dem o.a. Entfall der Wortfolge „wie bisher“ ist aber auch die Judikatur, die an der bisherigen Entschädigungsregelung für Nutzung für das Vorliegen eines Entschädigungsanspruches Beschränkungen in Schutz- und anknüpfte, wenn über die bisher bewilligte Nutzung hinaus eine vorhersehbare Weiterentwicklung dieser Nutzung auf Schongebieten noch nicht von einer Bewilligung gedeckte angrenzende Gemäß § 34 Abs.4 leg.cit. ist derjenige, der nach den o.a. Grundstücke (z.B. nach dem vorhersehbaren Abbau von Schutzbestimmungen seine Grundstücke und Anlagen oder Schottervorkommen) stattﬁ nden sollte, obsolet geworden. Einforstungsrechte nicht auf die Art oder in dem Umfang Das bedeutet etwa, dass nach der derzeitigen Rechtslage ein nutzen kann, wie es ihm aufgrund bestehender Rechte Entschädigungsanspruch des Grundeigentümers in diesen zusteht, dafür vom Wasserberechtigten angemessen zu Fällen nur dann besteht, wenn zum Zeitpunkt der Rechts- entschädigen. kraft der Schutzanordnungen die für die Weiterführung Zu entschädigen ist jede mögliche Nutzung, wenn sie recht- des Abbaues auf den künftigen Abbaufeldern erforderliche lich zulässig wäre oder nach den in Betracht kommenden Bewilligung bereits vorliegt. Materiengesetzen bewilligt ist. Anspruchsberechtigter auf Zuerkennung einer Entschädi- Bei landwirtschaftlich genutzten Grundstücken kommt es gung nach § 34 Abs.4 WRG ist lediglich der Grundeigen- daher nach Wegfall der Wortfolge „wie bisher“ durch die tümer. Daher gehören Servitutsberechtigte, Bestandnehmer WRG-Novelle 1990 nicht auf die zum Zeitpunkt der Schutz- und sonstige, an einer Liegenschaft dinglich oder obliga- anordnung aktuelle Kultur an, sondern es ist jede mögliche torisch Berechtigte nicht zum Parteienkreis im Entschädi- Nutzungsform (z.B. auch Erdbeerkultur, wenn sie aufgrund gungsverfahren, sondern werden vom Grundeigentümer der klimatischen und bodenbedingten Verhältnisse möglich mediatisiert (so auch VwGH 21.1.1992, Zl. 88/07/0083). wäre) bei der Entschädigungsbemessung zu berücksichtigen Diese Ausführungen gelten grundsätzlich auch für Wirt- (so auch OGH 16.2.1994, 10b1/94). schaftsbeschränkungen gemäß §§ 35 und 37 WRG. Zur Nicht entschädigungsfähig ist jedenfalls die bloße Minde- Sicherung der künftigen Wasserversorgung sowie zum rung des Verkehrswertes (so auch Oberleitner, a.a.O S. 341). Schutz von Heilquellen und Heilmooren. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 19 – 20 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Aktueller Stand der Gewässerschutzmaßnahmen im ÖPUL 2014 Thomas Rech1*

Das neue „Programm für die Entwicklung des ländli- Weiters leistet die Bezuschussung von Investitionen einen chen Raums“: Beitrag zur Verbesserung der Wasserqualität (z. B. Güllela- Grundsätzlich ist die Belastung von Grund- und Oberfl ä- gerraum) oder der Wiederherstellung bzw. dem Ausbau der chengewässern mit Nähr- und Schadstoffen in Österreich Schutzinfrastruktur (Rückhaltebecken, Wildbach). als gering einzuschätzen. In einigen Gebieten stellen die Inhalt des neuen Programms sind weiters der Ausbau und Reduktion von Stickstoff-, Phosphor- und Pfl anzenschutz- die Weiterentwicklung einschlägiger Bildungs- und Bera- mittelkonzentrationen, sowie der Schutz des Trinkwassers tungsangebote, sowie die Vertiefung der Zusammenarbeit vor Naturgefahren jedoch eine zentrale Herausforderung dar. zwischen VertreterInnen von Land-, Wasser- und Forstwirt- Der Schutz der Gewässer beruht auf zwei Säulen: schaft sowie von anderen betroffenen AkteurInnen. • Gesetzliche Bestimmungen: Wasserrechtsgesetz (insbe- Das ÖPUL 2015-2020: sondere Schongebietsverordnungen, Qualitätszielverord- Aufgrund der langen Verhandlungen der gemeinsamen Ag- nung Chemie Grundwasser), Pfl anzenschutzmittelgesetz rarpolitik der EU (GAP 2014-2020), wird das neue ÖPUL usw. erst ab dem Jahr 2015 in Kraft treten. • Freiwillige Maßnahmen insbesondere gefördert im Das ÖPUL enthält Maßnahmen mit Gewässerschutzwir- Rahmen des Programms für die Entwicklung des kung, die in jedem Bundesland angeboten werden, wie zB. ländlichen Raums: z.B. ÖPUL, Investitionsförderung für Spritzgeräte, Bildung und Beratung. • „Biologische Wirtschaftsweise“, Förderungsvoraus- setzungen bleiben weitgehend gegenüber ÖPUL 2007 Das Programm für die Entwicklung des ländlichen Raums unverändert. verfolgt im Rahmen des Agrarumweltprogramms ÖPUL einerseits einen fl ächendeckenden Ansatz zum Schutz von • „Begrünung von Ackerfl ächen“: noch nicht belasteten Gewässern und sieht andererseits • 2 Varianten: Anbau von Zwischenfrüchten oder System gezielte, regionale Maßnahmen in Gebieten mit erhöhten Immergrün (durchgehende Begrünung von allen Acker- Nähr- und Schadstoffkonzentrationen bzw. der Gefahr fl ächen mit Zwischenfrüchten und Hauptfrüchten) anderer stoffl icher Einträge vor. Da in erster Linie Grund- • „Verzicht auf ertragssteigernde Betriebsmittel“: und Oberfl ächengewässer in Ackerbauregionen stoffl ich − Verzicht auf den Einsatz von Pfl anzenschutzmitteln auf belastet sind, können neben der Dauergrünlanderhaltung allen Ackerfutter- und Grünlandfl ächen des Betriebes. vorbeugende, standortangepasste Bewirtschaftungsformen Zulässig sind Pfl anzenschutzmittel, die gemäß EU-BIO- auf Ackerfl ächen einen Beitrag zur Verbesserung leisten. Verordnung zugelassen sind, sowie die Beizung von Zu den zentralen Instrumenten die stoffl ichen Belastungen Saatgut und die Einzelpfl anzenbehandlung; (insbesondere die Nährstoffe N+P) von Gewässern zu − minimieren, zählen auf landwirtschaftlichen Flächen eine Verzicht auf die Ausbringung stickstoffhältiger Dün- bedarfsorientierte Düngung, eine adäquate Kulturführung gemittel auf der gesamten LN des Betriebes. Zulässig inklusive eines effi zienten Erosionsschutzmanagements. sind jene Düngemittel, die gemäß EU-Bio-Verordnung Auch die Einrichtung von Pufferzonen (Saum-, Uferrand- zugelassen sind. streifen) rund um Oberfl ächengewässer in landwirtschaftlich und Maßnahmen, die nur bestimmten Regionen angeboten genutzten Gebieten dienen als Barriere gegen Stoffeintrag. werden können: Vorbeugender Grund- • N-Düngereduktion und Bildung (Kursbesuch 12 Std.) wasserschutz auf Acker • Düngeaufzeichnung und Düngeplanung, Bodenproben • Verkürzung Ausbringungszeiträume leichtlösl. Dünger • Mögliche gebietsspezifi sche Erweiterungen (Topup) - Pfl anzenschutz-Reduktion Bewirtschaftung von auswaschungs- • Stilllegung von besonders auswaschungsgefährdeten Flächen (BKZ < 40), gefährdeten Ackerfl ächen d. h. Anlage einer dauerhaften Begrünung, die nicht gedüngt oder mit Pfl anzenschutzmittel behandelt aber sehr wohl genutzt werden darf.

1 Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Abteilung II 7+8, Biologische Landwirtschaft, AZ und Agrarumwelt/ ÖPUL, Stubenring 1, A-1012 WIEN * Ansprechpartner: MR DI Thomas Rech, [email protected] 20 AAktuellerktueller SStandtand dderer GGewässerschutzmaßnahmenewässerschutzmaßnahmen iimm ÖÖPULPUL 22014014

Vorbeugender Oberﬂ ächen- • Anlage von Gewässerrandstreifen bzw. Gewässerschutzﬂ ächen gewässerschutz auf Acker auf an gefährdete Gewässer angrenzenden (50m) Schlägen (nur Flächen in Gewässernähe) • Eventuell Einschränkung der Gebietskulisse auf besonders erosionsgefährdete Feldstücke

Die Prämienhöhen werden derzeit berechnet. Europäischen Kommission eingereicht werden. Die Verhand- Der Entwurf für das neue ÖPUL soll im Frühjahr 2014 bei der lungen werden sich voraussichtlich bis Ende 2014 erstrecken. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 21 – 24 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Grundwasserqualität in Österreich Paul Schenker1*

Einleitung Messnetz und Parameterumfang Seit 1991 wird die Qualität der österreichischen Grundwäs- Die Fläche Österreichs wird durch die Ausweisung von 136 ser unter einheitlichen, gesetzlich vorgegebenen Kriterien Grundwasserkörpern bzw. Gruppen von Grundwasserkör- überwacht. Die rechtliche Grundlage für das Überwa- pern lückenlos erfasst. Vertikal wird zwischen oberfl ächen- chungsprogramm selbst (Messstellen, Beobachtungsum- nahen Grundwasserkörpern und Tiefengrundwasserkörpern fang, Beobachtungsfrequenz und Parameterauswahl) stellt unterschieden. in Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie Insgesamt wurde die Auswahl der Messstellen derart getrof- 2000/60/EG bzw. des nationalen Wasserrechtsgesetzes fen, dass damit im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie 1959 i.d.g.F. die Gewässerzustandsüberwachungsverord- eine umfassende Übersicht über den chemischen Zustand nung (GZÜV) 2006 i.d.g.F. dar. Die einzelnen Kriterien des Grundwassers in jedem Einzugsgebiet gewährleistet für die Zustandsbeurteilung der ausgewiesenen Grund- wird und gleichermaßen auch der Trend von allfälligen wasserkörper werden durch die Qualitätszielverordnung langfristigen Schadstoffeinträgen bestmöglich erfasst Chemie Grundwasser (QZV Chemie GW; BGBl. II Nr. werden kann. Darüber hinaus wird das Wissen um die 98/2010 i.d.g.F.) geregelt. Die fachliche und administrative Qualität unserer heimischen Grundwässer durch spezifi sche Umsetzung des Untersuchungsauftrages erfolgt durch das örtliche Ländermessstellen oder durch die verpfl ichtende Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt Überwachung von Wasserversorgungsanlagen nach der und Wasserwirtschaft (BMLFUW) in enger Zusammen- Trinkwasserverordnung sowie Beweissicherungssonden arbeit mit dem Umweltbundesamt und den Ämtern der bei bekannten Altlasten und im Bereich von speziellen Landesregierungen. Industrieanlagen / Kraftwerken zusätzlich ergänzt.

Abbildung 1: Österreich - Nitrat.

1 Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Abt. VII/1, Marxergasse 2, A-1030 WIEN * Ansprechpartner: DI Paul Schenker, [email protected] 22 GGrundwasserqualitätrundwasserqualität iinn ÖÖsterreichsterreich

Das Grundwassermessnetz umfasst lt. GZÜV grundsätz- überschreitet, bei 16,4 %, der niedrigste Anteil in dieser lich 2.016 Messstellen, es kommt jedoch immer wieder zu Zeitspanne bei 10,6 %. Der für das Jahr 2011 ermittelte unvorhergesehenen Messstellenausfällen (z. B. Sonden- Anteil von 11,5 % liegt im Rahmen der Schwankungsbreite gebrechen) bzw. ist eine Probenahme naturbedingt nicht vergangener Jahre. möglich (z. B. Hochwasser, Schnee u.s.w.) So wurden im Die Ausweisung von Beobachtungs- und voraussichtlichen Beurteilungszeitraum 2010–2012 insgesamt 1.976 Mess- Maßnahmengebieten gemäß § 10 Qualitätszielverordnung stellen mehrfach (3- bis 12-mal) beprobt. Chemie Grundwasser im Beurteilungszeitraum 2010–2012 Der Parameterumfang umfasst 2 große Parameterblöcke, ergab insgesamt sechs voraussichtliche Maßnahmengebiete welche wiederum in Untergruppen untergliedert sind. In (vM) und sechs Beobachtungsgebiete (B) für die Stickstoff- Parameterblock 1 werden „Vor-Ort“-Parameter wie z. verbindung Nitrat. Ein Grundwasserkörper wird als Beob- B. Trübung, Wassertemperatur und Sauerstoffgehalt und achtungsgebiet ausgewiesen, wenn ≥ 30 % der Messstellen chemisch-analytische Parameter wie z. B. Nitrat, Magne- als gefährdet eingestuft werden, bei ≥ 50 % gefährdeten sium, Orthophosphat gemessen. Parameterblock 2 umfasst Messstellen liegt ein voraussichtliches Maßnahmengebiet Metalle, leichtﬂ üchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe vor. Zudem ist ein Grundwasserkörper als voraussichtliches und eine Vielzahl an Pestiziden. Insgesamt werden rund Maßnahmengebiet einzustufen, wenn ein signifikanter 140 Parameter überwacht. und anhaltend steigender Trend bei den Messergebnissen festgestellt wird. Ergebnisse Seit Aufhebung der Zulassung des Totalherbizids Atrazin Die Ergebnisse zeigen, dass die in der Qualitätszielverord- vor 18 Jahren sind für Atrazin sowie dessen Abbauprodukt nung Chemie Grundwasser vorgegebenen Schwellenwerte Desethylatrazin kontinuierlich deutlich rückläuﬁ ge Konzen- von den meisten der ca. 140 chemischen Untersuchungs- trationen im Grundwasser feststellbar. Für beide Substanzen parameter im regulären Untersuchungsprogramm deutlich sind österreichweit lediglich vereinzelt Schwellenwertüber- unterschritten werden. schreitungen zu konstatieren. Im Jahr 2011 überschritten die Als grundwasserbelastender Schadstoff ist in erster Li- Konzentrationen von Atrazin und Desethylatrazin an 1 % nie Nitrat zu nennen. Die Entwicklung der Schwellen- bzw. 2,1 % der Messstellen den Schwellenwert von 0,1 μg/l wertüberschreitungen von 1997 bis 2012 in Österreichs (siehe Abbildungen 2 und 3). Grundwässern zeigt seit 1997 Schwankungen von wenigen Schwellenwertüberschreitungen weiterer Parameter (z.B. Prozent- bzw. Zehntelprozentpunkten. Wie in Abbildung 1 Pestizide) treten i. d. R. nur vereinzelt bzw. regional auf. ersichtlich, lag der höchste Anteil von Messstellen, deren Detailliertere Informationen können dem aktuellen Jahres- jährlicher Mittelwert den Schwellenwert von 45 mg/l bericht „Wassergüte in Österreich – Jahresbericht 2012“,

Abbildung 2: Österreich - Atrazin. GGrundwasserqualitätrundwasserqualität iinn ÖÖsterreichsterreich 23

Abbildung 3: Österreich - Desethylatrazin. herausgegeben vom BMLFUW und dem Umweltbundesamt Zusätzlich sind sämtliche Qualitätsdaten der Überwa- (UBA), entnommen werden. chungsnetze über das Wasserinformationssystem Austria (WISA) im Internet über die H O-Fachdatenbank öffentlich Dieser steht auf der Homepage des Lebensministeriums und 2 des Umweltbundesamtes zum Download bereit: abrufbar: http://wisa.lebensministerium.at/ Lebensministerium: http://publikationen.lebensministerium.at/ Lebensministerium: Wasser, Wasserqualität: http://www. Literatur lebensministerium.at/wasser/wasserqualitaet.html BMLFUW, 2013: Wassergüte in Österreich – Jahresbericht 2012. Bundes- ministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirt- Hier wird auch ein Gesamtüberblick über die Wasserwirt- schaft. Umweltbundesamt. Wien. schaft in Österreich gegeben. BMLFUW, 2014: EU-Wasserrahmenrichtlinie 2000/60/EG – Österrei- Umweltbundesamt: http://www.umweltbundesamt.at/um- chischer Bericht der IST-Bestandsanalyse. Bundesministerium für weltsituation/wasser/wasser_daten/wgev/ Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. Wien. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 25 – 30 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Nitrat im Grundwasser Problematik - Lösungsansätze - Erfolge - Herausforderungen Franz Feichtinger1*

Zusammenfassung Summary Speziell in Ostösterreich, in der Südost-Steiermark Especially in Eastern Austria, in the South-Eastern part und im Zentralraum Oberösterreichs ist Nitrat im of Styria and in the central region of Upper Austria ni- Grundwasser weiterhin ein Umweltproblem. Es gilt trate in groundwater continues to be an environmental diffuse Stickstoffeinträge aus der Fläche, die primär problem. Diffuse nitrogen inputs to the groundwater, aus der Landwirtschaft stammen, zu reduzieren. Dies- which originate primarily from agricultural activities, bezügliche Beispiele regionaler Sanierungserfolge gibt have to be reduced. Examples of successful remediation es. Das Erreichen einer ﬂ ächendeckenden Umsetzung measures exist. The challenge of achieving a comprehen- geeigneter Sanierungsmaßnahmen bleibt die Heraus- sive implementation of appropriate remedial measures forderung. remains. Schlagwörter: Nitrat, Grundwasser, Sanierung, Nach- Keywords: nitrate, groundwater, remediation, sustai- haltigkeit nability

Einleitung Material, Methoden, Ergebnisse, Nitrat im Grundwasser ist ein Thema, das bereits über Schlussfolgerungen Jahrzehnte hinweg aktuell ist (TOLLMANN 1991). Mess- Im gegenständlichen Beitrag wird publiziertes Know-how werte aus der Südoststeiermark (KRAINER 2012) machen und Eigenerfahrung aus langjähriger Beschäftigung mit der deutlich, dass dort die Belastungssituation vor einigen Jahr- Thematik zusammengefasst. Dabei wird versucht, jedes der zehnten höher war als heute und diese Region neben anderen titulierten Schlagworte (Problematik – Lösungsansätze – „hot spots“ weiterhin zu den Problembereichen Österreichs Erfolge – Herausforderungen) separat im Sinne von „Wo bezüglich Nitrat im Grundwasser zählt. Eine diesbezügliche stehen wir? Perspektiven?“ zu behandeln. Übersicht mit Ausweisung von Beobachtungs- und voraussichtlichen Maßnahmengebieten (= Sanierungsgebiete) liegt für Österreich aktuell vor (BMLFUW 2013). Dieses über Problematik lange Zeit existierende Problem und dessen Behandlungs- In Österreich liegt der Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser resistenz ist von einer Vielzahl an naturwissenschaftlicher laut Trinkwasserverordnung (BGBI. II 2001/304 i.d.g.F.)

Forschung begleitet, die sich einerseits sehr akribisch und aktuell bei 50 mg NO3/l. Laut Qualitätszielverordnung Che- detailliert mit Prozessen und Prozessverständnis beschäftigt mie Grundwasser (QZV Chemie GW, BGBl II 2010/98 idF hat (DURNER 2012, FANK 2004, FEICHTINGER 2008), BGBl II 2010/461) gilt ein Vorsorgewert von 45 mg NO3/l. andererseits mit ökonomischen Analysen (HOFREITHER Obiger Grenzwert hat seine Begründung in einem von der 1996) und empirisch-statistischen Ansätzen (WAGNER WHO festgelegten ADI-Wert (Acceptable Daily Intake), 1995) den Zusammenhang zwischen Agrarproduktion und der auf eine lebenslange Aufnahme ohne gesundheitliche Nitratbelastung des Grundwassers untersuchte. Diese Ar- Schäden abzielt (http://www. lebensministerium.at/wasser/ beiten auf nationaler und internationaler Ebene haben sehr wasserqualitaet/grundwasser/nitrat_grundwasser.html). Die viele Erkenntnisse erbracht und obwohl manche Fachfragen Gültigkeit dieses Trinkwassergrenzwertes für Grundwasser (z.B.: Umsetzungsdynamik im Übergang ins Grundwasser ist im Wasserrechtsgesetz (BGBl. Nr. 215/1959 i.d.g.F.) = Kapillarsaum, Einlagerung ins Grundwasser, …) noch zu begründet, worin §30 als Ziel festschreibt „Insbesondere klären sind, mangelt es primär nicht am Wissen, um eine ist Grundwasser sowie Quellwasser so reinzuhalten, dass Linderung bzw. Lösung der Nitratproblematik zu erzielen, es als Trinkwasser verwendet werden kann.“ Die Erhe- sondern teilweise daran das bestehende Wissen verständlich bung der Nitratkonzentrationen des Grundwassers erfolgt an die Akteure zu bringen, und teilweise an der Bereitschaft durch die regelmäßige Beprobung einer Vielzahl von von Akteuren das Wissen in entsprechendes Handeln zu Grundwassermessstellen im Bundesgebiet, was durch die transferieren. Wassergüte-Erhebungsverordnung (BGBl. Nr. 338/1991

1 Bundesamt für Wasserwirtschaft, Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt, Pollnbergstraße 1, A-3252 PETZENKIRCHEN * Ansprechpartner: DI Franz Feichtinger, [email protected] 26 NNitratitrat iimm GGrundwasser:rundwasser: PProblematikroblematik - LLösungsansätzeösungsansätze - EErfolgerfolge - HHerausforderungenerausforderungen

Abbildung 1: Nitrat – Entwicklung der jährlichen Schwellenwertüberschreitungen (> 45 mg/l) von Poren-, Karst- und Kluft- grundwassermessstellen im Verhältnis zur Gesamtzahl der verfügbaren Messstellen in oberﬂ ächennahen Grundwasserkörpern und -gruppen (1.1.1997 bis 31.12.2011), Quelle: BMLFUW 2013. i.d.g.F.) geregelt ist. Eine Bewertung der Erhebungsdaten hauptverantwortlich (nicht alleinverantwortlich) für grenz- folgt der Grundwasserschwellenwertverordnung (GSwV, wertüberschreitende Nitratkonzentrationen im Grundwasser BGBl. 502/1991 i.d.g. F.), was in SCHEIDELEDER et al. ist. Zum Stickstoffeinsatz im Ackerbau, also der Bemes- (2006) näher erläutert ist und letztendlich feststellt, ob die sung der Stickstoffdüngung, bieten die „Richtlinien für die Zielvorgaben erfüllt sind oder nicht. Erfüllen die erhobe- sachgerechte Düngung, RLSGD“ (BMLFUW 2006) eine nen Grundwasser-Nitratkonzentrationen die Zielvorgaben detaillierte Anleitung und Unterstützung. Probleme bestehen nicht, liegt ein regionales Problem bezüglich „Nitrat im allerdings bei der sachgerechten Anwendung des Behelfs. Grundwasser“ vor. Abbildung 1 und 2 veranschaulichen das Dazu zwei Beispiele: Ausmaß der Probleme und die Problemzonen. • Die Zugrundelegung einer zu hohen Ertragslage (keine Diese Fakten zeigen reale Einschätzung sondern eine Wunschformulierung) • einerseits das generelle Problem, dass eben gesetzliche hat eine zu hohe Düngerbemessung zur Folge. Vorgaben nicht eingehalten werden, was im Rechtsstaat • Die ausschließliche Berücksichtigung des jahreswirksa- Konsequenzen erfordert, men Stickstoffanteils von Wirtschaftsdünger lassen bei • andererseits das spezielle Problem für Trinkwasserver- wiederholter Anwendung einen nicht unwesentlichen sorger, die derart belastetes Grundwasser für die Trink- Anteil der Stickstoffgesamtmenge bei der Düngerbemes- wassernutzung entnehmen und solches Wasser nicht in sung (RLSGD) in Vergessenheit geraten. Verkehr bringen dürfen und daher ihren Versorgungsauf- • Beide Fehleinschätzungen gemeinsam ergeben eine trag möglicherweise nicht erfüllen können. deutlich zu hohe Düngerbemessung. Der resultierende Abbildung 2 zeigt, dass die Problemzonen in landwirtschaft- Überhang wird überwiegend dem Grundwasser übergeben. lich intensiv genutzten Ackerbaugebieten liegen und dass die geringeren Niederschläge im Osten Österreichs und die Lösungsansätze damit verbundene geringere Menge an Grundwasserneubil- dung die Situation noch verschärfen. Tal- und Beckenlagen Zur Lösung des oben skizzierten Problems werden folgende sind eben meist gleichzeitig mächtige Grundwasserspeicher drei Möglichkeiten gesehen: und Gunstlagen landwirtschaftlicher Produktion (Boden- • Veränderung der Vorgaben durch Anhebung des Grenz- bonität, Bewirtschaftungsbedingungen). Außer Streit steht wertes für die Nitratkonzentration im Trinkwasser = zwischenzeitlich, dass der Stickstoffeinsatz im Ackerbau Grundwasser NNitratitrat iimm GGrundwasser:rundwasser: PProblematikroblematik - LLösungsansätzeösungsansätze - EErfolgerfolge - HHerausforderungenerausforderungen 27

Abbildung 2: Nitrat – Beobachtungs- und voraussichtliche Maßnahmengebiete sowie gefährdete Messstellen, Auswertezeitraum: 1.1.2009 bis 31.12.2011 (Quelle: BMLFUW 2013).

• Aufbereitung von nitratbelastetem Grundwasser bis zur einer Grundwassermessstelle ermittelt wird, ist das summa- Erfüllung des Trinkwassergrenzwertes für die Trinkwas- rische Ergebnis von zugefl ossenem Grundwasser und der sernutzung Dotation von oben (Sickerwasser). Der Grundwasserzufl uss • Ursachenbehebung = Reduktion der Grundwasserbe- besitzt normalerweise – wenn nicht schon massiv vorbelas- frachtung mit Nitrat tet – keine grenzwertüberschreitenden Nitratkonzentratio- nen. Hingegen weist Sickerwasser all zu oft die mehrfache Der erste Punkt stellt eine theoretische Option dar, wel- Nitratkonzentration des Trinkwassergrenzwertes auf, dies che (zurzeit) jedoch jeder nachvollziehbaren fachlichen vorrangig unter Ackerfl ächen (FEICHTINGER 1999, FANK Argumentation entbehrt und dahingehend auch kein po- 2006). Daher ist ein erfolgversprechender und auch nachhal- litischer Wille zu orten ist. Ebenso sind Überlegungen zu tiger Lösungsansatz, den Mittelwert der Nitratkonzentration einer - gelegentlich angedachten - Differenzierung von des Sickerwassers im Zeitraum einer Fruchtfolge unter dem Grundwasserkörpern nach Nutzungsrelevanz nicht aktuell. Trinkwassergrenzwert von 50 mg NO /l zu halten. Obwohl Daher ist diese Option zwar theoretisch möglich, jedoch als 3 diese Zielsetzung zur Sickerwasserqualität keine gesetzliche reale Variante nicht relevant und widerspricht auch jedem Vorgabe hat, wird sie als nachhaltiger Lösungsansatz zum Nachhaltigkeitsbestreben. Problem „Zu viel Nitrat im Grundwasser“ postuliert und Im zweiten Punkt wird ein Handeln angesprochen, welches sollte so akzeptiert sein. Die mittelfristige Nitratkonzen- in den betriebswirtschaftlichen Zwängen eines Trinkwasser- tration im Sickerwasser (Mittel über eine Fruchtfolge) ist versorgers seinen Ursprung hat, um seinen Versorgungsver- der Quotient aus mittelfristig versickernder Nitratmenge pfl ichtungen nachkommen zu können. Das ist jedoch kein dividiert durch die mittelfristige Grundwasserneubildung Ansatz, der großräumig Anwendung fi nden kann, und der (Sickerwassermenge). Somit sind die versickernde Nitrat- das generelle Problem (Gesetzeskonfl ikt) löst; Nachhaltig- menge und die Grundwasserneubildung die Stellschrauben, keit bleibt ebenfalls unbeachtet. Somit ist dieser Ansatz ein um das Ziel „Nitratkonzentration im Sickerwasser ≤ 50 mg Behelf für den Trinkwasserversorger, jedoch keine Lösung NO3/l“ zu erreichen. Nachdem die Grundwasserneubil- für das Problem „Zu viel Nitrat im Grundwasser“. dung in nur bescheidenem Ausmaß steuerbar ist, muss die So verbleibt als nachhaltiger Lösungsansatz die Ursachen- grundwasserverträgliche Anpassung durch die versickernde behebung; dies bedeutet, die Befrachtung des Grundwassers Nitratmenge erfolgen. Die konkrete Umsetzung dieses mit Nitrat zu reduzieren. Die Nitratkonzentration, die an Ansatzes kann folgendermaßen geschehen: 28 NNitratitrat iimm GGrundwasser:rundwasser: PProblematikroblematik - LLösungsansätzeösungsansätze - EErfolgerfolge - HHerausforderungenerausforderungen

Es werden über eine Fruchtfolge hinweg von den standört- und die 11,5% Schwellenwertüberschreitung im Jahr 2009 lichen Stickstoffeinträgen (Düngung, N-Fixierung durch ebenso als Misserfolg werten. Daher werden zwei Beispiele Leguminosen, Bewässerung, atmosphärische Deposition) genannt, die als Erfolg mit unterschiedlichem Raumbezug die standörtlichen Stickstoffausträge (Abfuhr von Ernte- erachtet werden: gut) subtrahiert. Die Differenz bezogen auf ein Jahr ist der • Neidling ist eine Marktgemeinde im niederösterreichi- mittlere jährliche Stickstoffüberhang (Jahresstickstoffsal- schen Alpenvorland mit etwa 1500 Einwohnern. Die do). Dieser umgerechnet in Nitrat und dividiert durch die Nitratkonzentration im geförderten Grundwasser für die mittlere jährliche Grundwasserneubildung darf die 50 mg Trinkwasserversorgung überschritt im Jahr 2010 den NO3/l nicht überschreiten. Ein Gleichgewicht im Stickstoff- Grenzwert. Als Folge war teilweiser Wasserbezug von umsatz (Mineralisation ≈ Immobilisation) ist unterstellt. Nachbargemeinden erforderlich. Gleichzeitig starteten Gleichzeitig bedarf es der genauen Kenntnis und somit Aktivitäten zur Ursachenbeseitigung. Mit Landwirten, die exakten Erhebung der standörtlichen Stickstoffeinträge und Ackerfl ächen im Einzugsgebiet des Entnahmebrunnens Stickstoffausträge, was auch bewusstseinsbildend ist. Die bewirtschaften, wurden Wasserschutzmaßnahmen ver- reale Einschätzung der Ertragslage und die sachgerechte einbart, was von einem Berater der nö. Landwirtschafts- Bewertung der Stickstoffi nputs durch Wirtschaftsdünger bei kammer (DI Johann Humer) intensiv begleitet wurde. Im wiederholter Anwendung, wie bereits oben angesprochen, Oktober 2012 teilte der Bürgermeister die Verbesserung ist Erfordernis. der Lage der Bevölkerung mit und bedankte sich bei Dieser Ansatz wurde für das Problemgebiet „Unteres Mur- den handelnden Landwirten. Eine fast idente Erfolgsge- tal“ ausgearbeitet (FEICHTINGER et al. 2010). Darin ist schichte wird zur Marktgemeinde Ober-Grafendorf, am nach obiger Beschreibung der maximal zulässige mittlere Eingang ins Pielachtal gelegen, mitgeteilt (http://futter- jährliche Stickstoffüberhang mit 35 kg N/ha/a ausgewie- wiesenexpertehumer. wikispaces.com/Nitrat+Grundwas sen, wobei die atmosphärische Deposition mit 10 kg N/ sersanierung+Ackerfl %C3%A4chen+in+N%C3%96). ha/a und die mittlere Grundwasserneubildung mit 310 mm • Das Grundwasser des Unteren Murtal zwischen Graz bewertet sind. Bei Akzeptanz dieses Lösungsansatzes und Bad-Radkersburg wird mehrfach für die großräumig wäre eine Aufbereitung für die übrigen Problemgebiete regionale aber auch überregionale Wasserversorgung Österreichs unmittelbar möglich. In Ostösterreich wäre entnommen. Die dem Einzugsgebiet zugezählte Fläche aufgrund geringerer Niederschläge und somit geringerer beträgt ~ 300 km². Die dortigen Probleme zur Nitrat- Grundwasserneubildung ein merkbar niedrigerer Wert für konzentration im Grundwasser wurden bereits erwähnt den maximal zulässigen mittleren jährlichen Stickstoffüber- (KRAINER 2012) und ebenso deren Bearbeitung und hang das Ergebnis. Lösungsansätze (FEICHTINGER et al. 2010). Da in Einzelmaßnahmen, die zu geringeren Stickstoffversicke- einem so großen Gebiet sehr viele Interessen, unterstützt rungen beitragen sollen und können, werden immer von ihren Vertretungen agieren und auch taktieren, ist wieder genannt und sind auch im Agrarumweltprogramm eine Lösungsfi ndung mit breitem Konsens mühevoll, ÖPUL verankert. Für eine Berücksichtigung der im Boden steinig, langwierig und oft schwer erkennbar. Daher ist vorhandenen Stickstoffvorräte zum Zeitpunkt der Dünger- es vorläufi g sehr positiv zu bewerten, dass in der laufen- bemessung wird zur Nmin – Bestimmung angeraten. Eine den Diskussion zu einer regionalen Problemlösung, der bedarfsgerechte Düngung je nach Kultur und Ertragslage postulierte Bilanzierungsansatz und ein Weg für eine unterstützt die RLSGD. Reduktionen der Düngermengen regional differenzierte Einschätzung der Ertragslage sind Gegenstand von ÖPUL-Maßnahmen. Ebenso leis- Aussicht haben, konsensuale Zustimmung von Landwirt- ten Begrünungen von Ackerfl ächen und konservierende schaft, Trinkwasserversorgung, Verwaltung und Politik Bodenbearbeitung einen Beitrag in Richtung Reduktion zu fi nden. von Stickstoffversickerung. Zusammenfassend sind dies ambitionierte Einzelmaßnahmen. Dazu ist der mittelfristig Herausforderungen erforderliche Jahresstickstoffsaldo das Prüfglied hinsichtlich Zielerreichung. Dies ist kurz zu fassen, aber vermutlich umso schwerer: Um das Problem „Nitrat im Grundwasser“ zu lösen, bedarf es der Für eine fl ächendeckende Problemlösung bedarf es einer Identifi kation und Beteiligung aller regionalen Akteure, um fl ächendeckenden Aufgabenerfüllung und entsprechender die regional maximal zulässigen Stickstoffversickerungen Beteiligung der Akteure. Ist auf diese Weise das Problem nicht zu überschreiten. „Schwarze Schafe“ müssen zur ver- „Nitrat im Grundwasser“ gelöst, darf sich der Ackerbauer schwindenden Minderheit werden bzw. gänzlich verschwin- auch Wasserbauer – an sich ein besetzter Begriff im Wirken den. Argumente, warum etwas nicht geht, sind hinlänglich der Wasserschutzberatung Oberösterreich – nennen. Jedoch genannt und bekannt; in den Vordergrund müssen daher jene können auch einige wenige „Schwarze Schafe“ sehr viel Akteure, die zeigen wie es geht. Derart positive Kräfte und kaputt machen. deren Geist gilt es mit Rat, Tat, Beratung, Logistik, Finanz, … zu unterstützen. Wunsch und somit Herausforderung Erfolge sollte sein, dass am Ende steht „Ackerbauer = Wasserbauer“. Erfolg ist in diesem Zusammenhang ein durchaus relativer Begriff. Die zeitliche Entwicklung der Nitratkonzentration Literatur in Österreichs Grundwasser (Abbildung 1) kann man als BMLFUW, 2006: Richtlinien für die sachgerechte Düngung. Anleitung sinkend/stagnierend und somit als (Teil)Erfolg ansehen zur Interpretation von Bodenuntersuchungsergebnissen in der NNitratitrat iimm GGrundwasser:rundwasser: PProblematikroblematik - LLösungsansätzeösungsansätze - EErfolgerfolge - HHerausforderungenerausforderungen 29

Landwirtschaft. 6. Aufl ., 80 S., Bundesministerium für Land- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein, Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien. Irdning, 23-25. BMLFUW, 2013: Wassergüte in Österreich. Jahresbericht 2012. Heraus- FEICHTINGER, F., G. DERSCH, J. FANK und J. ROBIER, 2010: Stick- geber: Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt stofffl üsse auf Ackerland des Murtales in Hinblick auf grundwasser- und Wasserwirtschaft, 1010 Wien, Stubenring 1 & Umweltbundesamt verträgliche Bewirtschaftung. 2. Umweltökologisches Symposium GmbH.,1090 Wien, Spittelauer Lände 5. Gesamtkoordination: Dr. R. „Boden- und Gewässerschutz in der Landwirtschaft“. 02.-03.03.2010, Philippitsch und Dipl.-Ing. J. Grath. Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gum- FANK, 2004: Die Bedeutung der Ergebnisse der Untersuchungen an der penstein, Irdning, 32-37. Forschungsstation Wagna für die ackerbauliche Praxis im Grundwas- HOFREITHER, M. und K. PARDELLER, 1996: Ökonometrische Analyse sergebiet des Murtales von Graz bis Bad Radkersburg. Bericht über des Zusammenhanges zwischen Agrarproduktion und Nitratbelastung das Seminar „Landwirtschaft und Grundwasserschutz - Die Bedeutung des Grundwassers in Österreich. Die Bodenkultur, Band 47(1996), der Lysimeterforschung für die landwirtschaftliche Praxis“ vom 02. Heft 4, 279-289. bis 03. März 2004, 63-72, BAL Gumpenstein. KRAINER, F., 2012: Vortrag anlässlich „20 Jahre Lysimeteranlage Wagna, FANK, J., G. FASTL, H. KUPFERSBERGER und G. ROCK, 2006: Die 24.9.2012“, http://www.joanneum.at/uploads/media/06_KRAINER.pdf. Bewirtschaftung des Versuchsfeldes Wagna – Auswirkungen auf die SCHEIDLEDER, A., J. GRATH, C. SCHRAMM und St. UHLIG, 2006: Grundwassersituation. Bericht über das Seminar „Umweltprogramme Regionalisierung von Grundwassergüteparametern. Wiener Mittei- für die Landwirtschaft und deren Auswirkung auf die Grundwasser- lungen Band 197, 207-222. qualität“, 7. – 8. März 2006, 43-48, HBLFA Raumberg-Gumpenstein. TOLLMANN, A., 1991: Die Belastung des Grundwassers in Österreich – FEICHTINGER, F., 1999: Reduzierte Grundwasserbefrachtung durch Ursachen, Ausmaß, Folgen, Abhilfe. Mitteilungen der geologischen veränderte landwirtschaftliche Bodennutzung im NÖ Alpenvorland. Gesellschaft, Band 83, 1990, 125-150. 8. Gumpensteiner Lysimetertagung „Stofffl üsse und ihre regionale WAGNER, K., 1995: Mögliche Folgewirkungen der Grundwassersanie- Bedeutung für die Landwirtschaft“, 13.-14.4.1999, 121-123. rung für die Landwirtschaft. In: Gewässerverträgliche Landbewirt- FEICHTINGER, F., 2008: Sachgerechte Düngung – Grundwasserschutz. schaftung, Konsequenzen für die Land-, Forst- und Wasserwirtschaft. Umweltökologisches Symposium, 4. und 5. März 2008, Lehr- und Schriftenreihe des Bundesamtes für Wasserwirtschaft, Band 1, Wien. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 31 – 36 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Bodenphysikalische Aspekte im Hinblick auf den Gewässerschutz Andreas Klik1* und Andreas Schwen1

Einleitung Bodenwassergehalten während der Ernte bedeutet der Ein- Böden stellen ein wichtiges Glied im globalen und regi- satz dieser Geräte eine extreme Belastung für die Böden, onalen Wasserkreislauf dar und erfüllen damit wichtige bei ungünstigen d.h. hohen Bodenwassergehalten kommt ökologische Funktionen. Hierzu zählen insbesondere die es zu katastrophalen Folgen. Andererseits erzeugt die re- Funktionen als Puffer, Filter und Speicher für Wasser sowie gelmäßige Bodenbearbeitung mittels Pfl ug unterhalb des Nähr- und Schadstoffe. Die Erhaltung oder Verbesserung aufgelockerten Bereiches eine Zone erhöhter Verdichtung, der Qualität des Oberfl ächen- und Grundwassers hat eine die als Pfl ugsohle bezeichnet wird. zunehmende Priorität in unserer Gesellschaft und wurde Durch die Verdichtung kommt es zu einem schlechteren seitens der Europäischen Union durch die EU Wasserrah- Gasaustausch zwischen dem Boden und der Atmosphäre menrichtlinie manifestiert. Die Belastung von Gewässern und infolgedessen nimmt die biologische Aktivität im entsteht durch ober- oder unterirdischen Eintrag von Nähr- Boden stark ab. Nährstoffe werden schlechter fixiert oder Schadstoffen. Während einige Stoffe im Bodenwasser oder nicht mehr pfl anzenverfügbar umgesetzt, wodurch gelöst transportiert werden, werden andere Stoffe an Bo- eine Nährstoffauswaschung verstärkt werden kann. Ver- denpartikel oder andere Bodeninhaltsstoffe adsorbiert und dichtung von oberfl ächennahen Schichten führt zu einer können mit diesen verlagert werden. Die Art des Transportes Abnahme der Infi ltrationsrate, zu einer Veränderung der hängt sowohl von den Eigenschaften des Stoffes als auch hydraulischen Bedingungen und infolgedessen auch zu von den bodenhydraulischen Bedingungen ab. Hierbei sind veränderten Abfl ussprozessen. In diesem Beitrag werden der Porenanteil und die Porengrößenverteilung sowie die daher verschiedene bodenphysikalische Aspekte (Bodenver- Tortuosität und Konnektivität des Porennetzwerkes, die dichtung, Bodenbearbeitung) im Hinblick auf den Austrag damit verbundene Wasserleitfähigkeit, aber auch die Lage- von Nähr- und Schadstoffen in Grund- und Oberfl ächen- rungsdichte und Aggregatstabilität von großer Bedeutung. gewässer dargestellt. Genaue Angaben über das Flächenausmaß verdichtungsge- Auftreten und Gründe für Bodenverdichtung schädigter Böden in Europa liegen nicht vor. Studien über Die Verdichtung stellt eine der größten Gefahren für land- die Anfälligkeit von Böden gegenüber Verdichtung geben wirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzte Böden dar. an, dass etwa 36% der Unterböden in Europa stark bzw. Es kann von einer schadhaften Verdichtung gesprochen sehr stark anfällig sind (JONES et al. 2003, VAN VAMP werden, wenn der Boden bestimmte ökologische Funktionen et al. 2003). CRESCIMANNO et al. (2004) weisen 32% nicht mehr im notwendigen Umfang erfüllen kann. Prinzipi- der Böden als sehr gefährdet und 18% als mäßig gefährdet ell ensteht die Verdichtung von Böden durch mechanische aus. Anderen Quellen ist zu entnehmen, dass 33 Mill. ha Aufl ast. Die Anfälligkeit eines Bodens für Verdichtung von Verdichtung betroffen sind, das entspricht etwa 4% hängt neben der Textur (Korngrößenverteilung) und der der Fläche Europas (VAN OUWERKERK und SOANE Struktur (Gefüge und Aggregatstabilität) insbesondere vom 1995). Bisher konnten Schäden, welche infolge Boden- Wasseranteil zum Zeitpunkt der mechanischen Belastung verdichtung entstehen, nicht quantifi ziert und monetär ab. Es lassen sich zwei grundsätzliche Ausprägungen auf bewertet werden. On-site Schäden umfassen vorwiegend land- und forstwirtschaftlich genutzte Böden beobachten: landwirtschaftliche Ertragsverluste. Durch Verdichtung In der Forstwirtschaft führt die Befahrung von Wirtschafts- des Oberbodens können Ernteerträge bis zu 13% zurück- wegen in den Wintermonaten zur Verdichtung unterhalb der gehen, wogegen durch Dichtlagerung des Unterbodens Wege, was häufi g an Lackenbildung zu erkennen ist. Die diese Rückgänge in extrem trockenen bzw. feuchten Jahren Befahrung im Zuge der landwirtschaftlichen Bewirtschaf- bis zu 35% ansteigen können (VAN CAMP et al. 2004). tung führt oberfl ächennah ebenfalls zur lokalen Verdichtung Off-site Schäden umfassen zum Beispiel eine reduzierte unterhalb der Fahrspuren. Diese Form der Verdichtung Infi ltration von Regenwasser in den Boden. Damit ist ist besonders vom Wasseranteil abhängig und tritt in der ein geringerer Wasserrückhalt in der Landschaft und ein Landwirtschaft besonders als Folge der Ernte von Zucker- erhöhter Oberfl ächenabfl uss verbunden, was die erosive rüben auf. Bei modernen selbstfahrenden Rübenvollerntern Abschwemmung wertvollen Oberbodens und die Ver- werden meistens sechs Reihen gleichzeitig geerntet. Das schlämmung der Bodenoberfl äche zur Folge haben kann. Leergewicht dieser Maschinen übersteigt 30 t. Mit einem Ein weiterer off-site Schaden ist eine erhöhte Emission

Bunkervolumen von 40 m³ erreichen sie ein Gesamtgewicht von Treibhausgasen (insb. N2O und Methan) infolge von beinahe 60 t. Bereits bei „optimalen“ (d.h. niedrigen) mangelhafter Bodendurchlüftung.

1 Institut für Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirtschaft, Universität für Bodenkultur Wien, Muthgasse 18, A-1190 WIEN * Ansprechpartner: ao. Univ.Prof. DI Dr. Andreas Klik, [email protected] 32 BBodenphysikalischeodenphysikalische AAspektespekte iimm HHinblickinblick aaufuf ddenen GGewässerschutzewässerschutz

fl ächige Abfl uss bzw. die Bildung von Lacken minimiert. Makroporen und präferenzielle Fließwege haben einen Äquivalentdurchmesser > 1 mm und meist biologische und physikalische Ursachen: Sie entstehen durch Regen- wurmgänge, abgestorbene Pflanzenwurzeln, aber auch durch Quellung und Schrumpfung in tonig-lehmigen Böden und durch Frostsprengung (Frost-/Tauzyklen). Grobporen sind nur nach intensiven Niederschlägen kurzzeitig mit Wasser gefüllt und dienen danach der Durchlüftung des Bodens und dem Gasaustausch zwischen Bodenluft und Atmosphäre. Aus ökologischer Sicht stellen Makroporen und präferenzielle Fließwege aber auch eine Gefahr dar, da in ihnen gelöste Nähr- und Schadstoffe ohne Interaktion mit dem Boden (Rentention oder Abbau) rasch in tiefere Bodenschichten (unterhalb des durchwurzelten Bereiches) bzw. in grundwasserführende Schichten gelangen können. Abbildung 1: Anteile an hydraulisch effektiven Makro- und Mittel- und Feinporen dienen der Speicherung des für die Mesoporen bei unterschiedlich starker Unterbodenverdich- Pfl anzenentwicklung nutzbaren Wassers sowie von Nähr- tung nach Schwen et al. (2011). Die untersuchten Varianten stoffen. Durch die Retention von Nähr- oder Schadstoffen sind: S: unverdichteter Oberboden, U: Kontrollvariante erfüllen sie eine ökologisch bedeutsame Funktion. Neben (unverdichteter Unterboden), L: Tiefengelockerte Variante, der Größe und der Verteilung der Poren ist vor allem ihre C1-C3: Zunehmend starke Unterbodenverdichtung durch Kontinuität und Tortuosität ausschlaggebend für Infi ltra- Befahrung mit einer Walze. tions- und Transportprozesse im Boden. In einem Feldversuch auf einem Ackerstandort in der Auswirkungen der Verdichtung auf die Ebene von Canterbury (Südinsel von Neuseeland) haben SCHWEN et al. (2011) die Auswirkungen unterschiedlich Struktur der Bodenporen starker Unterbodenverdichtung auf das Porengefüge unter- Je nach Größe (Äquivalentdurchmesser) erfüllen Boden- sucht. Dazu wurde der Oberboden (0-0.20 m) entfernt und poren verschiedene Aufgaben im Wasserkreislauf auf der unterschiedliche Varianten einer homogen ausgeprägten Un- Profi l- und Einzugsgebietsskala. Große Poren (Makroporen) terbodenverdichtung durch Aufl ockerung bzw. Befahrung und sogenannte präferenzielle Fließwege gewährleisten die mit einer Straßenwalze erzeugt. Aus Infi ltrationsexperimen- rasche Infi ltration von Niederschlagswasser und dessen ten mit Tensionsinfi ltrometern konnte die Veränderung der Tiefensickerung. Damit wird bei starken Niederschlags- hydraulisch wirksamen Poren abgeleitet werden. Die Studie ereignissen eine hohe Infi ltration ermöglicht und der ober- zeigte, dass die zunehmende Verdichtung des Unterbodens

Abbildung 2: Einﬂ uss von organischer Substanz auf Feldkapazität und Welkepunkt bei einem Sand (links) und einem schlufﬁ gen Lehm (rechts) (aus: Hudson, 1994). BBodenphysikalischeodenphysikalische AAspektespekte iimm HHinblickinblick aaufuf ddenen GGewässerschutzewässerschutz 33

Neben diesen direkten Effekten auf die Stoffretention verbessern höhere Kohlenstoffgehalte in Böden auch die Stabilität von Bodenaggregaten gegenüber erosiven Kräften wie Wasser und Wind. Böden mit hoher Ag- gregatstabilität verschlämmen weniger leicht, wodurch ihre Infiltrationsfähigkeit und ihr Widerstand gegen Erosionsprozesse erhalten bleiben. Maßgebend für die Zerstörung der Aggregate ist dabei die kinetische Energie ausgedrückt durch die Dauer und die Intensität des Nie- derschlags bzw. die Windgeschwindigkeit des Ereignisses (Abbildung 3).

Einfl uss der Bodenbearbeitung Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Form der landwirtschaftlichen Bodenbearbeitung einen Einfl uss auf die Aggregatstabilität und Kohlenstoffakkumulation und damit die Anfälligkeit gegenüber Erosion und Auswaschung von Abbildung 3: Einfl uss unterschiedlicher kinetischer Energien Nähr- und Schadstoffen hat. In Abbildung 4 ist die Auswir- -1 auf die Aggregatstabilität eines schluffi gen Lehms. kung eines simulierten Niederschlags mit 30 mm.h Regen- intensität auf die Aggregatgrößen eines schluffi gen Lehms eine Reduktion der Makroporen und eine Zunahme der dargestellt. Der konventionell bearbeitete Boden weist eine Mesoporen zur Folge hatte. Es zeigte sich außerdem, dass geringe Aggregatstabilität auf. Die großen Aggregate > 4 die Konnektivität des Porennetzwerkes mit zunehmender mm werden innerhalb von 5 min von einem Anteil über Verdichtung stark eingeschränkt wurde. Somit reduziert sich 70% auf 19% zerschlagen. Bei Mulchsaat führt dagegen das Infi ltrationsvermögen und die Gefahr einer Verlagerung erst ein 20-minütiger Starkregen zu dieser Abnahme. Das von Nähr- und Schadstoffen mit dem Bodenwasser in tie- bedeutet, dass dieser Boden vier Mal länger der erosiven fere Regionen und das Grundwasser. Andererseits belegte Kraft Widerstand leistet. Der mit Direktsaat bestellte Boden die Studie, dass besonders an Standorten in Hanglage die weist eine noch höhere Aggregatstabilität auf. Nach 20 min verminderte Infi ltrationskapazität den erosiven Bodenabtrag Starkregen nimmt der Anteil der Aggregate > 4 mm auf 32% (und damit die laterale Verlagerung und Auswaschung von ab und erreicht hiermit jenen Wert, der bei Mulchsaat nach Nährstoffen und Pfl anzenschutzmitteln) erhöhen kann. 5 min erreicht wird. Durch die Bearbeitung und die dadurch entstehenden Aggregatbruchfl ächen werden freigelegte Kohlenstoff- und Nährstofffraktionen der Mineralisation Einfl uss der organischen Substanz zugänglich und können rasch abgebaut werden. Eine na- Die organische Substanz im Boden vermag – bezogen auf turnahe Entwicklung des obersten Bodenhorizontes durch ihre Masse – große Wassermengen zu speichern. Daher führt Weglassen von intensiven Bodenbearbeitungsmaßnahmen eine Erhöhung des Gehaltes an organischem Kohlenstoff (Direktsaat) führt langfristig zu einer Reduktion von Grob- zu einer verbesserten Wasserspeicherfähigkeit von Böden poren, einer Zunahme der Bodendichte und einer Erhöhung (Abbildung 2). Dies resultiert einerseits in geringerem der Aggregatstabilität. Kohlenstoff wird in kleinere Aggre- Oberfl ächenabfl uss und andererseits in verringertem Ver- gatfraktionen eingelagert und ist so der schnellen direkten lagerungsrisiko von Nähr- und Schadstoffen durch Abfl uss Mineralisation entzogen. Durch diese Veränderung in der aber auch Perkolation. Andererseits beeinfl usst der Gehalt Aggregatarchitektur wird eine Mineralisationsbarriere ge- an organischem Kohlenstoff jedoch über das Mineralisie- schaffen, die langfristig zu einer Kohlenstoffakkumulation rungspotenzial auch die Auswaschung von Nitrat. im Boden führt.

Abbildung 4: Veränderung der Aggregate unterschiedlicher Größe eines schlufﬁ gen Lehms mit konventioneller Bearbeitung (links), Mulch- (Mitte) und Direktsaat (rechts) bei einem fünf- bzw. 20-minütigen Regenereignis mit 30 mm.h-1 Intensität. 34 BBodenphysikalischeodenphysikalische AAspektespekte iimm HHinblickinblick aaufuf ddenen GGewässerschutzewässerschutz

Auswaschung von Nährstoffen verschiedene bodenhydrologische Zustände auftreten und einen großen Einfl uss auf den Nährstofftransport ausüben. Da die höchsten Nährstoffgehalte im obersten Bodenho- Diese Zustände können von Infi ltration über gesättigte rizont vorliegen liegt es nahe, dass für die oberfl ächliche Verhältnisse bis hin zur Exfi ltration – insbesondere am Verlagerung von Nährstoffen wie Stickstoff und vor al- Hangfuß – reichen. ZHENG et al. (2003) untersuchten in lem Phosphor der Wassergehalt dieser oberfl ächennahen einem Labor-Regensimulatorversuch den Einfl uss unter- Schicht maßgebend ist. Entlang eines Hanges können schiedlicher oberfl ächennaher bodenhydraulischer Zustände

Abbildung 5: NO3-N Konzentrationen im Abﬂ uss während eines 90-min Regenereignisses mit unterschiedlichen hydraulischen Zuständen (aus: Zheng et al., 2003).

Abbildung 6: PO4-P Konzentrationen im Abfl uss während eines 90-min Regenereignisses mit unterschiedlichen hydraulischen Zuständen (aus: Zheng et al., 2003). BBodenphysikalischeodenphysikalische AAspektespekte iimm HHinblickinblick aaufuf ddenen GGewässerschutzewässerschutz 35 auf die Nährstoffkonzentrationen im Oberfl ächenabfl uss. Pestiziden handelte es sich um einen leicht wasserlöslichen -1 -1 Die Ergebnisse zeigten, dass bei niedriger Nährstoffgabe Wirkstoff (2,4-D; Löslichkeit 890 mg.l , Koc 20 ml.g ) und -1 (40 kg.ha ) die mittleren NO3-Konzentrationen bei 0,08 ein wenig mobiles Mittel (Chlorpyrifos, Löslichkeit 0,4 -1 -1 (freie Entwässerung), 2,20 (gesättigte Verhältnisse), 529,5 mg.l , Koc 6070 ml.g ), welches stark an den aktiven Bo- (Exfi ltration ohne Regeneinfl uss) und 71,8 mg.l-1 (Exfi lt- denoberfl ächen adsorbiert wird. Während eines simulierten ration mit Regeneinfl uss) lagen. Die entsprechenden PO4- Regenereignisses von 90 min Dauer und einer Intensität von Konzentrationen betrugen 0,11, 0,54, 0,91 und 0,72 mg.l-1 40 bzw. 60 mm.h-1 wurden beim Boden aus Pyhra zwischen (Abbildungen 5 und 6). Bei freier Entwässerung wurden nur 0,5 und 2,6% der aufgebrachten 2,4-D Menge mit dem Ab- 0,01% der applizierten Stickstoffmenge abgeschwämmt, bei fl uss abgetragen, beim Greenville Boden dagegen zwischen Exfi ltration dagegen bis zu 16%. rd. 7 und 16% (STEINBERGER 2001, STICKLER 1996). Die Chlopyrifos-Verluste im Abfl uss lagen aufgrund der Auswaschung von Pestiziden starken Adsorption nur zwischen 0,1 und 0,3%. Die Pestizid- verluste durch Infi ltration bzw. leaching betrugen bei beiden Das Auswaschungspotenzial von Pfl anzenschutzmitteln Wirkstoffen dagegen nur max. 0,1% der Aufwandsmenge. (PSM, z.B. Pestizide) hängt einerseits von der Art der Substanz ab, andererseits aber von Bodeneigenschaften. Fazit Dazu zählen vor allem die Bodentextur bzw. die Größe Die Erhaltung bzw. Verbesserung der Speicher-, Filter- und der aktiven Oberfl ächen (Ton), der Gehalt an organischer Pufferfunktion unserer Böden ist eine wichtige Vorausset- Substanz sowie der pH-Wert. Die organische Substanz im zung für den Schutz unserer Oberfl ächen- und Grundwässer. Boden ermöglicht vielfältige Bindungsmöglichkeiten für Die bodenhydrologischen sowie Struktureigenschaften PSM und vermindert somit die Auswaschungsgefährdung. eines Bodens bestimmen, in welcher Höhe und auf wel- Die Textur eines Bodens beeinfl usst die Geschwindigkeit chem Pfad Nähr- aber auch Schadstoffe am bzw. im Boden des Wassertransportes und somit auch die Kontaktzeit der verlagert und ausgetragen werden. Bodenschonende und Agrochemikalie mit dem Boden. Der pH-Wert wirkt sich bei nachhaltige Bewirtschaftung leisten einen wichtigen Beitrag zahlreichen Pestiziden auf deren chemische Eigenschaften zum Gewässerschutz. aus. Bei sinkendem pH-Wert werden PSM mehr an Ton- partikel gebunden und somit aus dem Perkolationswasser gefi ltert. Darüber hinaus sind PSM bei niedrigeren pH- Literatur Werten üblicherweise weniger stark löslich. Der Einfl uss des CRESCIMANNO, G., M. LANE, P. OWENS, B. RYDEL, O. JACOBSEN, pH-Wertes auf die Mobilität von PSM ist jedoch geringer als O. DÜWEL, H. BÖKEN, J. BERÉNYI-ÜVEGES, V. CASTILLO and jener der organischen Substanz und der Textur. Entscheidend A. IMESON, 2004: Final Report, Working Group on Soil Erosion, ist jedoch auch das Zeitintervall zwischen der Applikation Task Group 5: Links with organic matter and contamination working group and secondary soil threats. Brussels: European Commission, und dem ersten Niederschlagsereignis, welches zu Abfl uss Directorate-General Environment. oder Infi ltration führt (WENDROTH et al. 2011). DRESSEL, J., 1992: Ergebnisse langjähriger Lysimeterversuche zur KLIK und TRUMAN (1997) untersuchten die Auswirkung Stickstoffversickerung bei verschiedenen Anbausystemen und von zwei Böden mit unterschiedlicher Korngrößenvertei- unterschiedlicher Düngung. In: Praktische Ergebnisse aus der lung auf den Transport von Pfl anzenschutzmitteln. Die Arbeit mit Lysimetern. Bericht über die 2. Lysimetertagung. beiden Böden unterschieden sich bei annähernd gleichem Bundesanstalt für alpenländische Landwirtschaft Gumpenstein, Tongehalt im Sand- und Schluffgehalt. Bei den applizierten Irdning, 1-12. HUDSON, B.D., 1994: Soil organic matter and available water capacity. Tabelle 1: Bodeneigenschaften von zwei unterschiedlichen Journal of Soil and Water Conservation 49(2), 189-194. Böden sowie die Verluste durch Abfl uss und Infi ltration von JONES, R.J.A., R. HIEDERER, E. RUSCO, P.J. LOVELAND and 2,4-D und Chlorpyrifos (ausgedrückt in % der Applikations- L. MONTARANELLA, 2003: Topsoil organic carbon in Europe. menge) bei simulierten Starkregen mit 90 Minuten Dauer (I Proceedings of the 4th European Congress on Regional Geoscientifi c = 40 und 60 mm.h-1). Cartography and Information Systems, 17-20 June 2003, Bologna, Emilia Romagna, Direzione Generale Ambiente e Difesa del Suolo e Parameter Pyhra Greenville della Costa, Servizio Geologico.

Sand (%) 37 64 KLIK, A. and C.C. TRUMAN, 1997: Rainfall Intensity and Soil Texture Schluff (%) 41 15 Effects on Water, Sediment, and Pesticide Losses. In: SAN JOSE, Ton (%) 22 21 R. und C.A. BREBBIA (Hrsg.). Measurements and Modelling in -1 Environmental Pollution. Computational Mechanics Publication, Corg (g.kg ) 28 12 pH 7,4 5,0 SoutHampton, 441-450. SCHWEN, A., G. HERNANDEZ-RAMIREZ, E.J. LAWRENCE-SMITH, -1 Regenintensität (mm.h ) 41 60 36 60 S.M. SINTON, S. CARRICK, B.E. CLOTHIER, G.D. BUCHAN Abfl usskoeffi zient (%) 29 38 28 56 and W. LOISKANDL, 2011: Hydraulic Properties and the Water- Verluste an 2,4-D Conducting Porosity as Affected by Subsurface Compaction Using im Abfl uss (%) 0,5 2,6 7,2 15,8 Tension Infi ltrometry. Soil Science Society of America Journal in Infi ltration (%) 0,0 0,0 0,1 0, 1 75(3), 822-831. STEINBERGER, P., 2001: Laboruntersuchungen zur Bestimmung des Verluste an Chlorpyrifos Transportverhaltens von ausgewählten Pestiziden unter Erosionsbe- im Abfl uss (%) 0,04 0,1 0,06 0,3 dingungen. Diplomarbeit. Institut für Hydraulik und landeskulturelle in Infi ltration (%) 0,0 0,0 0,02 0,02 Wasserwirtschaft, Universität für Bodenkultur Wien, 86 S. 36 BBodenphysikalischeodenphysikalische AAspektespekte iimm HHinblickinblick aaufuf ddenen GGewässerschutzewässerschutz

STICKLER, Th., 1996: Laboruntersuchungen des Transportes von unter- VAN OUWERKERK, C. and B.D. SOANE, (eds.), 1995: Soil compaction schiedlichen Pestiziden durch Oberfl ächenabfl uss und Bodenabtrag. and the environment. Special issue, Soil and Tilllage Research 35, 1-113. Diplomarbeit. Institut für Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirt- WENDROTH, O., V. VASQUEZ, C.J. MATOCHA, 2011: Field schaft, Universität für Bodenkultur Wien, 196 S. experimental approach to bromide leaching as affected by scale- VAN-CAMP, L., B. BUJARRABAL, A.-R. GENTILE, R.J.A. JONES, L. specifi c rainfall characteristics. Water Resour. Res. 47(12); doi: MONTARANELLA, C. OLAZÁBAL and S.-K. SELVARADJOU, 10.1029/2011WR010650. 2004: Reports of the Technical Working Groups Established under ZHENG, F., C. HUANG and L.D. NORTON, 2004: Effects of Near-Surface the Thematic Strategy for Soil Protection, EUR 21319 EN/1- Working Hydraulic Gradients on Nitrate and Phosphorus Losses in Surface Group on Research, p. 179. Runoff. Journal of Environmental Quality 33, 2174-2182. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 37 – 42 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Hochwasserabﬂ uss in alpinen Einzugsgebieten - hydrologische Standortsfaktoren und deren Bewertung Klaus Klebinder1*, Bernhard Kohl1, Gerhard Markart1, Gertraut Meißl1 und Bernadette Sotier1

Zusammenfassung Summary Hochgebirge stellen im hydrologischen Sinn eine kom- High mountain regions are a complex landscape from the plexe Landschaftseinheit dar. Die heterogene natur- hydrological point of view. The heterogeneous environ- räumliche Ausstattung alpiner Einzugsgebiete, welche ment of alpine catchments is demonstrated in a small- sich in eng verzahnten Strukturen der Vegetation und scale pattern of landcover/landuse, an inhomogeneous Landnutzung, einem inhomogenen Bodeninventar, va- soil inventory and highly variable geological characteris- riationsreichen geologischen Eigenschaften sowie einer tics. Alpine catchments show a high risk for fl oods during hohen Disposition für Hochwässer bei (konvektiven) short term heavy rain events, which can only be assessed Starkregenereignissen widerspiegelt, ist nur mit großen with a high degree of generalisation. Different methods Abstrahierungseinbußen in Bewertungsschemata und are available to estimate the hydrologic behaviour of a Modellen abzubilden. Unterschiedliche Methoden zur site or catchment. A further challenge is to consider the hydrologischen Bewertung der Standortfaktoren exis- non-stationary state of hydrological parameters. tieren, eine besondere Herausforderung ist dabei die Berücksichtigung des nicht stationären Zustandes des Systems. Schlagwörter: Oberfl ächenabfl uss, hydrologische In- dikatoren, Hydropedologie, hydrologische Bewertung

Einleitung auftritt, stellt bei konvektiven Niederschlagsereignissen eine bedeutende Prozessform dar. Der Zwischenabfl uss hinge- Mehrere Hochwasserereignisse seit Beginn des dritten gen erfährt durch die limitierte Fließgeschwindigkeit im Jahrtausend (2000, 2002, 2005 und zuletzt im Frühjahr Untergrund eine deutliche zeitliche Verzögerung und wird 2013) haben gezeigt, wie stark der alpine Lebensraum erst nach Stunden oder Tagen im Gerinne abfl usswirksam. durch hydrologische Naturgefahren bedroht ist. Durch Dementsprechend werden diese Prozesse erst bei längeren zunehmende menschliche Nutzung von gefährdeten Räu- Niederschlagsereignissen (mehrere Stunden bis Tage) für men, insbesondere Schaffung hochwertiger Infrastruktur in die Hochwasserentwicklung relevant (MARKART et al. exponierten Zonen und vermehrte Präsenz von Menschen 2013). Niederschlagswasser, das in tiefere Schichten des in Gefährdungsbereichen, steigt das Schadenspotential Untergrundes perkoliert, ist für die Ereignisfracht in den deutlich. Schäden an Personen, Gebäuden und Infrastruktur meisten Fällen nicht von Bedeutung. müssen daher zunehmend durch kosten-, erhaltungs- und Die hydrologischen Eigenschaften eines Einzugsgebie- fl ächenintensive Schutzmaßnahmen eingedämmt werden. tes sind nicht stationär, sondern zeitlich variabel. Kaum Vor allem im alpinen Lebensraum stellen Wildbäche, Änderungen unterworfene Teile des naturräumlichen aber auch deren Vorfl uter eine besondere Bedrohung dar. Inventares eines Einzugsgebietes können als Grunddis- Infolge der Hochgebirgstopographie kommt es zu einer position bezeichnet werden (BUWAL 1998). In Wild- raschen Abfl usskonzentration des Niederschlages in den bacheinzugsgebieten können topographische, geologische Gerinneläufen, was einen raschen und unverzögerten und pedologische Eigenschaften sowie die grundsätzliche Anstieg der Abfl usswelle zur Folge hat. Bedingt durch das Vegetationsausstattung als stationär betrachtet werden. Die alpine Relief und geomorphologische Faktoren können variable Disposition für Hochwasserereignisse wird von der bei Hochwasserereignissen Feststoffe mobilisiert werden, periodischen oder episodischen Änderung der Landnutzung welche zu Murgängen und starkem Geschiebetransport und des Feuchtezustandes gesteuert, z.B. zunehmende führen. In Wildbacheinzugsgebieten treten unterschiedliche Bodenverdichtung durch Weidevertritt im Laufe des Som- hydrologische Prozesse sowohl in dominanter (z.B. Ober- merhalbjahres, zyklische forstwirtschaftliche Eingriffe oder fl ächenabfl uss auf Fels) als auch in komplex verzahnter episodische Naturereignisse (z.B. Windwurf, Trockenheit) Form (obenfl ächennaher Zwischenabfl uss, Returnfl ow) ändern die Gebietseigenschaften ebenso wie das aktuelle auf. Oberfl ächenabfl uss, der vorwiegend an Zonen mit Speichervermögen des Bodens, welches maßgeblich durch beschränkter Infi ltrationskapazität (Infi ltrationsüberschuss) das Ausmaß des Vorniederschlages bestimmt ist.

1 Bundesforschungszentrum für Wald (BFW), Institut für Naturgefahren und Gebietswasserhaushalt, Hofburg, Rennweg 1, A-6020 INNSBRUCK * Ansprechpartner: Mag. Klaus Klebinder, [email protected] 38 HHochwasserabochwasserabﬂ uussss inin aalpinenlpinen EEinzugsgebieteninzugsgebieten - hhydrologischeydrologische SStandortsfaktorentandortsfaktoren uundnd ddereneren BBewertungewertung

Hydrologische Standortseigenschaften und Einfl ussfaktoren Die hydrologische Reaktion einer Einheit auf Starknie- derschlagsereignisse ist von einer Vielzahl an Standortsei- genschaften abhängig. Grundsätzlich gilt, dass bei kurzen konvektiven Niederschlagsereignissen die oberfl ächennahen Kompartimente (Vegetationsausstattung, Oberboden) des Bio-, Pedo- und Geoinventars für die Reaktion ausschlaggebend sind, bei langen advektiven Ereignissen gewinnen hydrogeologische Faktoren zunehmend an Bedeutung. Weiters gilt, dass die einzelnen Komponenten des Systems (Topographie, Geologie, Pedologie, Vegetation/Landnut- zung) eine starke Abhängigkeit voneinander zeigen, somit ist eine isolierte Betrachtung einzelner Komponenten der naturräumlichen Ausstattung kaum möglich. Stellvertretend kann als Beispiel für die starke Wechselwirkung zwischen Abbildung 1: Der auf den Felsflächen gebildete Oberflä- den einzelnen Teilbereichen die Stellung des geologischen chenabfl uss wird durch die anschließenden Schuttkörper Substrats als Basis für die Bodenbildung und somit die aufgenommen und erst mit deutlicher Verzögerung an den bodenphysikalischen Eigenschaften angeführt werden Vorfl uter abgegeben. (SOTIER et al. 2011). Im Folgenden wird auf die Stellung der einzelnen Teilbereiche in der hydrologischen Standorts- darunterliegenden Schuttkörpern aufgenommen und erst reaktion eingegangen sowie auf wichtige Wechselwirkungen verzögert wieder an den Vorfl uter abgegeben (Abbildung 1). verwiesen. Das geologische Ausgangsmaterial stellt einen elementaren Bestandteil in der Bodengenese dar. Während feinteilreich Topographie und Relief verwitterndes Ausgangsmaterial (z.B. Phyllite, Tonschiefer, Die Topographie und im Speziellen die räumliche Glie- div. Einheiten der Flyschzone) sehr schwere und bindige derung des Gerinnesystems stellen einen zentralen Steue- Böden hervorbringt, kann bei grobkörnig verwitternden rungsfaktor für die Geschwindigkeit der Abfl ussreaktion dar. Einheiten (z.B. div. Orthogneise, Quarzite, quarzreiche Kurze Fließwege von der Wasserscheide bis zum Gerinne Granite) grundsätzlich von durchlässigeren Böden mit infolge eines dichten Gerinnenetzes führen ebenso zu ra- einem hohen Anteil der Sandfraktion und von Grobstoffen scher Gebietsreaktion wie ein sehr steiles Relief. Die Länge ausgegangen werden. SOTIER et al. (2011) konnten für das des Fließweges und die Neigung des Gebietes gehen neben Bundesland Niederösterreich den Zusammenhang zwischen der Rauigkeit der Oberfl äche (ein Parameter der Vegetation) dem geologischen und dem pedologischen Substrat ableiten in zahlreiche bewährte Formeln zur Berechnung der Ab- (Abbildung 2). fl usskonzentrationszeit ein (KOHL 2011). Die Neigung des Standortes ist eng mit Bodenmerkmalen, insbesondere der Pedologie Bodenmächtigkeit verbunden. Je steiler ein Standort desto Der Boden hat eine Kernfunktion in der hydrologischen geringmächtiger ist im Allgemeinen die Entwicklungstiefe Reaktion eines Standortes. Zum einen bestimmt die hyd- von Böden (TASSER 1998), damit verbunden ist eine zu- raulische Leitfähigkeit des Bodens (sowohl in gesättigtem nehmende Häufung vegetationsfreier Felsbereiche. als auch in ungesättigtem Zustand) die Infi ltrationskapazität eines Standortes, zum anderen ist das Porenvolumen und Geologie und Geomorphologie dessen Verteilung auf bestimmte Porengrößen eine Kenn- Die geologischen Eigenschaften eines Standortes nehmen größe für die rasche Wasseraufnahme und Speicherung. direkt Einfl uss auf die Abfl ussreaktion, indem sie den Anteil Die hydraulische Leitfähigkeit des Bodens (Matrixge- der tiefgründigen Versickerung sowie die Verweildauer schwindigkeit) ist eine Funktion aus der Verteilung der des Wassers im Untergrund beeinfl ussen. Die Klüftigkeit Korngrößenfraktionen (Textur), dem Gehalt an Grobstoffen, eines Gebirgskörpers und das Einfallen der Schichten sind der Lagerungsdichte und dem Anteil an organischer Sub- entscheidende Größen zur Charakterisierung der Perkola- stanz (STENITZER 1988, RUSS und RIEK 2011). Mak- tionskapazität. Lockergesteinskörper beeinfl ussen über die roporen, wie Tiergänge oder Wurzelröhren, modifi zieren Art und Korngrößenverteilung des Substrates die hydrogeo- die Leitfähigkeit des Bodens mitunter stark (BEVEN and logischen Eigenschaften. MARKART et al. (2013) konnten GERMANN 1982). für unterschiedliche Substrate Kennwerte für die laterale Wird die Speicherkapazität eines Standortes für kurzzeitige Verlagerungsgeschwindigkeit innerhalb des Substrates Starkniederschlagsereignisse betrachtet, so sind in erster Li- ableiten. In alpinen Einzugsgebieten können geomorpho- nie die Anteile an Grob- und Gröbstporen ausschlaggebend. logische Phänomene wie Moränen, Sturz- und Murschutt Nur diese Speicher können mit entsprechender Geschwin- oder Massenbewegungen Einfl uss auf die Abfl ussentwick- digkeit gefüllt werden und somit Teile des Niederschlages lung nehmen. Beispielsweise wird vielfach der Abfl uss aus retendieren. Die Funktion der Fein- und Feinstporen liegt hoch abfl usswirksamen Einheiten (z.B. Felsfl anken) in den vorwiegend in der Speicherung von Wasser für Vegetation HHochwasserabochwasserabfl uussss inin alpinenalpinen EEinzugsgebieteninzugsgebieten - hhydrologischeydrologische SStandortsfaktorentandortsfaktoren uundnd ddereneren BBewertungewertung 39

Abbildung 2: Bodenarten bei unterschiedlichen geologischen Einheiten in Niederösterreich. Links bei Gneisen, Graniten und quarzreichen Konglomeraten, rechts bei Mergel- und Flyschserien.

Abbildung 3: Profi lgraph eines Waldstandortes (links) und eines Weiderasens (rechts) im Brixental (Tirol). und Pfl anzen. Abbildung 3 zeigt den Vergleich zwischen dar. Anthropogene Eingriffe wie Bodenaustausch, Planie einem Waldboden (links) und einem benachbarten Wei- oder Abtrag des humosen Oberbodens stellen vor allem derasen (rechts), dabei ist der deutlich höhere Grob- und im Hochgebirge mittel- bis langfristige Störungen in den Gröbstporenraum am Waldstandort zu beachten. Während hydrologischen Abläufen dar. Dementsprechend behutsam am Waldstandort im Zuge eines Beregnungsexperimentes sollte mit dieser Ressource umgegangen werden (KLEBIN- kein Oberfl ächenabfl uss auftrat, zeigte der Weiderasen in DER et al. 2011). Abhängigkeit von der Bodenfeuchte bis zu 60% Oberfl ä- chenabfl uss (MEISSL et al. 2012). Landbedeckung, Landnutzung und Der Boden bildet das Bindeglied zwischen der geologi- Vegetation schen Situation eines Standortes und der darüber liegenden Die oberste Schicht des hydrologischen Gesamtkomple- Vegetation/Landnutzung - dementsprechend unterliegt die xes ist zum einen einer der maßgeblichsten Faktoren in Pedosphäre beiden Einfl üssen. Während die Korngrößen- der hydrologischen Prozesskette, zum anderen aber die zusammensetzung stark durch die geologischen Faktoren dynamischste Komponente in der hydrologischen Cha- bedingt wird, sind der Anteil an organischer Substanz, die rakterisierung eines Standortes (SOTIER et al. 2010). Bioturbation und der Anteil an Makroporen stark von Ve- Als bedeutender Faktor im Wasserumsatz (Transpiration, getationseigenschaften abhängig. Die Lagerungsdichte ist Evaporation) eines Standortes entscheidet die Vegetation wiederum ein Faktor der Landnutzung und spiegelt sich nicht zuletzt über den Zeitraum der Regeneration gefüllter beispielsweise in Weidestauhorizonten oder Pfl ugsohlen Bodenspeicher. wieder. An Waldstandorten spiegelt sich die Form und Intensität der Die Pedosphäre stellt eine komplexe, störanfällige und nach Bewirtschaftung in der Art und Ausprägung der Bodenvege- Eingriffen schwer regenerierbare Landschaftskomponente tation wieder. Aufgelockerte Bestände mit unterschiedlicher 40 HHochwasserabochwasserabfl uussss inin aalpinenlpinen EEinzugsgebieteninzugsgebieten - hhydrologischeydrologische SStandortsfaktorentandortsfaktoren uundnd ddereneren BBewertungewertung

Bodenvegetation und zu teilweise massiven Vertrittschäden. Im hydrologischen Sinn wirken sich diese Belastungen durch eine deutliche Erhöhung des Oberfl ächenabfl usses am Ende der Weidesaison aus (Abbildung 5). Die hydraulische Rauigkeit der Oberfl äche wird durch die Art und Ausprägung der Landbedeckung beeinfl usst. Im hydraulischen Sinn glatte Flächen wie beispielsweise Asphalt, Flächen mit keiner oder geringer Vegetationsbe- deckung führen zu hoher Fließgeschwindigkeit des Wassers an der Oberfl äche und damit einhergehender Erosion sowie zu rascher Abfl usskonzentration. Raue Flächen, wie beispielsweise Zwergstrauchheiden, verzögern den Abfl uss und dämpfen somit Erosion und Abfl usskonzentration.

Abbildung 4: Waldstandorte mit unterschiedlicher Vegetati- Schemata zur integralen Bewertung von onsausstattung und hydrologischer Reaktion. Standortsfaktoren In zahlreichen Bewertungsschemata wird versucht, die wichtigsten hydrologischen Einﬂ ussfaktoren zu integrieren und in eine standardisierte hydrologische Reaktion zu transferieren. Dabei reichen die Methoden von Anleitungen für die praktische Feldkartierung bis hin zu GIS basierten An- sätzen zur automatisierten Ausweisung von Prozessﬂ ächen. Hier werden exemplarisch einige Methoden vorgestellt:

Soil Conservation Service – Curve Number- Verfahren Das vom US Soil Conservation Service (SCS) entwickelte Curve-Number-Verfahren (USDA 2004) ist eine in den 1950er Jahren entwickelte Methode zur Bestimmung der abfl usswirksamen Anteile eines Niederschlagsereignisses für kleine Einzugsgebiete. Das in der Praxis sehr häufi g angewandte Verfahren basiert auf Untersuchungen des Ab- fl ussverhaltens landwirtschaftlich genutzter Flächen. Böden werden hinsichtlich ihrer Infi ltrationskapazität (kf-Wert/ Durchlässigkeitsbeiwert) in vier hydrologische Bodentypen unterteilt. Aus Bodentyp, Vorfeuchte und Landnutzung wird der CN-Wert (runoff curve-number) ermittelt. Dieser ist ein Maß für das Wasserspeichervermögen eines Bodens Abbildung 5: Einfl uss von Beweidung und Feuchtezustand und kann Werte zwischen 0 (kein Abfl uss) und 100 (voll- auf den Oberfl ächenabfl uss am Beispiel einer Weide auf der ständiger Abfl uss) annehmen. Die Vorfeuchte wird in drei Brixentalalm (Gem. Brixen im Thale, Tirol). Der Weideeinfl uss Klassen angegeben und leitet sich aus dem Niederschlag hat dabei stärkere Auswirkungen auf die Abfl ussreaktion als der letzten Tage ab. Untersuchungen von BURLANDO und der Feuchtezustand. KUNTNER (2003) zeigen eine beschränkte Anwendbarkeit für den Alpenraum. Altersstruktur führen zu einer Erhöhung des Deckungsgra- des der Bodenvegetation, dies fördert eine aufnahmefähige Das wissensbasierte System FLAB Bodenaufl age mit begrenztem Risiko der Ausbildung hyd- Das WBS-FLAB (PESCHKE et al. 1999) verwendet den do- rophoben Effekten an der Oberfl äche (Abbildung 4 links). minanten Abfl ussprozess als Abstraktion der hydrologischen Bewaldete Standorte weisen grundsätzlich eine verhält- Reaktionen in Einzugsgebieten. Aus den Gebietsgrößen Re- nismäßig geringe Disposition für Oberfl ächenabfl uss auf. lief (Hangneigung, Hangrichtung), Vegetation und Nutzung Die Flächennutzung in alpinen Wildbacheinzugsgebieten ist (Nutzungsart, Bestandesart und -alter), Boden (Bodentyp, vielfältig und saisonal variabel. Während Mähwiesen nur -art, Modifi kationen bzgl. Grobanteil, Makroporen, Durch- über eine kurze Periode (wenige Tage bis Wochen, meist wurzelung) und Gewässernetz wird auf den dominanten im Spätsommer und Herbst) Beweidung erfahren, werden Abfl ussbildungsprozess geschlossen. Dabei wird zunächst alpine Weiderasen über mehrere Wochen des Sommers ein potentieller dominanter Abfl ussprozess abgeleitet und intensiv beweidet. Damit einhergehend kommt es neben anschließend, im Hinblick auf die Modellierung unter einer Verdichtung des Bodens zu Verschiebungen von Bio- Berücksichtigung von Niederschlagsereignissen und Ge- massenanteilen, zur Veränderung des Deckungsgrades der bietszustand (trocken oder feucht), ein realer dominanter HHochwasserabochwasserabfl uussss inin alpinenalpinen EEinzugsgebieteninzugsgebieten - hhydrologischeydrologische SStandortsfaktorentandortsfaktoren uundnd ddereneren BBewertungewertung 41

Abfl ussprozess bestimmt. Die räumliche Datenerfassung Dank und Datenaufbereitung erfolgt in einem GIS, die Eingangs- Teile der hier dargestellten Forschungsarbeiten wurden im größen werden überlagert und über ein If-Then-Regelwerk Rahmen des vom Österreichischen Klima- und Energie- einer Klassifi zierung zugeführt. fonds (ACRP-Programm) geförderten Projekt SeRAC-CC (Sensitivity of the Runoff Characteristics of Small Alpine Dominant runoff processes (DRP) Catchments to Climate Change) erarbeitet. Mit dem DRP-Verfahren (SCHERRER 2006, SCHMO- CKER-FACKEL et al. 2007) wird, basierend auf Boden- Literatur eigenschaften, Geologie und Nutzungsmerkmalen der BEVEN, K. and P. GERMANN, 1982: Macropores and water fl ow in soils, dominante Abfl ussprozess für einen Standort ermittelt. Water Resour. Res., 18(5), 1311-1325. Grundsätzlich unterscheidet dieses Verfahren vier BUWAL (Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft), Hrg., 1998: Abfl uss-Prozesstypen: Horton’scher Oberfl ächenab- Begriffsdefi nitionen zu den Themen: Geomorphologie, Naturgefahren, fl uss (HOF), Sättigungsabfl uss (SOF), Zwischenab- Forstwesen, Sicherheit, Risiko. Bern. fl uss (SSF) und Tiefensickerung (DP). Mit Hilfe eines KLEBINDER, K., B. KOHL, G. MARKART und B. SOTIER, 2011: Pro- Beurteilungsschemas wird der Wasserfl uss von der blematik Flächenversiegelung - Möglichkeiten zur Bewertung, Quan- Bodenoberfl äche bis zum geologischen Untergrund tifi zierung und Steuerung. Ingenieurbiologie, Wädenswil, (3): 14-22. nachvollzogen. Es wird entschieden, ob und wie stark KOHL, B., 2011: Das Niederschlags-/Abflussmodell ZEMOKOST. das Wasser an der Infi ltration gehindert wird (HOF- Entwicklung eines praktikablen Modells zur Ermittlung von Hoch- Prozesse). Bei vermindertem vertikalem Durchfl uss wasserabfl üssen in Wildbacheinzugsgebieten unter Einbeziehung bestimmt die Speicherkapazität des Bodens, die über das verbesserter Felddaten. Dissertation an der Fakultät für Geo- und Bodenwasserregime (durchlässig bis permanent wasser- Atmosphärenwissenschaften der Universität Innsbruck. gesättigt) und die pfl anzennutzbare Bodenmächtigkeit KUNTNER, R. and P. BURLANDO, 2003: Parsimonious and Spatially ermittelt wird, ob DP, SOF oder SSF der dominante Distributed Modelling of Runoff Generation in Mesoscale Prealpine Abfl ussprozess ist. Ob Sättigungsabfl uss auftritt, wird and Alpine Catchments. In: Proc. of the "International Conference on von Stauschichten im Untergrund und der Hangneigung Flood Estimation", Bern, Switzerland, 6-8 March 2002, CHR-KHR abhängig gemacht. rep. n° II-17, 407-418. MARKART, G., A. RÖMER, G. BIEBER, H. PIRKL, K. KLEBINDER, C. HÖRFARTER, A. AHL, A. ITA, B. JOCHUM, B. KOHL, G. Geländeanleitung zur Abschätzung des MEISSL, K. MOTSCHKA, D. OTTOWITZ, I. SCHATTAUER, Oberfl ächenabfl ussbeiwertes B. SOTIER, M. STRASSER, K. SUNTINGER und E. WINKLER, Die Geländeanleitung zur integralen Bewertung der 2013: Abschätzung der Bandbreiten von Fließgeschwindigkeiten des Oberfl ächenabfl ussdisposition basiert auf einer Analyse oberfl ächennahen Zwischenabfl usses in alpinen Einzugsgebieten. End- bericht 3. Projektjahr zur Projekt Shallow Interfl ow, Österreichische von rund 700 Starkregenexperimenten im Ostalpenraum Akademie der Wissenschaften. (MARKART et al. 2004). Als Indikatoren zur Abschätzung des Oberfl ächenabfl ussbeiwertes werden die Vegetation, MARKART, G., B. KOHL, B. SOTIER, T. SCHAUER, G. BUNZA und R. STERN, 2004: Provisorische Geländeanleitung zur Anschätzung des der Boden, die Nutzung, die örtlichen Feuchtverhältnisse Oberfl ächenabfl ussbeiwertes auf alpinen Boden-/Vegetationseinheiten sowie weitere standörtliche Besonderheiten (z.B. Zustand bei konvektiven Starkregen (Version 1.0). BFW Dokumentation, Nr.3. der Bodenaufl age) herangezogen. Die Bewertung erfolgt in MEISSL, G., K. KLEBINDER, C. GEITNER, F. SCHÖBERL, B. KOHL, einem siebenklassigen System, welches den Oberfl ächenab- G. MARKART, H. FORMAYER, Th. GORGAS und A. BRONSTERT, fl ussbeiwert beschreibt. Dem zu bewertenden Standort wird 2012: Sensitivität der Abfl ussprozesse kleiner alpiner Einzugsgebiete ein realistisch schlechter Systemzustand unterstellt. Dieser auf Klimaänderungen. In: Wasser ohne Grenzen, Beiträge zum Tag der bei Kartierarbeiten oftmals nicht vorherrschende Zustand Hydrologie am 22./23. März 2012 an der Albert-Ludwigs-Universität kann durch Interpretation von Zeigerpfl anzen (Feuchte- und Freiburg. Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, Hennef, Weidezeiger) und von defi nierten Merkmalen (z.B. Vertritt- (31.12): 121-126. spuren) erkannt werden. PESCHKE, G., C. ETZENBERG, G. MÜLLER, J. TÖPFER und S. ZIMMERMANN, 1999: Das wissensbasierte System FLAB – ein Instrument zur rechnergestützten Bestimmung von Landschaftsein- Fazit heiten mit gleicher Abfl ussbildung. Internationales Hochschulinstitut. In Summe stellen Wildbacheinzugsgebiete äußerst kom- IHI-Schriften, Heft 10, Zittau. plexe Systeme dar, die hydrologisch schwer analysierbar RUSS, A.und W. RIEK, 2011: Pedotransferfunktionen zur Ableitungder und abstrahierbar sind. Dennoch gibt es praktikable nutzbaren Feldkapazität – Validierung für Waldböden des nord- Methoden, welche die Reaktion des Gesamtkomplexes ostdeutschen Tiefl ands. Waldökologie, Landschaftsforschung und (Geologie-Boden-Vegetation/Nutzung) mit ausreichen- Naturschutz 11: 85-91. der Genauigkeit beschreiben. Diese Ansätze erlauben SCHERRER, S., 2006: Bestimmungsschlüssel zur Identifi kation von vielfach auch die Berücksichtigung einer ein- oder auch hochwasserrelevanten Flächen. Bericht 18 des Landesamts für Um- mehrdimensionalen Variabilität von Einfl ussfaktoren. Die welt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht, Mainz. http://www. durch die Anwendung der einzelnen Bewertungsschemata scherrer-hydrol.ch/pdf/scherrer/luwg_bericht_18-2006_ansicht.pdf. unterstellte Reaktionscharakteristik einer Einheit kann in SCHMOCKER-FACKEL, P., F. NAEF and S. SCHERRER, 2007: Iden- weiterer Folge zur Hochwasserabschätzung umgesetzt tifying runoff processes on the plot and catchment scale. Hydrol. werden. Earth Syst. Sci., 11, 891-906, doi:10.5194/hess-11-891-2007, 2007. 42 HHochwasserabochwasserabfl uussss inin aalpinenlpinen EEinzugsgebieteninzugsgebieten - hhydrologischeydrologische SStandortsfaktorentandortsfaktoren uundnd ddereneren BBewertungewertung

STENITZER, E., 1988: SIMWASSER – Ein numerisches Modell zur SOTIER, B., K. KLEBINDER und A. EDER, 2011: Abteilung von Bo- Simulation des Bodenwasserhaushaltes und des Pﬂ anzenertrages densubstratklassen aus der Geologischen Karte von Niederösterreich. eines Standortes. Mitt. aus der Bundesanstalt für Kulturtechnik und Mitteilungen der Österreichischen Bodenkundlichen Gesellschaft, Bodenwasserhaushalt, Nr. 31, Petzenkirchen. Wien (78): 7-14. SOTIER, B., A. EDER, K. KLEBINDER, P. STRAUSS, G. TASSER, E., B. OSTENDORF, U. TAPPEINER, C. PÖTTINGER, W. MARKART und J. DORNER, 2010: Erstellung einer Landnut- BITTERLICH and A. CERNUSCA, 1998: Analysis of factors de- zungskarte als Grundlage hydrologischer Bewertung. In: Strobl/ termining soil depth on an Alpine hillslope. HeadWater’98. P. 58-62. Blaschke/Griesebner (Hrsg.): Angewandte Geoinformatik 2010. USDA (United States Department of Agriculture), 2004: National Engi- Beiträge zum 22. AGIT-Symposium, 7.-9. Juli 2010, Salzburg: neering Handbook Hydrology, Chapter 10 Estimation of Direct Runoff 316-324. from Storm Rainfall. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 43 – 48 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Humusfunktionen und -Dynamik in landwirtschaftlich genutzten Böden Heide Spiegel1*, Georg Dersch1, Norman Schlatter1, Karl Aichberger1, Josef Söllinger1 und Andreas Baumgarten1

Zusammenfassung Summary Langzeit-Feldversuche sind eine gute Basis, um Humus- Long-term ﬁ eld experiments are a good basis to evaluate Veränderungen, die durch unterschiedliche Bodenbewirt- long-term effects of different soil management on soil schaftung (z.B. Bodenbearbeitung, organische, minera- organic matter dynamics. We have evaluated the effects lische Düngung) verursacht werden, zu quantiﬁ zieren. of tillage, the management of crop residues as well as Dazu werden Bodenkennwerte, wie z.B. der organische the application of compost on selected soil parameters

Kohlenstoffgehalt (Corg), der Gesamt-Stickstoffgehalt connected to humus dynamics (Corg, Nt, C to N ratio, N (Nt), das C/N Verhältnis, das N-Mineralisierungspoten- mineralisation potential, Nmin). The maintenance of soil zial und der Gehalt an mineralischem Stickstoff (Nmin) organic carbon (Corg) is only possible on the investigated herangezogen. Die Ergebnisse langjähriger, regelmäßiger sites, if tillage is reduced to a minimum and crop residues Bodenanalysen an AGES Feldversuchen zeigen, dass (cereal grain straw, maize stover, sugar beet leaves) re- auf den untersuchten Versuchsstandorten der organische main on the ﬁ eld. Long-term compost application leads to

Kohlenstoffgehalt des Bodens nur aufrecht erhalten wer- an increase of soil organic matter (e.g. Corg and Nt), which den kann, wenn die Bodenbearbeitung minimiert wird are – delayed but continuously – mineralised. 12 years

und die Ernterückstände (z.B. Getreide- und Maisstroh, after the start of the experiment the Nmin contents in the Zuckerrübenblätter) auf dem Feld verbleiben. Langjähri- compost variants are as high as or higher compared with ge Kompostanwendung führt zu einem Humus-Anstieg the highest mineral N fertilisation rate connected with an

(insbesondere der Corg und Nt Gehalte). Durch die konti- increased nitrate leaching risk. This can be minimised nuierliche Mineralisierung kommt es allerdings – ab 12 by suitable measures (e.g. reduced tillage, green cover).

Jahren nach Versuchsbeginn - zu einem Ansteigen der Corg decreases occur in the long-term with frequent tillage Nmin Gehalte in den Kompostvarianten, vergleichbar mit (two times a year and more). This is also the case, if crop denen in der höchsten mineralischen N Düngungsstufe, residues are removed every year from the ﬁ eld. und damit zu einem erhöhten N Austragsrisiko. Dieses Keywords: Long-term ﬁ eld experiments, soil organic kann durch geeignete Maßnahmen (z.B. reduzierte carbon, total nitrogen, N mineralisation potential Bodenbearbeitung, Begrünungen) minimiert werden.

Langfristig nehmen die Corg Gehalte des Bodens mit häuﬁ ger Bodenbearbeitung und wenn Ernterückstände jedes Jahr vom Feld abgefahren werden, ab. Schlagwörter: Langzeitfeldversuche, organischer Boden-Kohlenstoff, Gesamt-Stickstoff, N Mineralisie- rungspotenzial

Einleitung Futtermittel sowie für energetische Zwecke und Rohstoffe. In der Klimaschutz-Diskussion wird eine Erhöhung der Die organische Substanz des Bodens (hier synonym ver- Speicherung von Kohlenstoff im Boden und die damit verwendet mit Humus) beeinﬂ usst chemische, physikalische bundene Reduktion der Emissionen des Treibhausgases CO2 und biologische Bodeneigenschaften und damit auch den in die Atmosphäre intensiv besprochen. Eine Möglichkeit Wasser-, Luft-, Wärme- und Nährstoffhaushalt des Bodens. dieses Speicherpotenzial zu quantiﬁ zieren, besteht in der Insbesondere spielt Humus, von dem angenommen wird, Auswertung von Humus-Daten langjähriger Feldversuche dass er unter anderem ca. 58% organischen Kohlenstoff (> 20 Jahre) mit unterschiedlichem Bodenmanagement (z.B. enthält, eine wesentliche Rolle in der Speicherung und SPIEGEL und DERSCH 2009, ELLMER und BAUME- Freisetzung von Nährstoffen und in der Verbesserung der CKER 2005, FREIBAUER et al. 2004). Um Veränderungen Aggregatstabilität und damit der Bodenstruktur. Wesentliche im Humusgehalt feststellen zu können, ist es notwendig, ökologische Bodenfunktionen (BLUM 2005) stehen mit den Ausgangsgehalt zu kennen und regelmäßige (wenn dem Gehalt an organischer Substanz in Zusammenhang, ein- möglich jährliche) Bodenuntersuchungen durchzuführen, schließlich der Produktion von Biomasse für Nahrungs- und da die zeitlichen und räumlichen Schwankungen hoch

1 Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH - AGES, Spargelfeldstraße 191, A-1220 WIEN * Ansprechpartner: Dr. Heide Spiegel, [email protected] 44 HHumusfunktionenumusfunktionen uundnd --DynamikDynamik iinn llandwirtschaftlichandwirtschaftlich ggenutztenenutzten BBödenöden sind (KÖRSCHENS 2010). Im Allgemeinen hängt das C- einer Parzellengröße von 12x60 m (=720 m²) angelegt. Speicherpotenzial vom Eintrag organischer Substanz (z.B. Folgende Bodenbearbeitungsvarianten werden geprüft: Ernte- und Wurzelrückstände, Bestandesabfall) sowie von • MT (Minimalbodenbearbeitung): Frässaat ohne Grund- der Intensität der Umsetzungsvorgänge ab und ob und wie bodenbearbeitung vor der Saat, Bearbeitungstiefe: 5-8 die organische Substanz im Boden vor Abbau geschützt cm. ist (KÖGEL-KNABNER et al. 2008, BACHMANN et • RT (Reduzierte Bodenbearbeitung): Bodenbearbeitung al. 2008, EKSCHMITT et al. 2008). Diese Thematik ist mit dem Grubber im Herbst und nach der Ernte. Bear- Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Publikationen. beitungstiefe: 15 cm. In dieser Arbeit soll anhand von Feldversuchen gezeigt werden, wie weit die landwirtschaftliche Bewirtschaftung • CT (konventionelle Pfl ugbearbeitung): Wendepfl ug im von Ackerböden zur C-Speicherung beitragen kann. Weiters Herbst und Grubber nach der Ernte. Bodenbearbeitungs- ist mit dem Aufbau von Humus gleichzeitig eine Anreiche- tiefe: bis 25-30 cm. rung von organisch gebundenem Stickstoff verbunden, der Die Düngung erfolgte nach den Richtlinien für die sach- langfristig wieder mineralisiert und freigesetzt werden kann. gerechte Düngung (BMLFUW 2006). Eine genauere Ver- Dabei ist darauf zu achten, dass nicht Maßnahmen ergriffen suchsbeschreibung ist in SPIEGEL et al. (2002 und 2007) werden, die eine rasche und unkontrollierte Mineralisierung enthalten. zur Folge haben (z.B. Pfl ügen von langjährig minimal bearbeiteten Böden, Umbruch von Grünland). Dies könnte Management der Ernterückstände (Einarbeitung und den ungewünschten Austrag von Nitrat in benachbarte Abfuhr) Wasserkörper zur Folge haben. Ein einfacher Indikator um Die Feldversuche, die sich mit den Auswirkungen von Umsetzungsvorgänge der organischen Substanz zu cha- Einarbeitung und Abfuhr der Ernterückstände beschäf- rakterisieren, ist das C/N Verhältnis. In Österreich liegen tigen, wurden im Marchfeld und Waldviertel 1982, im die C/N Verhältnisse in Oberböden von Ackerstandorten Alpenvorland 1986 ursprünglich als P-Düngungsversuche üblicher weise zwischen 8 und 11, ein engeres C/N Ver- mit 8 Varianten und jeweils 4 Wiederholungen in einer hältnis weisen hochaktive Böden mit einem hohen Anteil Parzellengröße von 32x6 m (Marchfeld) und 30x7,5 m an Biomasse auf, da Mikroorganismen sehr N reich sind. (Alpenvorland) angelegt. Der Versuch im Waldviertel Diese Zusammenhänge werden anhand von Ergebnissen musste 2002 stillgelegt werden. In einer Variante wurden von Feldversuchen der AGES näher beleuchtet. -1 jeweils in 4 P-Aufwandstufen (0, 75, 150, 300 kg P2O5 ha a-1) alle Ernterückstände am Feld belassen, in der anderen Material und Methoden abgeführt. Die N und K Düngung erfolgte nach den Richt- linien der sachgerechten Düngung (BMLFUW 2006). Im AGES Feldversuchsstandorte Marchfeld betrug der Anteil der Blattfrüchte (Zuckerrübe, Erbse, Körnermais, Winterraps, Sojabohne, Sonnenblume, Kartoffel) in der Fruchtfolge 48 %, im Waldviertel betrug Beschreibung der Versuche der Anteil von Kartoffel, Silomais, Erbse und Winterraps Für die Quantifi zierung der Auswirkungen unterschied- 33% in der Fruchtfolge. lichen landwirtschaftlichen Bodenmanagements auf die Humusdynamik werden folgende Feldversuche verwendet. Kompostdüngungsversuch 1991 wurde am Ritzlhof bei Linz ein Kompostdüngungs- Bodenbearbeitungsversuch Fuchsenbigl versuch angelegt, um die Auswirkungen unterschiedlicher Der Bodenbearbeitungsversuch wurde 1988 im Marchfeld Kompostdüngung im Vergleich zu mineralischer N Dün- mit drei Varianten mit jeweils drei Wiederholungen und gung auf Ernteprodukte und Bodenqualität zu erfassen.

Tabelle 1: Beschreibung der Versuchsstandorte. Marchfeld Alpenvorland Waldviertel* OÖ Zentralraum

Seehöhe (m über N.N.) 147 290 511 280 Jahresniederschlag (mm) 529 778 661 753 (30-jähriges Mittel) Jahresmitteltemperatur °C 9,4 8,4 6,8 8,5 (30-jähriges Mittel) Bodentyp Tschernosem Braunerde Braunerde Braunerde Ausgangsgestein Löß Schwemmmaterial Silikatmaterial Lößlehm Bodenart sandiger Lehm schlufﬁ ger Lehm sandiger Lehm lehmiger Schluff pH in CaCl2 7,5 6,6 5,3 6,8

Carbonat (CaCO3) in % 13 0 0 0 Organischer Kohlenstoff in % 1,10 1,40 1,00 1,20 Sand/Schluff/Ton 40/42/18 3/67/30 48/36/16 14/69/17

*Standort 2002 aufgelassen. HHumusfunktionenumusfunktionen uundnd --DynamikDynamik iinn llandwirtschaftlichandwirtschaftlich ggenutztenenutzten BBödenöden 45

MT RT CT Der Versuch wurde im ungeordneten Block mit jeweils 4 Wiederholungen und einer Parzellengröße von 3 m x 10 m (= 30 m²) angelegt. Die untersuchten Varianten bestanden in einer Nullparzelle (Nulldüngung), mineralischer N Düngung (40 kg N, 80 kg N, 120 kg N ha-1 a-1) sowie Bioabfallkompost, Grüngutkompost, Stallmistkompost und Klärschlammkompost - mit Aufwandmengen, die jeweils 175 kg N ha-1 a-1 entsprechen. Weitere Varianten waren dieselben Kompostarten mit zusätzlicher mineralischer N- Düngung (Nitramoncal) von 80 kg ha-1 a-1. Winterweizen, Wintergerste, Mais und Erbse (ohne Kompostdüngung) waren Bestandteil der Fruchtfolge. Innerhalb von 17 Ver- suchsjahren wurden 380 - 610 t ha-1 Kompost aufgebracht, je nach N Gehalt der Komposte. Die Bodenproben wurden 2010 in 0-25 cm Bodentiefe entnommen. Abbildung 1: Auswirkungen von Frässaat (MT), reduzierter Bodenbearbeitung (RT) und konventioneller Pﬂ ugbearbei- -1 tung (CT) auf Corg (g kg ) in 0-30 zwischen 1998 und 2013. Bodenanalysen Unterschiedliche Buchstaben zeigen statistisch signiﬁ kante Die Bodenanalysen wurden an luftgetrockneten, < 2mm Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsverfahren an gesiebten Bodenproben durchgeführt. Organischer Boden- (P< 0.05, (Tukey Test). 1989: Anfangsgehalte in 0-25 cm.

Kohlenstoff (Corg) und Gesamtstickstoff (Nt) wurden mittels Elementaranalyse analysiert. Das N Mineralisierungspo- Parameter als hoch (>75 mg N kg-1 7 d-1), und mit CT als tenzial wurde mit der anaeroben Inkubationsmethode nach niedrig (<35 mg N kg-1 7 d-1) nach BMLFUW (2006) ein- KEENEY (1982), modiﬁ ziert nach KANDELER (1993) gestuft werden. Das C/N Verhältnis dagegen war (in allen untersucht. Nmin Proben wurden in unterschiedlichen Jah- Tiefenstufen) am niedrigsten unter Frässaat (siehe Tabelle ren im Frühling (März oder April) in 0-90 cm Bodentiefe 2). Dies weist - gemeinsam mit dem höheren Mineralisie- genommen und nach WEHRMANN and SCHARPF (1979) rungspotenzial – auf eine höhere biologische Aktivität nach analysiert. langjähriger Minimalbodenbearbeitung hin.

Ergebnisse und Diskussion Ernterückstände Die langjährige Entfernung der Ernterückstände vom Feld Bodenbearbeitungsversuch führte zu einer Abnahme von Corg an den Standorten March- Abbildung 1 zeigt die Langzeitentwicklung der Corg Gehalte feld und Waldviertel (SPIEGEL et al. 2012). Noch keine in 0-30 cm. Bezogen auf diese Tiefenstufe konnten die eindeutigen Ergebnisse waren am Standort im Alpenvorland

Corg Gehalte nur mit Minimalbodenbearbeitung annähernd erkennbar (Ergebnisse nicht dargestellt). Die Ergebnisse aufrecht erhalten werden, während sie mit Pflug- und der langjährigen AGES Feldversuche zeigen, dass die Corg Grubberbearbeitung abnahmen. Corg war nach 24 Jahren -Gehalte annähernd aufrecht erhalten bleiben können, wenn nur in der Minimalbodenbearbeitungs-Variante in 0-10 cm die Ernterückstände, wie Getreidestroh und Blattreste (z.B. Bodentiefe signifi kant höher als in den anderen Varianten der Zuckerrübe) am Feld verbleiben. Allerdings kann eine (Tabelle 2). Bezogen auf die Tiefenstufe 0-30 cm waren die Fruchtfolge mit einem höheren Anteil mit fehlenden oder Unterschiede selten statistisch signifi kant. geringen Ernterückständen (z.B. Silomais und Kartoffeln) auch zu einer Abnahme des organischen Kohlenstoffs im Tabelle 2 zeigt – neben den Corg Gehalten – weitere Humus- Parameter 24 Jahre nach Versuchsbeginn. In der obersten Boden führen, auch wenn normalerweise die Ernterückstän- Tiefenstufe (0-10 cm) waren auch die Gesamtstickstoffge- de eingearbeitet werden. halte und das N Mineralisierungspotenzial mit Minimalbo- Die Einarbeitung von Ernterückständen hatte nach 30 Jahren denbearbeitung signifi kant höher verglichen mit reduzierter (Marchfeld) bzw. 26 Jahren (Alpenvorland) eine signifi kante und konventioneller Pfl ugbearbeitung. Mit MT kann dieser Erhöhung der Corg und Nt Gehalte zur Folge (siehe Tabelle 3).

Tabelle 2: Auswirkungen von Frässaat (MT), reduzierter Bodenbearbeitung (RT) und konventioneller Pﬂ ugbearbeitung (CT) auf Corg, Nt, C/N und N-Mineralisierungspotenzial in unterschiedlichen Bodentiefen (0-10cm, 20-30cm), 2012. Unterschiedliche Buchstaben zeigen signiﬁ kante Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsverfahren in den einzelnen Tiefenstufen an (P< 0.05, Tukey Test).

-1 Corg Nt g kg C/N N Mineralisierungs- g kg-1 potenzial (mg N kg-1 7 d-1)

Bodentiefe (cm) 0-10 20-30 0-10 20-30 0-10 20-30 0-10 20-30 1 Frässaat (MT) 20,2 a 15,4 a 2,12 a 1,46 a 9,5 a 10,6 a 94,7a 28,0 a 3 Reduzierte Bodenbearbeitung (RT) 16,6 b 15,8 a 1,69 ab 1,39 a 10,0 a 11,4 a 62,7b 25,3 a 2 Konventionelle Pﬂ ugbearbeitung (CT) 16,2 b 16,7 a 1,51 b 1,50 a 10,7 a 11,2 a 32,7b 33,7 a 46 HHumusfunktionenumusfunktionen uundnd --DynamikDynamik iinn llandwirtschaftlichandwirtschaftlich ggenutztenenutzten BBödenöden

Tabelle 3: Auswirkungen der Behandlung von Ernterückständen auf organischen Kohlenstoff (Corg), Gesamtstickstoff (Nt), C/N und N-Mineralisierung im Marchfeld und im Alpenvorland in 0-25 cm und 25-50 cm. Unterschiedliche Buchstaben zeigen signi- ﬁ kante Unterschiede zwischen den Varianten (Abfuhr, Belassen der Ernterückstände) an (P< 0,05, einfaktorielle ANOVA), 2012.

Marchfeld

Ernterückstände Corg Nt C/N N Mineralisierungs- g kg-1 g kg-1 potenzial (mg N kg-1 7 d-1)

Tiefe cm Tiefe cm Tiefe cm Tiefe cm 0-25 25-50 0-25 25-50 0-25 25-50 0-25

Abfuhr 20,6 b 18,0 b 1,95 b 1,62 b 10,6 a 11,1 a 37,6 b Einarbeitung 22,0 a 20,0 a 2,13 a 1,84 a 10,4 b 10,9 a 44,9 a

Alpenvorland

Ernterückstände Corg Nt C/N N Mineralisierungs- g kg-1 g kg-1 potenzial (mg N kg-1 7 d-1)

Tiefe cm Tiefe cm Tiefe cm Tiefe cm 0-25 25-50 0-25 25-50 0-25 25-50 0-25

Abfuhr 8,43 b 5,57 b 1,01 b 0,73 b 8,36 b 7,60 b 21,8 b Einarbeitung 9,29 a 6,44 a 1,06 a 0,80 a 8,82 a 8,06 a 33,6 a

-1 Tabelle 4: Organischer Kohlenstoff (Corg), Gesamtstickstoff (Nt) in g kg , C/N Verhältnis; potenzielle N Mineralisation (mg N kg-1 7d-1 in 0 - 25 cm Bodentiefe, 2010.

Corg Nt C/N N Mineralisierungs- g kg-1 g kg-1 potenzial (mg N kg-1 7 d-1)

Kontrolle (0 N) 12.7 1.40 9.1 54 Mineralischer N (Ø 40, 80, 120 N) 12.8 1.39 9.2 55 Biotonnenkompost 175 N 15.2 1.65 9.2 60 Grünschnittkompost 175 N 15.4 1.72 8.9 59 Bäuerlicher Mistkompost 175 N 14.3 1.52 9.4 61 Klärschlammkompost 175 N 15.8 1.62 9.7 59 Biotonnenkompost 175 N + 80 N 14.5 1.62 9.1 57 Grünschnittkompost 175 N + 80 N 15.3 1.74 8.9 59 Bäuerlicher Mistkompost 175 N + 80 N 14.4 1.59 9.0 65 Klärschlammkompost 175 N + 80 N 15.8 1.64 9.6 66

GD 5% 1.56 0.142 0.46 8.5

Dies war nicht nur im Oberboden (0-25 cm) zu erkennen, damit verbundene N Immobilisierung ist allerdings bereits sondern auch im Unterboden (25-50 cm). Zudem war auf überwunden. beiden Standorten auch das N Mineralisierungspotenzial Die Nmin Gehalte in 0-90 cm Bodentiefe zu Vegetations- im Oberboden signifikant höher mit Einarbeitung der beginn zeigten in Abhängigkeit von den Kulturen hoch Ernterückstände. Ein uneinheitliches Bild ergaben die C/N signifikante Unterschiede (P < 0.01, nicht dargestellt) Verhältnisse: auf dem Standort im Alpenvorland waren sie zwischen den Untersuchungsjahren. Die höchsten N mit der Einarbeitung, im Marchfeld mit der Abfuhr höher, min Gehalte traten bei Mais und Winterweizen auf. Die Nmin was auch mit der unterschiedlichen Bodenart begründet Gehalte in den Kompostvarianten stiegen im Laufe der werden könnte. Versuchsjahre (SPIEGEL et al. 2010). Ab 12 Jahren nach Beginn des Kompostversuchs zeigten die Kompostvarianten

Kompostversuch gleich hohe oder höhere Nmin Gehalte verglichen mit der -1 Die Bodenuntersuchungsergebnisse 2010 (Tabelle 4) zeigen, höchsten N Mineraldüngung (120 kg N ha ). Auch das N Mineralisations-Potenzial zeigte nach Kompostanwendung dass die Gehalte an Corg und Nt mit Kompostaufbringung (außer bei Stallmistkompost) im Vergleich zur Kontrolle si- z.T. signifi kante Erhöhungen. gnifi kant erhöht waren. Das C/N Verhältnis des Bodens war in den Klärschlamm-Kompostvarianten am höchsten. Dies Schlussfolgerungen dürfte darauf zurückzuführen sein, dass der Klärschlamm Die Ergebnisse der AGES Feldversuche zeigen, dass auf den aus einer kommunalen Kläranlage stammte und zumindest untersuchten Standorten die Humusgehalte langjährig nur zu Beginn mit Sägespänen als Füllsubstanz, die ein hohes mit einer Minimierung der Bodenbearbeitung und mit Einar- C/N Verhältnis von > 20 aufweisen, angereichert war. Die beitung von Ernterückständen aufrechterhalten werden kön- HHumusfunktionenumusfunktionen uundnd --DynamikDynamik iinn llandwirtschaftlichandwirtschaftlich ggenutztenenutzten BBödenöden 47 nen. Ebenfalls von großer Bedeutung für die Aufrechterhal- EKSCHMITT, K., E. KANDELER, C. POLL, A. BRUNE, F. BUSCOT, tung des C -Niveaus ist die Anlage von Begrünungen und M. FRIEDRICH, G. GLEIXNER, A. HARTMANN, M. KÄSTNER, org S. MARHAN, A. MILTNER, S. SCHEU and V. WOLTERS, 2008: Zwischenfrüchten. Langfristig nehmen die Corg-Gehalte mit intensiver Bodenbearbeitung (mindestens zwei Mal im Jahr Soil-carbon preservation through habitat constraints and biological und mehr) ab. Dies ist auch der Fall, wenn die Ernterück- limitations on decomposer activity. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 171: 27-35. stände jedes Jahr vom Feld abgefahren werden und wenn Früchte mit fehlenden oder geringen Ernterückständen (z.B. ELLMER, F. and M. BAUMECKER, 2005: Static nutrient depletion Silomais, Kartoffel) die Fruchtfolge dominieren, auch wenn experiment Thyrow. Results after 65 experimental years. Archives of Agronomy and Soil Science, 51, 2, 151-161. normalerweise die Ernterückstände am Feld verbleiben. Nach langjähriger minimaler Bodenbearbeitung und mit der FREIBAUER, A., M.D.A. ROUNSEVELL, P. SMITH and J. VERHA- GEN, 2004: Carbon sequestration in the agricultural soils of Europe. Einarbeitung der Ernterückstände ist auch ein Anstieg der Geoderma 122, 1-23. Stickstoffgehalte und der mikrobiellen Aktivität im Boden feststellbar. Organische Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte FREUDENSCHUSS, A., K. SEDY, G. ZETHNER und H. SPIEGEL, 2010: Arbeiten zur Evaluierung von ÖPUL-Maßnahmen hinsichtlich ihrer sind auch nach langjähriger Kompostanwendung im Boden Klimawirksamkeit. Schwerpunkt agrarische Bewirtschaftung. Erstellt angestiegen ebenso wie die Enzymaktivitäten, die die N Mi- im Auftrag des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, neralisierung beeinfl ussen. Wie erwartet, hat sich Kompost Umwelt und Wasserwirtschaft, Abt. II/5. Umweltbundesamt Wien. als langsam fl ießende Stickstoffquelle erwiesen. Langfristig ISBN 978-3-99004-091-1. (nach über 12 Versuchsjahren) sind mit Kompostdüngung KANDELER, E., 1993: Bestimmung der N-Mineralisation im anaeroben auch die mineralischen N Gehalte angestiegen, was auch auf Brutversuch. In: Schinner, F. et al. (Hrsg.): Bodenbiologische Arbeits- ein höheres N Austragsrisiko hinweist. Dieses kann durch methoden. Springer Verlag, Berlin. geeignete Maßnahmen (z.B. reduzierte Bodenbearbeitung, KEENEY, D.R., 1982: Nitrogen-availability indices. In Page, A.L. et al. Begrünungen) vermindert werden. Somit kann Kompost- (eds): Methods of Soil Analysis, Part 2. Am. Soc. Agron. Inc., Soil anwendung einerseits helfen wertvolle Nährstoffressourcen Sci. Am. Inc., Madison Wisconsin USA, p. 711. zu sparen, andererseits sollten Nährstoffverluste vermieden KÖGEL-KNABNER, I., K. EKSCHMITT, H. FLESSA, G. GUGGEN- werden. Regelmäßige Bodenanalysen können helfen, die- BERGER, E. MATZNER, B. MARSCHNER and M. VON LÜTZOW, se Vorgänge zu beobachten und einem unkontrollierten 2008: An integrative approach of organic matter stabilization in Nährstoff-Austrag entgegenwirken. temperate soils: Linking chemistry, physics, and biology. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 171, 5-13. KÖRSCHENS, M., 2010: Soil organic carbon (C ) – importance, de- Danksagungen org termination, evaluation. Archives of Agronomy and Soil Science, Teile dieser Arbeit werden im Rahmen des EU (FP 7) 56, 4, 375-392. Projektes CATCH-C (Grant Agreement N° 289782) ge- SPIEGEL, H., M. PFEFFER und J. HÖSCH, 2002: N-Dynamik bei re- fördert. duzierter Bodenbearbeitung. Arch. Acker- Pfl . Boden, 48, 503-512. SPIEGEL, H., G. DERSCH, J. HÖSCH and A. BAUMGARTEN, 2007: Literatur Tillage effects on soil organic carbon and nutrient availability in a long-term fi eld experiment in Austria. Die Bodenkultur 58, 1, 47-58. BLUM, W.E.H., 2005: Functions of soil for society and the environment. Review in Environmental Science and Bio/Technology, 4; 75-79. SPIEGEL, H. und G. DERSCH, 2009: Humus - wichtig für Boden, gut für Klima. Bauernzeitung, 51, 17. Dezember 2009. BMLFUW, 2006: Richtlinien für die sachgerechte Düngung. Anleitung zur Interpretation von Bodenuntersuchungsergebnissen. 6. Aufl age. SPIEGEL, H., J. SÖLLINGER und K. AICHBERGER, 2010: Was kann Fachbeirat für Bodenfruchtbarkeit und Bodenschutz. Bundesminis- der Kompost? Auswirkungen unterschiedlicher Kompostdüngung auf terium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Pfl anzenertrag und Boden. Der Fortschrittliche Landwirt, 19, 34-36. Wien. 80 p. SPIEGEL, H., G. DERSCH und A. BAUMGARTEN, 2012: Humus – ein BACHMANN, J., G. GUGGENBERGER, T. BAUMGARTL, R.H. geeigneter Indikator für eine nachhaltige Bodennutzung? VDLUFA- ELLERBROCK, E. URBANEK, M.-O. GOEBEL, K. KAISER, R. Schriftenreihe 68, Kongressband 2012, 89-96. HORN and W.R. FISCHER, 2008: Physical carbon-sequestration WEHRMANN, J. und H. SCHARPF, 1979: Der Mineralstickstoffgehalt des

mechanisms under special consideration of soil wettability. Journal Bodens als Maßstab für den Stickstoffdüngerbedarf (Nmin-Methode). of Plant Nutrition and Soil Science, 171, 14-26. Plant and Soil. 52(1), 109-126. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 49 – 60 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Phosphor-Speicherkapazität und Phosphor-Sättigungsgrad in österreichischen Böden des Dauergrünlandes Andreas Bohner1*, Christine Weißensteiner2 und Jürgen Kurt Friedel3

Zusammenfassung Summary Um das Phosphor-Auswaschungspotenzial von ös- In order to assess the potential of phosphorus losses from terreichischen Böden des Dauergrünlandes beurteilen Austrian soils of permanent grassland by leaching, the zu können, wurden in 239 Bodenproben von Tal- und phosphorus sorption capacity and the degree of phos- Gebirgsstandorten die Phosphor-Speicherkapazität und phorus saturation for 239 soil samples were determined. der Phosphor-Sättigungsgrad ermittelt. Die untersuchten In the layer 0-10 cm, most of the studied grassland soils Grünlandböden wiesen in den obersten 10 cm meist exhibited high amounts of amorphous iron oxides and sehr hohe Gehalte an amorphen Eisen-Oxiden und consequently also high phosphorus sorption capacities. folglich auch eine große Phosphor-Speicherkapazität With few exceptions, the degree of phosphorus saturation auf. Der Phosphor-Sättigungsgrad war mit wenigen was low. Thus, it can be assumed that the risk of increa- Ausnahmen niedrig. Somit dürfte die Gefahr einer er- sed phosphorus losses via leaching is rather low in case höhten Phosphor-Auswaschung mit dem Sickerwasser of a site adapted grassland management, an appropriate im Falle einer standortangepassten Bewirtschaftung, manuring and average weather conditions. However, sachgerechten Düngung und bei durchschnittlichen regularly manured and intensively used grassland soils Witterungsverhältnissen gering sein. Allerdings wiesen had higher degrees of phosphorus saturation than unfer- regelmäßig gedüngte und intensiv genutzte Grünland- tilized soils and soils under extensive use, indicating a böden höhere Phosphor-Sättigungsgrade und somit comparatively higher potential of phosphorus losses by auch ein größeres Phosphor-Auswaschungspotenzial als leaching. The phosphorus sorption capacity was very langjährig ungedüngte und extensiv genutzte Böden auf. high in Cambisols, calcareous Histosols and generally Die Phosphor-Speicherkapazität war in den Braunerden, in acid mountain soils. carbonathaltigen Niedermooren und generell in sauren Keywords: soil types, management intensity, manuring, Alm- und Gebirgsböden sehr hoch. phosphorus fractions, water eutrophication Schlagwörter: Bodentypen, Nutzungsintensität, Dün- gung, Phosphor-Fraktionen, Gewässereutrophierung

Einleitung Hilfe von Lysimetern möglich (MEISSNER et al. 2000). Phosphor ist einerseits ein lebensnotwendiges Nährelement Allerdings wird das Untersuchungsergebnis sehr wesentlich für alle Lebewesen (MARSCHNER 1998) und anderer- von den Standortsbedingungen am Lysimeter beeinfl usst. seits für die Eutrophierung von Oberfl ächengewässern Daher können die Ergebnisse von Lysimeterversuchen nur hauptverantwortlich (KUMMERT und STUMM 1989). sehr eingeschränkt auf andere Naturräume, Boden- und Die Phosphor-Einträge in die Gewässer erfolgen aus Vegetationstypen übertragen werden. punktuellen und diffusen Quellen. Die wichtigsten diffusen Die jährlichen Phosphor-Austräge mit dem Sickerwasser Quellen im landwirtschaftlichen Bereich sind Bodenerosion, können räumlich stark variieren (KELLER und VAN DER Abschwemmung und Auswaschung (BRAUN et al. 1991, ZEE 2004). Sie werden im Grünland in erster Linie vom PRASUHN und BRAUN 1994, FROSSARD et al. 2004). Vorrat an leicht und schnell mobilisierbarem Phosphor im Die Phosphor-Auswaschung mit dem Sickerwasser kann Boden, von der jährlichen Sickerwassermenge, vom Relief, auch im Grünland unter bestimmten Boden-, Vegetations- von den Bodeneigenschaften (insbesondere Transforma- und Witterungsverhältnissen für die Phosphor-Anreicherung tions-, Speicherungs- und Mobilisierungsvermögen), von im Grundwasser und in der Folge für die Eutrophierung von der Art der Bewirtschaftung (Wiese, Mähweide, Weide) und Oberfl ächengewässern von Bedeutung sein (BOHNER et al. Intensität der Nutzung (Anzahl der Schnitte und/oder Wei- 2007, BOHNER und ROHRER 2013). Eine Quantifi zierung degänge pro Jahr) sowie von den Bewirtschaftungsmaßnah- der jährlichen Phosphor-Austräge mit dem Sickerwasser ist men (insbesondere Art, Menge, Häufi gkeit und Zeitpunkt unter weitgehend natürlichen Standortsbedingungen nur mit der Düngung) determiniert. Bewirtschaftungsmaßnahmen

1 Lehr- und Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein (LFZ), Abteilung Umweltökologie, Raumberg 38, A-8952 IRDNING 2 Weißenbach 87, A-8932 WEISSENBACH/ENNS 3 Universität für Bodenkultur Wien, Institut für ökologischen Landbau, Gregor-Mendel-Straße 33, A-1180 WIEN * Ansprechpartner: Dr. Andreas Bohner, [email protected] 50 PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes machen sich im Dauergrünland vor allem im Oberboden • Wie hoch sind die Werte für die Phosphor-Speicherkapa- bemerkbar. Eine langjährig überhöhte Düngung (nicht an zität und den Phosphor-Sättigungsgrad in verschiedenen den mengenmäßigen und zeitlichen Bedarf der Pfl anzen Böden des Dauergrünlandes? angepasste Düngung) führt zu einer Phosphor-Anreicherung • In welchem Ausmaß wird der Phosphor-Sättigungsgrad in der obersten Bodenschicht (FROSSARD et al. 2004, durch die Grünlandbewirtschaftung beeinfl usst? BOHNER 2005, 2008). • Gibt es Bodentypen, die eine besonders hohe oder nied- Die Beurteilung und Bewertung des Phosphor-Versorgungs- rige Phosphor-Speicherkapazität aufweisen? zustandes von Grünlandböden erfolgt in Österreich auf • Bestehen Zusammenhänge zwischen der Phosphor-Spei- Grund des wasserlöslichen und CAL-löslichen Phosphor- cherkapazität bzw. dem Phosphor-Sättigungsgrad und den Gehaltes im Oberboden (0-10 cm Bodentiefe). Der CAL- Phosphor-Fraktionen, die in der offi ziellen Düngerbera- lösliche Phosphor-Gehalt ist ein Maß für die mobilisierbaren tung für die Erstellung einer Phosphor-Düngeempfehlung Phosphor-Reserven im Boden. Der CAL-lösliche Phosphor- verwendet werden? Gehalt im Oberboden ist ein guter Indikator für das lang- jährige Düngungsniveau der Grünlandfl ächen (RUTHSATZ Da im Rahmen der routinemäßigen Bodenuntersuchung bei 2001, BOHNER 2005). Er dient auch als Grundlage für die Dauergrünland die Tiefenstufe 0-10 cm beprobt wird und Erstellung einer Phosphor-Düngeempfehlung (BMLFUW Bewirtschaftungsmaßnahmen hauptsächlich im Oberboden 2006). Der wasserlösliche Phosphor-Gehalt repräsentiert die wirksam werden, wurden die Phosphor-Speicherkapazität leicht mobilisierbare und für die Pfl anzen sofort verfügbare und der Phosphor-Sättigungsgrad in der Tiefenstufe 0-10 Phosphor-Fraktion im Boden. Er dient auch als Kriterium cm untersucht. Somit bestanden die Ziele dieser Studie für die Beurteilung des Phosphor-Austragsrisikos von darin, die Phosphor-Speicherkapazität und den Phosphor- Grünlandfl ächen (PRASUHN und LAZZAROTTO 2005). Sättigungsgrad in repräsentativen Böden des Dauergrün- landes im Oberboden (0-10 cm Bodentiefe) zu ermitteln, Aus landwirtschaftlich genutzten Flächen nehmen die die berechneten Werte in Beziehung zu unterschiedlichen Phosphor-Einträge in die Oberfl ächengewässer mit stei- Bodentypen, zur Düngung und Nutzungsintensität zu setzen genden Phosphor-Gehalten im Boden zu (OTTO 1980, sowie Zusammenhänge mit dem wasserlöslichen und CAL- MEISSNER et al. 1992, PRASUHN und BRAUN 1994, löslichen Phosphor-Gehalt aufzuzeigen. RÖMER 1997, FROSSARD et al. 2004). Die tatsächlichen und möglichen Phosphor-Einträge können allein auf Grund der wasserlöslichen und CAL-löslichen Phosphor-Gehalte Material und Methoden im Oberboden nicht abgeschätzt werden (PIHL und WER- NER 1993). Um das Phosphor-Austragspotenzial einer Untersuchungsgebiet landwirtschaftlich genutzten Fläche beurteilen zu können, Die Untersuchungen wurden im Steirischen Ennstal und sind auch Kenntnisse über die Phosphor-Speicherkapazität Steirischen Salzkammergut durchgeführt. Einige wenige und den Phosphor-Sättigungsgrad im Boden erforderlich. Alm- und Gebirgsböden wurden auch in Oberkärnten Für die Phosphor-Speicherkapazität der Böden sind die (Villacher Alpe, Nockberge) beprobt. Geologisch können amorphen Aluminium- und Eisen-Oxide (inklusive Hydro- diese Gebiete den Nördlichen und Südlichen Kalkalpen, der xide und Oxihydroxide) hauptverantwortlich (FREESE et al. Grauwackenzone und den östlichen Zentralalpen zugeordnet 1992, KELLER und VAN DER ZEE 2004). Das Phosphor- werden (SCHUSTER et al. 2013). Das Untersuchungsgebiet Austragspotenzial einer landwirtschaftlich genutzten Fläche ist durch eine höhere Reliefenergie gekennzeichnet. Es hängt aber nicht nur von der Phosphor-Speicherkapazität im weist in den Tal- und Beckenlagen im langjährigen Mittel Boden ab, auch der bereits erreichte Phosphor-Sättigungs- (1971 - 2000) eine Juli-Temperatur von 15,7 bis 16,7 °C, grad der Sorbenten hat eine große Bedeutung. Je höher der eine Jänner-Temperatur von -4,2 bis -2,5 °C und eine Phosphor-Sättigungsgrad im Boden ist, desto höher ist in Jahresmittel-Temperatur von 5,9 bis 7,3 °C auf. Der Jahres- der Regel die Phosphor-Konzentration in der Bodenlösung Niederschlag variiert zwischen 970 und 1532 mm. Vor allem und somit die potenzielle Gefahr von Phosphor-Verlusten das Steirische Salzkammergut ist sehr niederschlags- und durch Auswaschung (PIHL und WERNER 1995, FROS- schneereich. In der Vegetationsperiode (April bis Septem- SARD et al. 2004, KELLER und VAN DER ZEE 2004). ber) fallen etwa 59 bis 62 % des Jahres-Niederschlags. Die Bei einer geringen Phosphor-Speicherkapazität führt eine Schneedeckenperiode beträgt im langjährigen Mittel 82 bis ständig überhöhte Düngung rasch zu einem hohen Phosphor- 127 Tage im Jahr. Die Schwankungsbreite der frostfreien Sättigungsgrad im Boden, und die Gefahr der Eutrophierung Tage reicht von 213 bis 238 Tage (ZAMG 2002). Im Un- von Grundwasser und Oberfl ächengewässern nimmt zu tersuchungsgebiet herrscht somit ein relativ winterkaltes, (LOOKMAN et al. 1995). sommerkühles, niederschlags- und schneereiches Klima. Obwohl die Phosphor-Speicherkapazität und der Phosphor- Die Vegetationsperiode ist verhältnismäßig kurz. Das Sättigungsgrad geeignete Indikatoren für die Abschätzung Klima begünstigt die Grünlandwirtschaft und Viehzucht von Phosphor-Auswaschungsverlusten aus landwirtschaft- (Rinderhaltung). Im Untersuchungsgebiet ist daher der lich genutzten Böden sind (LEINWEBER et al. 1999), überwiegende Teil der landwirtschaftlich nutzbaren Flä- liegen bisher nur wenige publizierte Untersuchungen von che Dauergrünland, während Ackerfl ächen nur vereinzelt österreichischen Grünlandböden vor (BOHNER et al. 2013). vorkommen. Die Grünlandfl ächen werden hauptsächlich Sowohl aus landwirtschaftlicher als auch aus wasserwirt- mit hofeigenem Wirtschaftsdünger (Rindergülle, Rinder- schaftlicher Sicht stellen sich primär vier Fragen: mist) gedüngt. Das Untersuchungsgebiet ist repräsentativ PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes 51 für das Grünland im Berggebiet Österreichs und somit für der Calcium-Acetat-Lactat [CAL]-Methode mittels SFAS diese Untersuchung besonders geeignet. Wegen der eher Autoanalyser; Phosphor im Wasserextrakt 1:20 mittels ungünstigen klimatischen und topografi schen Verhältnisse ICP-OES). Die Phosphor-Speicherkapazität (PSC) und der sowie auf Grund der kleinbäuerlichen Betriebsstrukturen Phosphor-Sättigungsgrad (DPS) wurden folgendermaßen zählt das Untersuchungsgebiet – nach europäischen Maß- berechnet (ECKHARDT und LEINWEBER 1997): stäben gemessen – zu den mäßig intensiv landwirtschaftlich -1 PSC (in mmol kg ) = 0,5 x (Alox + Feox + Mnox) genutzten Grünlandgebieten. -1 DPS (in %) = 100 x Pox x PSC . Untersuchungsfl ächen Die Gehalte an oxalatlöslichem Phosphor, Aluminium, Eisen und Mangan (Pox, Alox, Feox, Mnox) wurden nach Die Seehöhe der Untersuchungsfl ächen schwankte zwischen SCHWERTMANN (1964) analysiert. Die Gehalte an oxa- 600 und 1920 m. Alle Probenahmefl ächen waren nach ve- latlöslichem Aluminium, Eisen und Mangan repräsentieren getations- und feldbodenkundlichen Kriterien weitgehend die in Böden amorph vorliegenden Aluminium-, Eisen- und homogen. Untersucht wurden typische Grünlandböden, vor Mangan-Oxide, an die bei neutraler bis saurer Bodenre- allem Rendzinen, Kalklehm-Rendzinen, Pararendzinen, aktion Phosphor stark gebunden werden kann (KELLER Braunerden, Kalkbraunlehme, Auböden, Augleye, Gleye und VAN DER ZEE 2004). Der Gehalt an oxalatlöslichem und carbonathaltige Niedermoore. Damit wurde beinahe das Phosphor ist ein Maß für die Menge des hauptsächlich an gesamte Spektrum an Bodentypen und Wasserhaushaltsstu- pedogene Aluminium-, Eisen- und Mangan-Oxide adsor- fen im Untersuchungsgebiet erfasst. Das Ausgangsmaterial bierten Phosphats (LEINWEBER et al. 1997). Die Gesamt- für die Bodenbildung war sehr vielfältig. Es wurden sowohl elementgehalte an Aluminium, Eisen und Mangan wurden carbonatfreie als auch carbonathaltige Böden untersucht. nach Mikrowellenaufschluss mit Königswasser bestimmt. Die Bodenreaktion reichte von sehr stark sauer bis schwach alkalisch. Die vorherrschenden Bodenarten waren lehmiger Sand, schluffi ger Sand, sandiger Schluff, lehmiger Schluff, Statistische Analysen sandiger Lehm und schluffi ger Lehm. Der Gehalt an orga- Die statistische Auswertung der Daten (Median, arith- nischem Kohlenstoff schwankte zwischen 2,4 und 55,1 % metischer Mittelwert, Variationskoeffi zient, KRUSKAL- (WEISSENSTEINER 2014). Ein wichtiges Kriterium bei WALLIS-Test, SPEARMAN-Rangkorrelation) erfolgte der Auswahl der Probenahmefl äche war eine praxisübliche mit SPSS Statistics 21. Die Korrelationskoeffi zienten sind Bewirtschaftung der Grünlandfl äche. Es wurden alle im signifi kant auf dem Niveau 0,01 und hoch signifi kant auf Untersuchungsgebiet möglichen Bewirtschaftungsformen dem Niveau 0,001. (Dauerwiese, Mähweide, Dauerweide) und Nutzungsin- tensitäten (langjährig keine Nutzung bis regelmäßig fünf Ergebnisse Nutzungen pro Jahr) berücksichtigt. Sowohl jahrzehntelang ungedüngte als auch regelmäßig gedüngte Grünlandfl ä- In den Tabellen 1 und 2 sind einzelne Phosphor-Fraktionen, chen wurden beprobt. Damit wurde beinahe das gesamte die Phosphor-Speicherkapazität und der Phosphor-Sätti- Spektrum an Pfl anzengesellschaften des Grünlandes im gungsgrad getrennt für terrestrische Talböden (Rendzinen, Untersuchungsgebiet abgedeckt. Kalklehm-Rendzinen, Pararendzinen, Braunerden, Kalk- braunlehme), hydromorphe Talböden (Auböden, Augleye, Gleye, Anmoore, carbonathaltige Niedermoore), Alm- und Methoden Gebirgsböden für die Tiefenstufe 0-10 cm angeführt. Erwar- Im Untersuchungsgebiet wurden insgesamt 239 Boden- tungsgemäß schwankten die Werte in weiten Grenzen, weil proben aus der Tiefenstufe 0-10 cm für die chemischen das Spektrum der untersuchten Böden, Bewirtschaftungsfor- Analysen gezogen. Die Probenahme erfolgte im Zeitraum men und Nutzungsintensitäten sehr breit war. Die Streuung 2007 bis 2013 jeweils während der Vegetationsperiode war vor allem bei den hydromorphen Talböden ausgespro- in Form einer fl ächenrepräsentativen Mischprobe. Auf chen hoch. Die untersuchten terrestrischen Talböden wiesen regelmäßig gedüngten Flächen wurden die Proben immer in den obersten 10 cm im Median einen deutlich höheren vor der Düngung entnommen. Die Bodenproben wurden oxalatlöslichen Phosphor-Gehalt und Phosphor-Sättigungs- luftgetrocknet, homogenisiert und bei 2 mm Maschen- grad als die hydromorphen Talböden auf; der wasserlösliche weite gesiebt. Auf Grund der speziellen Problemstellung Phosphor-Gehalt war hingegen vergleichsweise niedriger. (Phosphor-Speicherkapazität und Phosphor-Sättigungsgrad) Die Gehalte an CAL-löslichem Phosphor waren sowohl in wurden die Bodenanalysen auf den Phosphor und die Ses- den terrestrischen als auch in den hydromorphen Talböden quioxide fokussiert. Zur Charakterisierung des allgemeinen – bewertet nach den „Richtlinien für die sachgerechte Dün- Bodenzustandes wurden auch der pH-Wert und der Gehalt gung“ (BMLFUW 2006) – meist sehr niedrig. Allerdings an organischem Kohlenstoff bestimmt. Der pH-Wert, die wurden in den terrestrischen Talböden vereinzelt auch sehr Redoxbedingungen sowie die Gehalte und Umsetzungen hohe CAL-Werte festgestellt. Der Maximalwert lag bei 204 der organischen Substanz beeinfl ussen sehr wesentlich mg P pro kg Feinboden. In den hydromorphen Talböden war die Phosphor-Löslichkeit im Boden (WELP et al. 1983). der Maximalwert mit 111 mg P pro kg Feinboden deutlich Die Analysemethoden richteten sich nach der jeweiligen niedriger. Die Mediane der Phosphor-Speicherkapazität

ÖNORM (pH-Wert in einer 0,01 M CaCl2-Lösung mit- variierten in den untersuchten Bodengruppen von 101 tels pH-Meter; organischer Kohlenstoff durch trockene bis 178 mmol pro kg Feinboden. Bemerkenswert ist, dass Verbrennung mittels Elementaranalyse; Phosphor nach die hydromorphen Talböden in den obersten 10 cm keine 52 PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes

Tabelle 1: pH-Wert, Corg-Gehalt, ausgewählte Phosphor-Fraktionen, Phosphor-Speicherkapazität und Phosphor-Sättigungsgrad in terrestrischen und hydromorphen Talböden in der Tiefenstufe 0-10 cm.

terrestrische Talböden (n = 106) hydromorphe Talböden (n = 106)

pH Corg H2O-P CAL-P Pox PSC DPS pH Corg H2O-P CAL-P Pox PSC DPS -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 CaCl2 % mg kg mg kg mg kg mmol kg % CaCl2 % mg kg mg kg mg kg mmol kg % Median 5,6 4,2 7 21 540 102 20 5,9 36,6 9 21 279 101 10 MW 5,8 4,3 9 27 599 97 21 6,0 29,2 24 28 331 111 11 V (%) 15 21 71 90 54 34 50 11 58 128 84 66 63 53 Min 4,4 2,6 1 1 67 24 3 4,6 2,4 1 1 54 19 1 Max 7,4 7,5 36 204 1881 164 52 7,2 55,1 132 111 1051 347 28 n = Anzahl der Bodenanalysen; MW = arithmetischer Mittelwert; V (%) = Variationskoefﬁ zient; Min = Minimum; Max = Maximum; H2O-P = wasserlöslicher Phosphor-Gehalt; CAL-P = CAL-löslicher Phosphor-Gehalt; Pox = Gehalt an oxalatextrahierbarem Phosphor; PSC = Phosphor- Speicherkapazität; DPS = Phosphor-Sättigungsgrad

Tabelle 2: pH-Wert, Corg-Gehalt, ausgewählte Phosphor- Anteil für die Tiefenstufe 0-10 cm angeführt. Die Summe Fraktionen, Phosphor-Speicherkapazität und Phosphor- der Gehalte an oxalatextrahierbarem Aluminium, Eisen und Sättigungsgrad in Alm- und Gebirgsböden in der Tiefenstufe Mangan (oxalatextrahierbare Sesquioxide) war im Median 0-10 cm. in den untersuchten Alm- und Gebirgsböden am höchsten und in den hydromorphen Talböden am niedrigsten. Sowohl Alm- und Gebirgsböden (n = 27) in den Tal- als auch in den Alm- und Gebirgsböden domi- pH Corg H2O-P CAL-P Pox PSC DPS CaCl % mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mmol kg-1 % nierte das oxalatextrahierbare Eisen. Das oxalatextrahier- 2 bare Mangan war mengenmäßig gegenüber dem Eisen und Median 4,5 14,6 14 28 865 178 17 Aluminium von geringer Bedeutung. Das Verhältnis Al : MW 4,5 14,9 18 34 942 175 18 ox V (%) 22 30 97 55 36 30 41 Feox : Mnox (jeweils Mediane) betrug in den terrestrischen Min 3,2 4,1 3 6 399 76 9 Talböden 1 : 2,80 : 0,28, in den hydromorphen Talböden 1 : Max 6,3 21,9 82 82 1583 248 42 4,53 : 0,21 und in den Alm- und Gebirgsböden 1 : 2,61 : 0,05. Sowohl in den Tal- als auch in den Alm- und Gebirgsböden n = Anzahl der Bodenanalysen; MW = arithmetischer Mittelwert; V (%) nahm das Verhältnis zwischen Gesamtelementgehalt und = Variationskoefﬁ zient; Min = Minimum; Max = Maximum; H2O-P = wasserlöslicher Phosphor-Gehalt; CAL-P = CAL-löslicher Phosphor- oxalatextrahierbarem Anteil in der Rangfolge Aluminium > Eisen > Mangan ab. Erwartungsgemäß war das Verhältnis Gehalt; Pox = Gehalt an oxalatextrahierbarem Phosphor; PSC = Phosphor- Speicherkapazität; DPS = Phosphor-Sättigungsgrad Alt : Alox säurebedingt in den Alm- und Gebirgsböden und das Fet : Feox-Verhältnis reduktionsbedingt in den hydro- niedrigere Phosphor-Speicherkapazität als die terrestri- morphen Talböden am niedrigsten. schen Talböden aufwiesen. Beim Phosphor-Sättigungsgrad In der Tabelle 5 sind ausgewählte Bodenkennwerte in Ab- schwankten die Mediane in den untersuchten Bodengruppen hängigkeit von der Düngung und Nutzungsintensität für zwischen 10 und 20 %. Auffallend hohe Werte (über 30 %) die Tiefenstufe 0-10 cm angeführt. Streuwiesen, ein- und wurden vereinzelt in den terrestrischen Talböden sowie in zweischnittige Wiesen, Hutweiden und Almweiden wurden den Alm- und Gebirgsböden festgestellt. In den untersuchten der extensiven Nutzungskategorie zugeordnet; drei- und Alm- und Gebirgsböden waren die Gehalte an wasserlös- mehrschnittige Wiesen, Mähweiden und Kulturweiden lichem, CAL-löslichem und oxalatlöslichem Phosphor wurden in der intensiven Nutzungskategorie zusammen- sowie die Phosphor-Speicherkapazität im Median höher gefasst. Langjährig nicht mehr genutzte Grünlandﬂ ächen als in den Talböden. Die Alm- und Gebirgsböden wiesen blieben bei der Auswertung der Daten unberücksichtigt. in den obersten 10 cm meist sehr hohe Humus-Gehalte und Um eine Überrepräsentation der Streuwiesen im Daten- niedrige pH-Werte auf. material zu vermeiden, wurde der Stichprobenumfang bei In den Tabellen 3 und 4 sind die Gehalte an oxalatextrahier- diesem Vegetationstyp durch Zufallsauswahl um die Hälfte barem Aluminium, Eisen und Mangan sowie das Verhältnis reduziert. Erwartungsgemäß wiesen regelmäßig gedüngte zwischen Gesamtelementgehalt und oxalatextrahierbarem bzw. intensiv genutzte Grünlandböden höhere Gehalte an

Tabelle 3: Oxalatextrahierbares Aluminium, Eisen und Mangan (0-10 cm Bodentiefe).

terrestrische Talböden (n = 106) hydromorphe Talböden (n = 106) Alm- und Gebirgsböden (n = 27)

Alox Feox Mnox Sox Alox Feox Mnox Sox Alox Feox Mnox Sox mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1

Median 2103 5885 590 9072 1465 6641 304 8776 4002 10434 206 16074 MW 2113 5821 676 8618 1625 8656 370 10651 4206 10357 447 14897 V (%) 41 38 68 34 71 81 80 69 42 35 130 31 Min 530 1071 118 2143 189 1403 22 1812 1135 3501 9 6012 Max 4285 12085 2633 15387 6257 37075 1677 38053 8153 18030 2582 22783 n = Anzahl der Bodenanalysen; MW = arithmetischer Mittelwert; V (%) = Variationskoefﬁ zient; Min = Minimum; Max = Maximum; Alox, Feox, Mnox =

Gehalt an oxalatextrahierbarem Aluminium, Eisen, Mangan; Sox = Gehalt an oxalatextrahierbaren Sesquioxiden (Alox+Feox+Mnox) PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes 53

Tabelle 4: Verhältnis Gesamtelementgehalt zu oxalatextrahierbarem Anteil (0-10 cm Bodentiefe).

terrestrische Talböden (n = 106) hydromorphe Talböden (n = 106) Alm- und Gebirgsböden (n = 27)

Alt : Alox Fet : Feox Mnt : Mnox Alt : Alox Fet : Feox Mnt : Mnox Alt : Alox Fet : Feox Mnt : Mnox Median 8 5 1 6 2 1 4 3 2 MW 9 5 2 8 4 2 5 3 2 V (%) 34 33 64 67 95 52 67 35 54 Min 5 3 1 2 1 1 3 1 1 Max 22 11 8 22 16 5 20 5 6 n = Anzahl der Bodenanalysen; MW = arithmetischer Mittelwert; V (%) = Variationskoefﬁ zient; Min = Minimum; Max = Maximum; Alt, Fet, Mnt =

Gesamtelementgehalt an Aluminium, Eisen, Mangan; Alox, Feox, Mnox = Gehalt an oxalatextrahierbarem Aluminium, Eisen, Mangan

Tabelle 5: Bodenkennwerte in Abhängigkeit von der Düngung und Nutzungsintensität (Mediane) in der Tiefenstufe 0-10 cm.

H2O-P CAL-P Pox PSC DPS mg kg-1 mg kg-1 mg kg-1 mmol kg-1 % ungedüngt (n = 66) 5 13 325 90 11 gedüngt (n = 110) 8 22 570 105 19 extensiv (n = 95) 5 14 407 100 15 intensiv (n =74) 8 24 629 105 21 n = Anzahl der Bodenanalysen; H2O-P = wasserlöslicher Phosphor-

Gehalt; CAL-P = CAL-löslicher Phosphor-Gehalt; Pox = Gehalt an oxalatextrahierbarem Phosphor; PSC = Phosphor-Speicherkapazität; DPS = Phosphor-Sättigungsgrad wasserlöslichem, CAL-löslichem und oxalatextrahierbarem Phosphor als langjährig ungedüngte bzw. extensiv genutzte Böden auf; die Phosphor-Speicherkapazität und der Phosphor-Sättigungsgrad waren ebenfalls vergleichsweise Abbildung 1: Phosphor-Speicherkapazität in Abhängigkeit höher. Bemerkenswert ist, dass auch in den regelmäßig vom Bodentyp. gedüngten bzw. intensiv genutzten Grünlandböden die Gehalte an CAL-löslichem Phosphor – bewertet nach den bzw. signifi kant positiv mit dem wasserlöslichen und CAL- „Richtlinien für die sachgerechte Düngung“ (BMLFUW löslichen Phosphor-Gehalt in den terrestrischen Talböden 2006) – im Median sehr niedrig waren. sowie mit dem wasserlöslichen und CAL-löslichen Phos- In der Abbildung 1 ist die Phosphor-Speicherkapazität in phor-Gehalt in den Alm- und Gebirgsböden. Demgegenüber Abhängigkeit vom Bodentyp dargestellt. Erwartungsgemäß war die Korrelation zwischen dem Phosphor-Sättigungsgrad war die Phosphor-Speicherkapazität in den carbonathaltigen und dem wasserlöslichen Phosphor-Gehalt in den hydro- A-C-Böden (Rendzinen, Kalklehm-Rendzinen, Pararend- morphen Talböden signifi kant negativ. Erwartungsgemäß zinen) am niedrigsten. Unerwartet hoch war sie hingegen korrelierte der Phosphor-Sättigungsgrad hoch signifi kant in den Anmooren und carbonathaltigen Niedermooren. positiv mit dem Gehalt an oxalatextrahierbarem Phosphor Bemerkenswert ist ferner, dass die Braunerden im Median in allen untersuchten Bodengruppen. Zu den Sesquioxiden eine höhere Phosphor-Speicherkapazität als die Kalkbraun- bestanden hoch signifi kante bzw. signifi kante negative lehme aufwiesen. Korrelationen mit dem oxalatextrahierbaren Eisen in den In der Tabelle 6 sind ausgewählte Korrelationskoeffi zienten hydromorphen Talböden sowie mit dem oxalatextrahierba- (SPEARMAN-Rangkorrelation) angeführt. Die Korrelati- ren Aluminium in den terrestrischen Talböden, Alm- und onskoeffi zienten waren mit wenigen Ausnahmen nicht sehr Gebirgsböden. hoch. Die Phosphor-Speicherkapazität korrelierte hoch signifi kant positiv mit dem CAL-löslichen Phosphor-Gehalt in Diskussion den terrestrischen Talböden sowie mit dem oxalatlöslichen Datengrundlage für diese Untersuchung zu Phosphor- Phosphor-Gehalt in den terrestrischen und hydromorphen Speicherkapazität und Phosphor-Sättigungsgrad in öster- Talböden. Demgegenüber wurden hoch signifi kante bzw. reichischen Böden des Dauergrünlandes waren 239 Boden- signifi kante negative Korrelationen zwischen der Phosphor- untersuchungen, die vorwiegend im Steirischen Ennstal Speicherkapazität und dem wasserlöslichen und CAL- und Steirischen Salzkammergut auf landwirtschaftlichen löslichen Phosphor-Gehalt in den Alm- und Gebirgsböden Betrieben durchgeführt wurden. Das Untersuchungsgebiet sowie dem wasserlöslichen Phosphor-Gehalt in den hydro- eignet sich für diese Studie besonders gut, weil morphen Talböden festgestellt. Unter den Sesquioxiden wies das oxalatextrahierbare Eisen in den Talböden den höchsten • es repräsentativ für das Grünland im österreichischen positiven Korrelationskoeffi zienten auf, in den Alm- und Berggebiet ist, Gebirgsböden war es das oxalatextrahierbare Aluminium. • aus klimatischen, geologischen, geomorphologischen Der Phosphor-Sättigungsgrad korrelierte hoch signifi kant und lithologischen Gründen eine Vielzahl an Boden- und 54 PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes

Tabelle 6: Ausgewählte Korrelationskoefﬁ zienten (SPEARMAN-Rangkorrelation).

H2O-P CAL-P Pox Alox Feox Mnox PSC - terrestrische Talböden (n=106) -0,050 0,315 0,595 0,824 0,872 0,422 Sig (2-seitig) 0,614 0,001 0,000 0,000 0,000 0,000 PSC - hydromorphe Talböden (n=106) -0,248 -0,178 0,535 0,591 0,952 0,352 Sig (2-seitig) 0,010 0,068 0,000 0,000 0,000 0,000 PSC - Alm- und Gebirgsböden (n=27) -0,588 -0,493 0,355 0,800 0,548 0,579 Sig (2-seitig) 0,001 0,009 0,069 0,000 0,003 0,002

DPS - terrestrische Talböden (n=106) 0,351 0,290 0,622 -0,330 -0,074 -0,190 Sig (2-seitig) 0,000 0,003 0,000 0,001 0,453 0,051 DPS - hydromorphe Talböden (n=106) -0,262 -0,200 0,544 0,197 -0,452 0,187 Sig (2-seitig) 0,007 0,040 0,000 0,043 0,000 0,055 DPS - Alm- und Gebirgsböden (n=27) 0,722 0,733 0,626 -0,500 -0,037 -0,471 Sig (2-seitig) 0,000 0,000 0,000 0,008 0,854 0,013 n = Anzahl der Bodenanalysen; H2O-P = wasserlöslicher Phosphor-Gehalt; CAL-P = CAL-löslicher Phosphor-Gehalt; Pox, Alox, Feox, Mnox = Gehalt an oxalatextrahierbarem Phosphor, Aluminium, Eisen, Mangan; PSC = Phosphor-Speicherkapazität; DPS = Phosphor-Sättigungsgrad

Vegetationstypen auf relativ kleinem Raum vorhanden ist vor allem in sauren Moorböden der Gehalt an wasser- ist, löslichem Phosphor oft sehr hoch (SCHEFFER 1977). In • auf Grund der topografi schen Verhältnisse (hohe Vielfalt den humusreichen, sauren Alm- und Gebirgsböden waren an Geländeformen) und kleinbäuerlichen Betriebsstruk- die Gehalte an wasserlöslichem, CAL-löslichem und oxa- turen eine große Amplitude der Bewirtschaftungsformen latextrahierbarem Phosphor im Median höher als in den und Nutzungsintensitäten im Dauergrünland gegeben ist. Talböden. In stark sauren Böden werden Phosphate auch durch protolytische Aufl ösung Phosphor-haltiger Verbin- Da die Redoxbedingungen einen großen Einfl uss auf die dungen in beträchtlichem Ausmaß mobilisiert (WELP et al. Phosphor-Löslichkeit im Boden haben (WELP et al. 1983) 1983). Daher und wegen der geringen Phosphor-Entzüge und es fundamentale Unterschiede in der Bewirtschaftung der Gebirgspfl anzen weisen stark versauerte Alm- und Ge- zwischen Tal- und Gebirgsstandorten gibt, wurden für die birgsböden häufi g sehr hohe Gehalte an wasserlöslichem Auswertung der Daten die Böden nach ihrer Seehöhe und und CAL-löslichem Phosphor im Oberboden auf (BOHNER ihrem Wasserregime in drei Gruppen eingeteilt. Vor allem 2010). Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse deuten im Wirtschaftsgrünland werden einige Bodenparameter sehr darauf hin, dass sowohl häufi ge und länger andauernde wesentlich durch Bewirtschaftungsmaßnahmen (insbeson- reduzierende Bedingungen im Boden als auch niedrige dere Düngung) verändert. Das Ausmaß dieser Veränderung Boden-pH-Werte die Löslichkeit der Phosphate und somit ist von der Art und Intensität der jeweiligen Maßnahme auch deren Mobilität und Pfl anzenverfügbarkeit begünsti- abhängig. Auf Grund der unterschiedlichen Bewirtschaf- gen. Daher darf angenommen werden, dass vor allem saure, tungsmaßnahmen auf den einzelnen Grünlandfl ächen und nicht entwässerte Moorböden sowie stark saure Alm- und wegen des breiten Spektrums an untersuchten Bodentypen Gebirgsböden einen geringen Phosphor-Düngerbedarf streuten die gemessenen und berechneten Bodenparameter besitzen. trotz Gruppeneinteilung innerhalb weiter Grenzen. Auf In dieser Arbeit wurde die Phosphor-Speicherkapazität aus Grund der asymmetrischen Verteilung der Daten war der der Summe von oxalatextrahierbarem Aluminium, Eisen Median meist niedriger als der arithmetische Mittelwert. und Mangan berechnet. Durch die Nichtberücksichtigung Die terrestrischen Talböden wiesen in den obersten 10 des oxalatextrahierbaren Mangans und die unterschiedliche cm im Median einen deutlich höheren oxalatlöslichen Probenahmetiefe sind die Werte von KELLER und VAN Phosphor-Gehalt und Phosphor-Sättigungsgrad als die DER ZEE (2004) mit den hier präsentierten nicht streng hydromorphen Talböden auf. Auch die Maximalwerte wa- vergleichbar. Die berechnete Phosphor-Speicherkapazität ren beträchtlich größer. Die höheren Düngergaben in den gilt außerdem nur für carbonatfreie, saure und sandige Bö- intensiver genutzten terrestrischen Talböden dürften für die den (SCHEFFER und SCHACHTSCHABEL 2002). In der Phosphor-Anreicherung im Oberboden hauptverantwortlich vorliegenden Arbeit wurden auch carbonathaltige, schwach sein. In den carbonathaltigen Niedermooren hingegen war alkalische Böden mitberücksichtigt, um die Bedeutung der der Gehalt an wasserlöslichem Phosphor meist sehr hoch. amorphen Sesquioxide für die Phosphor-Speicherkapazität Ursachen dafür sind vermutlich die häufi gen und länger an- in diesen Böden beurteilen zu können. Die untersuchten dauernden reduzierenden Bedingungen in den nicht entwäs- Grünlandböden wiesen in den obersten 10 cm auf Grund der serten Moorböden sowie die geringen Phosphor-Entzüge der hohen Gehalte an amorphen Sesquioxiden meist eine große Moorpfl anzen. Unter reduzierenden Bedingungen steigt der Phosphor-Speicherkapazität auf. Der Median lag in den Phosphor-Gehalt in der Bodenlösung infolge reduktiver Auf- terrestrischen Talböden, hydromorphen Talböden, Alm- und lösung Phosphor-haltiger Eisen(III)-Oxide an (HOLFORD Gebirgsböden bei 102, 101 und 178 mmol pro kg Feinboden. und PATRICK 1979, WELP et al. 1983). Generell laufen bei In einem anderen österreichischen Naturraum (Innviertel, niedrigen Boden-pH-Werten Reduktionsprozesse leichter Molassezone) wurde mit durchschnittlich 92 mmol pro kg (bei höherem Redoxpotenzial) als bei hohen pH-Werten Feinboden ebenfalls eine hohe Phosphor-Speicherkapazität ab (SCHEFFER und SCHACHTSCHABEL 2002). Daher im Oberboden von Grünlandböden festgestellt (BOHNER PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes 55 et al. 2013). Ähnliche Werte wurden auch von KELLER den obersten 10 cm im Median deutlich höher als in den und VAN DER ZEE (2004) in der Schweiz ermittelt; in langjährig ungedüngten und extensiv genutzten Flächen. intensiv genutzten Grünlandböden betrug die Phosphor- Auf Grund zahlreicher Untersuchungen (z.B. PIHL und Speicherkapazität in den obersten 5 cm im Durchschnitt WERNER 1995, LEINWEBER et al. 1999, KELLER und 91 mmol pro kg Feinboden. In den von uns untersuchten VAN DER ZEE 2004, BOHNER 2005, 2008) darf angenom- Grünlandböden war der Phosphor-Sättigungsgrad in den men werden, dass diese Differenzen im Phosphor-Gehalt obersten 10 cm mit wenigen Ausnahmen niedrig. Der primär aus der Phosphor-Anreicherung durch Düngung und Median lag in den terrestrischen Talböden, hydromorphen nicht aus einer Phosphor-Verarmung infolge unterlassener Talböden, Alm- und Gebirgsböden bei 20 %, 10 % und 17 %. Düngung resultieren. Alle drei Phosphor-Fraktionen dif- In den intensiv genutzten schweizerischen Grünlandböden ferenzieren einwandfrei zwischen regelmäßig gedüngten betrug der Phosphor-Sättigungsgrad in der Tiefenstufe 0-5 bzw. intensiv genutzten und langjährig ungedüngten bzw. cm im Durchschnitt 48 %; er variierte zwischen 22 % in extensiv genutzten Grünlandfl ächen. Folglich können diese einer extensiv genutzten Dauerwiese, die 14 Jahre nicht ge- Fraktionen auch für die Beurteilung und Bewertung des düngt wurde, und 88 % in einer stark gedüngten Mähwiese Phosphor-Versorgungszustandes von Grünlandböden ver- (KELLER und VAN DER ZEE 2004). In der internationa- wendet werden. Allerdings müssen die Standortsfaktoren len Literatur wird angenommen, dass der Boden dann mit und Bodeneigenschaften, die die Phosphor-Verfügbarkeit Phosphor gesättigt ist, wenn der Phosphor-Sättigungsgrad beeinfl ussen, mitberücksichtigt werden. Der Phosphor- den Wert von 30 % erreicht (SCHOETERS et al. 1995, Sättigungsgrad wurde in der Tiefenstufe 0-10 cm durch DE SMET et al. 1996, LEINWEBER et al. 1997). Dieser Düngung und intensive Nutzung ebenfalls erhöht. Der Grenzwert wurde in 9 % der 239 von uns untersuchten Median lag in den ungedüngten bzw. extensiv genutzten Bodenproben (22mal) überschritten. Der Maximalwert Grünlandböden bei 11 bzw. 15 % und in den gedüngten mit einem Phosphor-Sättigungsgrad von 52 % wurde in bzw. intensiv genutzten Böden bei 19 bzw. 21 %. Auf einem häufi g betretenen und stark mit Harn und Kot der Grund dieser Untersuchungsergebnisse darf angenommen Weidetiere gedüngten Trittrasen festgestellt. In diesem werden, dass langjährig ungedüngte bzw. extensiv genutzte übernutzten Weideboden wurde mit 204 mg pro kg Fein- Grünlandfl ächen im Allgemeinen ein geringeres Phosphor- boden auch der Maximalwert an CAL-löslichem Phosphor Austragspotenzial aufweisen als regelmäßig gedüngte bzw. ermittelt; der wasserlösliche Phosphor-Gehalt war mit 21 intensiv genutzte Flächen und dass der Oberboden von stark mg pro kg Feinboden ebenfalls sehr hoch. Generell wur- gedüngten Grünlandfl ächen eine potenzielle Quelle für den den hohe Phosphor-Sättigungsgrade unabhängig von den Phosphor-Austrag darstellt. Die untersuchten Grünlandbö- unterschiedlichen Bodentypen und Ausgangsmaterialien den wiesen in den obersten 10 cm meist sehr niedrige Gehal- der Bodenbildung vor allem in übernutzten Weideböden te an CAL-löslichem Phosphor auf. In den gedüngten Böden und stark gedüngten Wiesenböden festgestellt. Diese Flä- lag der Median bei 22 mg pro kg Feinboden (arithmetischer chen besitzen ein erhöhtes Phosphor-Austragspotenzial, Mittelwert: 29 mg), in den ungedüngten Böden hingegen weshalb die jährlich ausgebrachte Düngermenge reduziert bei 13 mg pro kg Feinboden (arithmetischer Mittelwert: 19 werden sollte. Allerdings wurden auch in einigen wenigen mg). Daraus kann gefolgert werden, dass in der Tiefenstufe extensiv und nicht mehr genutzten Flächen Grenzwertüber- 0-10 cm der Gehalt an CAL-löslichem Phosphor bei den schreitungen beobachtet. Sowohl stark saure Braunerden im ungedüngten und extensiv genutzten Böden des Dauer- Gebirge als auch schwach alkalische Kalklehm-Rendzinen grünlandes im Bereich von 10 bis 20 mg pro kg Feinboden in den Tallagen waren davon betroffen. In den untersuchten liegen dürfte. Niedrige Gehalte an CAL-löslichem Phosphor Grünlandböden dürfte auf Grund der meist hohen Phosphor- wurden in österreichischen Grünlandböden bereits mehrfach Speicherkapazität und wegen dem überwiegend niedri- festgestellt (GERZABEK et al. 2004, HEINZLMAIER et al. gen Phosphor-Sättigungsgrad die Gefahr einer erhöhten 2005, BOHNER und EDER 2006, BOHNER und SCHINK Phosphor-Auswaschung mit dem Sickerwasser im Falle 2007). Die regelmäßig gedüngten bzw. intensiv genutzten einer standortangepassten Bewirtschaftung, sachgerechten Grünlandböden wiesen in den obersten 10 cm im Median Düngung und bei durchschnittlichen Witterungsverhältnis- einen oxalatextrahierbaren Phosphor-Gehalt von 570 bzw. sen gering sein. Dies bestätigen auch Messergebnisse von 629 mg pro kg Feinboden auf. Diese Gehalte entsprechen mehrjährigen Lysimeteruntersuchungen (BOHNER et al. größenordnungsmäßig etwa jenen intensiv genutzter Grün- 2007). Grünlandböden mit hoher Phosphor-Speicherka- landböden der Schweiz, in denen der Median in den obersten pazität und niedrigem Phosphor-Sättigungsgrad tolerieren 5 cm bei 658 mg pro kg Feinboden lag (KELLER und VAN kurz- bis mittelfristig auch höhere Phosphor-Düngergaben, DER ZEE 2004). ohne dass es gleichzeitig zu einem starken Anstieg der In den untersuchten Alm- und Gebirgsböden waren die Phosphor-Konzentration im Bodenwasser kommt (BOH- Gehalte an oxalatextrahierbarem Eisen und Aluminium in NER und ROHRER 2013). Wenn allerdings durch ständig den obersten 10 cm meist sehr hoch und jene an Mangan überhöhte Düngergaben das Phosphor-Speichervermögen sehr niedrig. Die Bodenversauerung ist dafür hauptver- allmählich überschritten wird, nehmen die Phosphor- antwortlich. Eine pH-Erniedrigung erhöht den Gehalt an Auswaschungsverluste stark zu (PIHL und WERNER 1995, oxalatextrahierbarem Eisen und Aluminium im Boden durch LOOKMAN et al. 1995, DE SMET et al. 1996). Steigerung der Verwitterungsintensität (WIECHMANN In den regelmäßig gedüngten und intensiv genutzten 1968). Deshalb verengt sich mit zunehmender Bodenver-

Grünlandböden waren die Gehalte an wasserlöslichem, sauerung das Alt : Alox- und Fet : Feox-Verhältnis im Boden; CAL-löslichem und oxalatextrahierbarem Phosphor in gleichzeitig fi ndet eine Mangan-Verarmung statt. Das durch 56 PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes intensive Mineralverwitterung freigesetzte Aluminium und dürfte zur Phosphor-Bindung beitragen. Diese Form der Eisen wird in humusreichen, sauren Gebirgsböden – im Phosphor-Speicherung findet auch in Moorböden statt Gegensatz zum Mangan – bevorzugt von der organischen (SCHLICHTING et al. 2002). Aus der Literatur ist bekannt, Bodenfestphase komplexiert und austauschbar gebunden dass carbonathaltige Niedermoore eine deutlich höhere (BOHNER 2010). Außerdem reichern sich in Bodenhori- Phosphor-Speicherkapazität als carbonatfreie Nieder- und zonten mit höherem Humusgehalt und niedrigem pH-Wert Hochmoore besitzen (SCHEFFER und BLANKENBURG amorphe Eisen- und Aluminium-Oxide an (LOOKMAN 1983). Vor allem stark saure Hochmoore weisen infolge et al. 1995). Der hohe Gehalt an oxalatextrahierbarem geringer metallorganischer Komplexbildung und wegen Eisen und Aluminium in den untersuchten humusreichen, dem weitgehenden Fehlen von amorphen Sesquioxiden sauren Alm- und Gebirgsböden dürfte daher sowohl mit eine geringe Phosphor-Speicherkapazität auf; folglich einer starken Komplexbildung von Aluminium und Eisen sind die Gehalte an wasserlöslichem Phosphor und das mit der organischen Bodensubstanz als auch mit einem Phosphor-Austragspotenzial relativ hoch (SCHEFFER und Reichtum an amorphen Eisen- und Aluminium-Oxiden BLANKENBURG 1978, KUNTZE und SCHEFFER 1979). zusammenhängen. Deshalb waren in den untersuchten Alm- Dieser Bodentyp ist daher bei regelmäßiger Düngung für und Gebirgsböden die Phosphor-Speicherkapazität und der eine Gewässereutrophierung prädestiniert. Die Phosphor- oxalatextrahierbare Phosphor-Gehalt meist sehr hoch. Bei Speicherkapazität war bei den untersuchten Bodentypen starker Bodenversauerung können auf nicht mehr genutzten in den Braunerden am höchsten. Braunerden mit hoher Flächen auch hohe Phosphor-Sättigungsgrade auftreten. Die Phosphor-Speicherkapazität und niedrigem Phosphor- Ursache dafür ist noch nicht bekannt. Denkbar ist folgendes: Sättigungsgrad sind im Hinblick auf die Gefahr einer Ge- bei starker Bodenversauerung ist die Komplexbildung von wässereutrophierung günstig zu beurteilen. Die Braunerde Aluminium mit der organischen Bodensubstanz und somit zählt im österreichischen Grünland zu den fl ächenmäßig auch die Bindung der Phosphate gering (SCHEFFER und bedeutendsten Bodentypen. In den Braunerden war die SCHACHTSCHABEL 2002). Daraus resultieren einerseits Phosphor-Speicherkapazität wider Erwarten höher als in den ein hoher Gehalt an wasserlöslichem Phosphor und anderer- Kalkbraunlehmen. Die Ursache dafür könnte eine geringere seits eine hohe Phosphor-Sättigung der bei sehr niedrigen Extrahierbarkeit der Eisen-Oxide in Lehm- und Tonböden Boden-pH-Werten noch sorptionsaktiven Oberflächen. sein (SCHWERTMANN 1964). Da neben den amorphen Auch der fehlende Phosphor-Entzug durch Beweidung trägt Sesquioxiden auch Tonminerale zur Adsorption von Phos- dazu bei. Die signifi kant negative Korrelation zwischen phaten beitragen (SCHEFFER und SCHACHTSCHABEL dem oxalatextrahierbaren Aluminium und dem Phosphor- 2002), darf angenommen werden, dass Kalkbraunlehme Sättigungsgrad unterstützt diese Vermutung. den Phosphor ebenfalls gut speichern können. Untersu- Die untersuchten Bodentypen unterschieden sich deutlich chungen in Belgien haben gezeigt, dass lehmige Böden oft in ihrer Phosphor-Speicherkapazität. Erwartungsgemäß war eine höhere Phosphor-Speicherkapazität als sandige Böden die Phosphor-Speicherkapazität in den carbonathaltigen A- aufweisen (LOOKMAN et al. 1995). Auch fi nnische Böden C-Böden (Rendzinen, Kalklehm-Rendzinen, Pararendzinen) speichern Phosphor umso besser, je tonreicher sie sind am niedrigsten. Allerdings wird in carbonathaltigen, neutra- (HARTIKAINEN 1982). len bis alkalischen Böden der Phosphor auch durch Bildung Die Phosphor-Speicherkapazität korrelierte hoch signifi kant von Calcium-Phosphaten und Bindung an Carbonate gut positiv mit dem oxalatextrahierbaren Phosphor-Gehalt in gespeichert (SCHEFFER und SCHACHTSCHABEL 2002). den terrestrischen und hydromorphen Talböden. In den Diese wichtigen Formen der Phosphor-Retention werden Alm- und Gebirgsböden war der Korrelationskoeffi zient jedoch bei der berechneten Phosphor-Speicherkapazität ebenfalls positiv, allerdings nicht signifi kant. Die positi- und folglich auch beim Phosphor-Sättigungsgrad nicht ven Korrelationen waren zu erwarten und dokumentieren berücksichtigt. Gleichzeitig extrahiert aber die Oxalatlö- die große Bedeutung der amorphen Sesquioxide für die sung auch einen größeren Anteil der Calcium-Phosphate Phosphor-Speicherung in Grünlandböden. Sowohl in den (SCHWEITZER und PAGEL 2001). Deshalb können hydromorphen Talböden als auch in den Alm- und Gebirgs- sogar ungedüngte Kalklehm-Rendzinen mitunter hohe böden wurden signifi kante bzw. hoch signifi kante negative Phosphor-Sättigungsgrade aufweisen. Da in carbonathal- Korrelationen zwischen der Phosphor-Speicherkapazität tigen A-C-Böden neben den amorphen Sesquioxiden auch und dem wasserlöslichen Phosphor-Gehalt festgestellt. In Carbonate an der Phosphor-Speicherung beteiligt sind und den terrestrischen Talböden war der Korrelationskoeffi zient Fällungsreaktionen von Calcium-Ionen mit Phosphat-Ionen ebenfalls negativ, allerdings nicht signifi kant. Auch dieses stattfi nden, darf angenommen werden, dass in diesen Böden Ergebnis war zu erwarten und ist ein Hinweis dafür, dass das Phosphor-Auswaschungspotenzial keinesfalls erhöht Böden mit hoher Phosphor-Speicherkapazität häufi g auch ist. Unerwartet hoch war die Phosphor-Speicherkapazität niedrige Gehalte an wasserlöslichem Phosphor aufweisen. in den Anmooren und carbonathaltigen Niedermooren. Auf Grund der Korrelationsanalyse wird vermutet, dass in Diese Böden wiesen in den obersten 10 cm meist sehr hohe den terrestrischen, insbesondere aber in den hydromorphen

Gehalte an oxalatextrahierbarem Eisen und ein enges Fet : Talböden, die Phosphor-Speicherkapazität vor allem vom Feox-Verhältnis auf. Offensichtlich werden in carbonathal- oxalatlöslichen Eisen bestimmt wird. In den sauren Alm- tigen Niedermooren durch Reoxidationsprozesse reichlich und Gebirgsböden hingegen hat auch das oxalatlösliche amorphe Eisen-Oxide gebildet, die Phosphate sehr gut Aluminium eine große Bedeutung für die Speicherung speichern können. Auch eine starke Komplexbildung von von Phosphaten. In allen untersuchten Bodengruppen Eisen und Aluminium mit der organischen Bodensubstanz wurde eine hoch signifi kant positive Korrelation zwischen PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes 57 dem oxalatextrahierbaren Phosphor und dem Phosphor- einen niedrigen Phosphor-Sättigungsgrad (meist 10-20 %) Sättigungsgrad festgestellt. Der oxalatextrahierbare auf. Somit dürfte die Gefahr einer erhöhten Phosphor- Phosphor-Gehalt kann offensichtlich für die Prognose des Auswaschung mit dem Sickerwasser im Falle einer Phosphor-Sättigungsgrades verwendet werden. Sowohl in standortangepassten Bewirtschaftung, sachgerechten den Alm- und Gebirgsböden als auch in den terrestrischen Düngung und bei durchschnittlichen Witterungsverhält- Talböden wurden signifi kante bzw. hoch signifi kante posi- nissen gering sein. tive Korrelationen zwischen dem Phosphor-Sättigungsgrad • Regelmäßig gedüngte und intensiv genutzte Grünland- und dem wasserlöslichen bzw. CAL-löslichen Phosphor- böden weisen in den obersten 10 cm in der Regel höhere Gehalt festgestellt. Die Korrelationskoeffi zienten waren in Phosphor-Gehalte und Phosphor-Sättigungsgrade und den Alm- und Gebirgsböden relativ hoch und in den terres- somit auch ein größeres Phosphor-Austragspotenzial als trischen Talböden ziemlich niedrig. Die positiven Korrela- langjährig ungedüngte und extensiv genutzte Böden auf. tionen waren zu erwarten und sind ein Hinweis dafür, dass Der Phosphor-Sättigungsgrad ist vor allem in übernutzten terrestrische Böden mit hohem Phosphor-Sättigungsgrad oft Weideböden und stark gedüngten Wiesenböden relativ auch hohe Gehalte an wasserlöslichem und CAL-löslichem hoch. Auf diesen Flächen sollte die jährlich ausgebrachte Phosphor aufweisen. Für die hydromorphen Talböden gilt Düngermenge reduziert werden. dieser Zusammenhang nicht, hier wurden sogar negative • Die Phosphor-Speicherkapazität des Grünlandbodens ist Korrelationskoeffi zienten ermittelt. Offensichtlich wird in begrenzt. Sie kann durch praxisübliche Bewirtschaftungs- hydromorphen Böden die Phosphor-Löslichkeit weniger maßnahmen kaum erhöht werden. Um Phosphor-Verluste vom Phosphor-Sättigungsgrad sondern vielmehr von den durch Auswaschung möglichst gering zu halten, sollte in Redoxbedingungen im Boden bestimmt. Allerdings muss bereits gut mit Phosphor versorgten Grünlandböden ein darauf hingewiesen werden, dass – unter sonst vergleich- weiterer Anstieg des Phosphor-Sättigungsgrades durch baren Bedingungen – hydromorphe Böden mit hohem wiederholte hohe Düngergaben vermieden werden. Phosphor-Sättigungsgrad ein größeres Phosphor-Austrags- potenzial als jene mit niedrigem Sättigungsgrad besitzen. • Humusreiche, saure Alm- und Gebirgsböden besitzen in Aus der Korrelationsanalyse kann gefolgert werden, dass den obersten 10 cm eine sehr große Phosphor-Speicher- allein auf Grund der wasserlöslichen und CAL-löslichen kapazität und weisen sehr hohe Gehalte an oxalatextra- Phosphor-Gehalte im Oberboden das Phosphor-Austragspo- hierbarem Phosphor auf. Ein säurebedingter hoher Gehalt tenzial von Grünlandfl ächen nur sehr grob beurteilt werden an amorphen Aluminium- und Eisen-Oxiden sowie eine kann. Das Risiko einer Fehleinschätzung wird minimiert, starke Komplexbildung von Aluminium und Eisen mit der wenn weitere Standortsfaktoren und Bodeneigenschaften, organischen Bodensubstanz dürften dafür verantwortlich die die Phosphor-Löslichkeit im Boden beeinfl ussen, in sein. Bei starker Bodenversauerung können von Natur die Beurteilung einbezogen werden. LEINWEBER et aus hohe Phosphor-Sättigungsgrade und hohe Gehalte al. (1999) konnten im Rahmen von Lysimeterversuchen an wasserlöslichem Phosphor auftreten. keine signifikanten Korrelationen zwischen dem DL- • Die Bodentypen unterscheiden sich in der Art und Menge löslichen oder wasserlöslichen Phosphor-Gehalt und den ihrer Sorbenten und folglich auch in ihrer Phosphor- Phosphor-Auswaschungsverlusten feststellen. Die Phos- Speicherkapazität. Die Braunerde zeichnet sich auf Grund phor-Speicherkapazität und der Phosphor-Sättigungsgrad ihrer hohen Gehalte an amorphen Sesquioxiden durch hingegen korrelierten mit der Phosphor-Konzentration im eine große Phosphor-Speicherkapazität in den obersten 10 Sickerwasser. Daraus wurde die Schlussfolgerung gezogen, cm aus. Dieser Bodentyp ist somit im Hinblick auf die Ge- dass beide Bodenparameter geeignete Indikatoren für die fahr einer Gewässereutrophierung günstig zu beurteilen. Abschätzung von Phosphor-Auswaschungsverlusten aus In carbonathaltigen A-C-Böden und Kalkbraunlehmen landwirtschaftlich genutzten Böden sind. Sie sollten daher sind neben den amorphen Sesquioxiden auch Carbonate in die Beurteilung einbezogen werden. und Tonminerale an der Phosphor-Speicherung beteiligt und es fi nden Fällungsreaktionen von Calcium-Ionen mit Schlussfolgerungen und Forschungsbedarf Phosphat-Ionen statt. Daher können diese Bodentypen den Phosphor ebenfalls gut speichern. Das vorliegende Datenmaterial ermöglicht einige praxisre- • Die untersuchten hydromorphen Grünlandböden (Au- levante Schlussfolgerungen: böden, Augleye, Gleye, Anmoore, carbonathaltige Nie- • Die Phosphor-Speicherkapazität kann im Grünlandboden dermoore) weisen in den obersten 10 cm keine geringere allein durch Bewirtschaftungsmaßnahmen, also ohne Phosphor-Speicherkapazität als terrestrische Grünland- kulturtechnische Eingriffe wie beispielsweise Entwäs- böden auf. Vor allem carbonathaltige Niedermoore serung oder Wiedervernässung, kaum verändert werden. können im Oberboden auf Grund ihrer hohen Gehalte an Sie zählt deshalb zu den bewirtschaftungsunabhängigen amorphen Eisen-Oxiden und komplexierend wirkender Bodenfaktoren. Der Phosphor-Sättigungsgrad hingegen organischer Bodensubstanz Phosphate gut speichern. Das wird durch Bewirtschaftungsmaßnahmen (Düngung) Phosphor-Austragspotenzial dürfte beträchtlich niedriger deutlich beeinfl usst. Er zählt somit zu den bewirtschaf- als in sauren, carbonatfreien Nieder- und Hochmooren tungsabhängigen Bodenfaktoren. sein. Diese Bodentypen sind bei regelmäßiger Düngung • Die Grünlandböden besitzen in den obersten 10 cm in für eine Gewässereutrophierung prädestiniert. der Regel eine hohe Phosphor-Speicherkapazität (etwa • In Grünlandböden haben amorphe Eisen-Oxide für die 100 mmol pro kg Feinboden) und sie weisen sehr häufi g Phosphor-Speicherkapazität eine große Bedeutung. Der 58 PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes

an und in amorphen Eisen-Oxiden gebundene Phosphor BOHNER, A. und G. EDER, 2006: Boden- und Grundwasserschutz im kann sehr leicht durch Reduktionsprozesse freigesetzt und Wirtschaftsgrünland. Seminar Umweltprogramme für die Landwirt- bei geringer pfl anzlicher Aufnahme aus dem Boden aus- schaft. Bericht HBLFA Raumberg-Gumpenstein, 53-64. gewaschen werden. Daher sollte vor allem in sauren, hy- BOHNER, A., G. EDER und M. SCHINK, 2007: Nährstoffkreislauf dromorphen Böden eine stärkere Phosphor-Anreicherung und Stofffl üsse in einem Grünland-Ökosystem. 12. Gumpensteiner durch langjährig hohe Düngergaben oder eine Phosphor- Lysimetertagung, Bericht HBLFA Raumberg-Gumpenstein, 91-99. Vorratsdüngung vermieden werden, insbesondere wenn BOHNER, A. und M. SCHINK, 2007: Ergebnisse der Bodenuntersu- der Oberboden häufi g durch Grund-, Stau-, Hang- oder chungen im Einzugsgebiet des Mondsees und Irrsees mit besonderer Überfl utungswasser vernässt wird. Berücksichtigung des Phosphors. Schriftenreihe BAW 26, 34-50. • Saure, nicht entwässerte Moorböden sowie stark saure BOHNER, A., 2008: Phosphor-Pools und Phosphor-Verfügbarkeit im Grünlandboden als Basis für Phosphor-Düngeempfehlungen. Um- Alm- und Gebirgsböden haben einen geringen Phosphor- weltökologisches Symposium „Sachgerechte Düngung im Blickfeld Düngerbedarf. von Untersuchungsergebnissen“, LFZ Raumberg-Gumpenstein, 59-66. • Der Phosphor-Versorgungszustand von Grünlandböden BOHNER, A., 2010: Eigenschaften und Merkmale von Almböden. Mitt. und das Phosphor-Austragspotenzial von Grünlandfl ä- der Österr. Bodenkundl. Ges. 77, 65-76. chen können auf Grund der wasserlöslichen und CAL- BOHNER, A., C. HUEMER, J. SCHAUMBERGER und P. LIEBHARD, löslichen Phosphor-Gehalte im Oberboden beurteilt 2013: Phosphor in landwirtschaftlich genutzten Böden in einem werden, wenn gleichzeitig auch das Klima (insbesondere Teileinzugsgebiet der Antiesen im oberösterreichischen Innviertel. Menge, Verteilung und Intensität der Niederschläge im In: Das INTERREG IV A-Projekt „Gewässer-Zukunft“ 2009-2013. Jahresverlauf sowie Intensität der Verdunstung), das Ausgewählte Ergebnisse aus den Einzugsgebieten des Waginger und Relief (insbesondere Geländeform und Hangneigung), Tachinger Sees (Bayern) und der Antiesen (Oberösterreich), HBLFA die Durchwurzelungstiefe und Durchwurzelbarkeit des Raumberg-Gumpenstein, 45-57. Bodens, der Bodentyp, der Bodenwasserhaushalt, die BOHNER, A. und V. ROHRER, 2013: Jahreszeitlicher Verlauf der Tiefe und Schwankungsamplitude des Grundwasser- Phosphor-Konzentration im Bodenwasser eines Grünlandbodens. 18. spiegels, die Lage und Durchlässigkeit des Staukörpers, Alpenländisches Expertenforum, 33-40. Zeit und Dauer des Auftretens von Nassphasen sowie BRAUN, M., M. FREY und P. HURNI, 1991: Abschätzung der Phos- weitere relevante Bodeneigenschaften (insbesondere phor- und Stickstoffverluste aus diffusen Quellen in die Gewässer pH-Wert, Redoxpotenzial, Phosphor-Speicherkapazität, im Rheineinzugsgebiet der Schweiz unterhalb der Seen (Stand 1986). Phosphor-Sättigungsgrad, Bodengründigkeit, Bodenart, FAC Liebefeld, 87 S. Bodenskelettanteil, Bodenstruktur, Lagerungsdichte) und DE SMET, J., G. HOFMAN, J. VANDERDEELEN, M. VAN MEIRVEN- der Pfl anzenbestand (Zeigerpfl anzen) in die Beurteilung NE and L. BAERT, 1996: Phosphate enrichment in the sandy loam einbezogen werden. soils of West-Flanders, Belgium. Fertilizer Research 43, 209-215. Diese Studie wurde in einem räumlich eng begrenzten ECKHARDT, K.-U. und P. LEINWEBER, 1997: P-Fraktionen zur Vorher- sage von P-Austrägen aus landwirtschaftlich genutzten Böden. Mitt. Gebiet durchgeführt. Bisher wurden 239 Bodenproben Dtsch. Bodenkundl. Ges. 85, 871-874. hinsichtlich Phosphor-Speicherkapazität und Phosphor- Sättigungsgrad untersucht. Weitere systematische Boden- FREESE, D., S. VAN DER ZEE and W.H. VAN RIEMSDIJK, 1992: Com- parison of different models for phosphate sorption as a function of the untersuchungen in anderen Naturräumen und auf unter- iron and aluminium oxides of soils. Journal of Soil Science 43, 729-738. schiedlichen Standorten sind für eine Gesamtbeurteilung FROSSARD, E., P. JULIEN, J.-A. NEYROUD und S. SINAJ, 2004: und für einen überregionalen Vergleich erforderlich. Vor Phosphor in Böden, Düngern, Kulturen und Umwelt – Situation in allem carbonatfreie Nieder- und Anmoore, Übergangs- und der Schweiz. Schriftenreihe Umwelt Nr. 368, 172 S. Hochmoore sowie Nassgleye, Hanggleye und Pseudogleye GERZABEK, M.H., A. BAUMGARTEN, M. TULIPAN und S. müssen bei künftigen Untersuchungen stärker berück- SCHWARZ, 2004: Ist die Nährstoffversorgung der Pfl anzen noch sichtigt werden. Die Phosphor-Speicherkapazität und der ausgewogen? Eine Analyse aufgrund von Bodenuntersuchungser- Phosphor-Sättigungsgrad sollten nicht nur im Oberboden, gebnissen und Langzeitversuchen. Ländlicher Raum 2/2004, 1-8. sondern auch im Unterboden ermittelt werden. Vor allem HARTIKAINEN, H., 1982: Water soluble phosphorus in Finnish mineral die Tiefenstufe 60-90 cm ist für den Phosphor-Austrag in soils and its dependence on soil properties. J. Scient. Agric. Soc. das oberfl ächennahe Grundwasser und/oder Drainwasser Finl. 54, 89-97. relevant. Ideal wäre eine Probenahme in verschiedenen HEINZLMAIER, F., M.H. GERZABEK, M. TULIPAN und A. BAUM- Tiefenstufen. Dadurch könnte eine vertikale Veränderung GARTEN, 2005: Pfl anzennährstoffe in Österreichs Böden: Räumliche im Boden festgestellt und folglich auch das Phosphor- und zeitliche Variationen sowie Wechselwirkungen mit Bodeneigen- Austragsrisiko besser beurteilt werden. Außerdem sollten schaften. Mitt. Ges. Pfl anzenbauwiss. 17, 96-97. die bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse mit Hilfe HOLFORD, I.C.R. and W.H. PATRICK, 1979: Effects of reduction and von langjährigen Lysimeterversuchen auf verschiedenen pH changes on phosphate sorption and mobility in an acid soil. Soil Standorten überprüft werden. Sci. Soc. Am. J. 43, 292-297. KELLER, A. und S. VAN DER ZEE, 2004: Phosphorverfügbarkeit in Literatur intensiv genutzten Grünlandböden. Agrarforschung 11, 396-401. BMLFUW, 2006: Richtlinien für die sachgerechte Düngung. Hrsg.: Fach- KUMMERT, R. und W. STUMM, 1989: Gewässer als Ökosysteme. beirat für Bodenfruchtbarkeit und Bodenschutz, 6. Aufl age, Wien, 80 S. Grundlagen des Gewässerschutzes. Teubner Verlag, 331 S. BOHNER, A., 2005: Bodenindikatoren für die Bewirtschaftungsintensität KUNTZE, H. und B. SCHEFFER, 1979: Die Phosphatmobilität im Hoch- und die fl oristische Artenvielfalt im Wirtschaftsgrünland. Mitt. der moorboden in Abhängigkeit von der Düngung. Z. Pfl anzenernähr. Österr. Bodenkundl. Ges. 72, 67-73. Bodenk. 142, 155-168. PPhosphor-Speicherkapazitäthosphor-Speicherkapazität uundnd PPhosphor-Sättigungsgradhosphor-Sättigungsgrad iinn öösterreichischensterreichischen BBödenöden ddeses DDauergrünlandesauergrünlandes 59

LEINWEBER, P., F. LÜNSMANN and K.U. ECKHARDT, 1997: Phos- SCHEFFER, B., 1977: Stickstoff- und Phosphorverlagerung in nord- phorus sorption capacities and saturation of soils in two regions with westdeutschen Niederungsböden und Gewässerbelastung. Geol. Jb. different livestock densities in northwest Germany. Soil Use and F4, 203-221. Management 13, 82-89. SCHEFFER, B. und J. BLANKENBURG, 1978: Löslichkeit und Wan- LEINWEBER, P., R. MEISSNER, K.-U. ECKHARDT and J. SEEGER, derung von Phosphaten in saurem Hochmoorboden. Mitt. Dtsch. 1999: Management effects on forms of phosphorus in soil and leaching Bodenkundl. Ges. 27, 271-280. losses. European Journal of Soil Science 50, 413-424. SCHEFFER, B. und J. BLANKENBURG, 1983: Phosphoraustrag aus LOOKMAN, R., N. VAN DE WEERT, R. MERCKX and K. VLASSAK, Niedermoorböden – Ergebnisse eines Lysimeterversuches ohne Pfl an- 1995: Geostatistical assessment of the regional distribution of phos- zenbewuchs. Z. Pfl anzenernähr. Bodenk. 146, 275-284. phate sorption capacity parameters (Fe and Al ) in northern Belgium. ox ox SCHEFFER, F. und P. SCHACHTSCHABEL, 2002: Lehrbuch der Boden- Geoderma 66, 285-296. kunde. 15. Aufl age, Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, 593 S. LOOKMAN, R., K. JANSEN, R. MERCKX and K. VLASSAK, 1996: SCHLICHTING, A., P. LEINWEBER, R. MEISSNER and M. ALTER- Relationship between soil properties and phosphate saturation para- MANN, 2002: Sequentially extracted phosphorus fractions in peat- meters. A transect study in northern Belgium. Geoderma 69, 265-274. derived soils. J. Plant Nutr. Soil Sci. 165, 290-298. MARSCHNER, H., 1998: Mineral nutrition of higher plants. Academic SCHOETERS, L., R. LOOKMAN, R. MERCKX and K. VLASSAK, 1995: press, 889 S. Inventorisation and evaluation of phosphate saturation in Northern MEISSNER, R., H. KLAPPER und J. SEEGER, 1992: Wirkungen einer Belgium. Proceedings of the International Workshop. Phosphorus erhöhten Phosphatdüngung auf Boden und Gewässer. Wasser und Loss to Water from Agriculture, Wexford, 79-80. Boden 4, 217-220. SCHUSTER, R., A. DAURER, H.G. KRENMAYR, M. LINNER, G.W. MEISSNER, R., H. RUPP and M. SCHUBERT, 2000: Novel lysimeter MANDL, G. PESTAL und J.M. REITNER, 2013: Rocky Austria. techniques – a basis for the improved investigation of water, gas, and Geologie von Österreich – kurz und bunt. Geologische Bundesanstalt solute transport in soils. J. Plant Nutr. Soil Sci. 163, 603-608. Wien, 80 S. OTTO, A., 1980: Gewässerbelastung durch Land- und Forstwirtschaft. SCHWEITZER, K. und H. PAGEL, 2001: Einfl uss niedriger pH-Werte Wasser und Boden 1, 26-30. auf den Gehalt amorpher Al- und Fe-Oxide, die P-Sorption und P- PIHL, U. und W. WERNER, 1993: Zur Interpretation von Quantitäts-/ Nachlieferung in einem Sandboden. Mitt. Dtsch. Bodenkundl. Ges. Intensitäts-Quotienten als Kriterien vertikaler Phosphatverlagerung 96, 283-284. in Böden. VDLUFA, 37. Kongressband, 99-102. SCHWERTMANN, U., 1964: Differenzierung der Eisenoxide des Bodens PIHL, U. und W. WERNER, 1995: Bodenchemische Parameter zur Prog- durch Extraktion mit Ammoniumoxalat-Lösung. Z. f. Pfl anzenernäh- nose des vertikalen P-Austrags in Drain- und Grundwasser. VDLUFA, rung, Düngung und Bodenkunde 105, 194-202. 40. Kongressband, 289-292. WEISSENSTEINER, C., 2014: Phosphorpools und Phosphorbilanzen PRASUHN, V. und M. BRAUN, 1994: Abschätzung der Phosphor- und im österreichischen Dauergrünland. Masterarbeit am Institut für Stickstoffverluste aus diffusen Quellen in die Gewässer des Kantons Ökologischen Landbau der Universität für Bodenkultur, Wien, 154 S. Bern. Schriftenreihe der FAC Liebefeld 17, 214 S. WIECHMANN, H., 1968: Einfl uss der Pseudovergleyung auf verschiedene PRASUHN, V. und P. LAZZAROTTO, 2005: Abschwemmung von Phos- chemische Eigenschaften von Lößböden. Z. Pfl anzenernähr. Bodenk. phor aus Grasland im Einzugsgebiet des Sempacher Sees. Schriften- 120, 20-31. reihe der FAL Reckenholz 57, 95-107. WELP, G., U. HERMS und G. BRÜMMER, 1983: Einfl uss von Bo- RÖMER, W., 1997: Phosphoraustrag aus der Landwirtschaft in Gewässer. denreaktion, Redoxbedingungen und organischer Substanz auf Wasser & Boden 49, 51-54. die Phosphatgehalte der Bodenlösung. Z. Pfl anzenernähr. Bodenk. RUTHSATZ, B., 2001: Pfl anzen- und Boden-Indikatoren für die Inten- 146, 38-52. sivierung der Landwirtschaft in Mittelgebirgen – am Beispiel des ZAMG (Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik), 2002: Klima- Wirtschaftsgrünlandes einer kleinen Gemeinde bei Trier. Arch. für daten von Österreich 1971-2000. http://www.zamg.ac.at/fi x/klima/ Nat.-Lands. 40, 289-323. oe71-00/klima2000/klimadaten_oesterreich_1971_frame1.htm. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 61 – 66 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Pfl anzen als Biopfl ug? Einfl uss von Wurzeln auf die hydraulischen Eigenschaften des Bodens Gernot Bodner1*

Zusammenfassung Summary Wurzeln sind ein zentraler Faktor in der Ausbildung und Roots have a key function in the formation and stabiliza- Stabilisierung der Bodenstruktur. Die vorliegende Arbeit tion of soil structure. This study investigated the infl uence untersucht die Veränderung der Porengrößenverteilung of cover crops with different root systems on soil pore bei Zwischenfrüchten mit unterschiedlichem Wurzelsys- size distribution. It was shown that cover crops with a tem. Es konnte gezeigt werden, dass Zwischenfrüchte coarse axes dominated root system (legumes) increase the mit gröberem Wurzelsystem (Leguminosen) das Mak- colume of macropores, while species with dense fi ne root roporenvolumen erhöhen, während solche mit dichtem system enhance the volume of fi ner pore radius classes. Feinwurzelsystem zu einem größeren Volumen feinerer All species with suffi ciently developed root systems had Porenklassen führten. Alle Arten mit ausreichend dichter a signifi cantly higher pore volume compared to a un- Durchwurzelung zeigten ein signifi kant höheres Gesamt- planted control. Roots can therefore act as a “bio-plough” porenvolumen als eine unbepfl anzte Vergleichsvariante. that modifi es the structural porosity of soil. Die Wurzel hat damit die Fähigkeit, als „Biopfl ug“ die Keywords: cover crops, root system, biopores, soil Porenstruktur des Bodens zu verändern. structure Schlagwörter: Zwischenfrucht, Wurzelsystem, Bioporen, Bodenstruktur

Einleitung eine bedeutende Rolle zukommt. Sie liefert ständig orga- Auch im gemäßigten Klimagebiet wird Trockenheit zuneh- nische Substanzen an den Boden, erhöht die Aktivität der mend zu einem wichtigen Thema der Landwirtschaft. Die Bodenlebewesen und vernetzt, gemeinsam mit Bodenpilzen, Jahre 2012 und 2013 zeichneten sich beide durch längere (Makro)aggregate. Trockenperioden aus, die zu massiven Ertragsverlusten bei Aufgrund der Bedeutung der Wurzel für die Bodenstruktur Getreide (2012) und Mais, Ölkürbis aber auch im Grünland und die damit einhergehenden hydraulischen Eigenschaften, (2013) führten. GREGORY (2004) präsentierte einen Rah- wurde die Idee geprägt, die Wurzel gezielt zur Aufbereitung men für die Analyse eines wassereffi zienten landwirtschaft- („priming“) der physikalischen Bodeneigenschaften zu nut- lichen Managementsystems: zen. CRESSWELL und KIERKEGAARD (1995) prägten in WUE=B/T *(1/(E+OA+S)/T). diesem Zusammenhang den Begriff des „biodrilling“, dem die Idee innewohnt, Pfl anzenarten wie einen “Biopfl ug“ zur Dabei ist WUE die Wassernutzungseffi zienz, B die Pfl an- Bodenlockerung und -verbesserung einzusetzen. zentrockenmasse, T die Transpiration, E die Evaporation, OA der Oberfl ächenabfl uss und S der Sickerwasseranfall. Im Rahmen einer landwirtschaftlichen Fruchtfolge bieten Dieser Ansatz zeigt, dass seine hohe Wassereffi zienz über sich Zwischenfrüchte als “Primer”-Pfl anzen an. Sie dienen die Pfl anzenphysiologie (Transpirationseffi zienz, B/T) oder neben dem Grundwasserschutz vor allem der Bodenverbes- ein effi zientes Bodenmanagement mit geringen Verlusten serung und es gibt zahlreiche Studien, die ihren positiven im Verhältnis zur produktiven Komponente (T) erreicht Effekt auf die Bodenstruktur zeigen. In der vorliegenden werden kann. Studie war die zentrale Frage, wie Zwischenfruchtwurzeln Geringe Verluste und eine möglichst hohe pfl anzenver- als kurzfristige Maßnahme in der Fruchtfolge die hydrau- fügbare Wassermenge sind eng mit der Bodenwasser- lischen Bodeneigenschaften verändern. speicherfähigkeit verbunden. Diese ist eine Funktion aus Bodentextur, Humusgehalt und Bodenstruktur. Während Material und Methoden die Textur eine kaum veränderbare Standorteigenschaft ist, Ein Feldversuch mit 12 verschiedenen Zwischenfrüchten reagiert die Struktur als dynamische Eigenschaft deutlich wurde auf einem Versuchsfeld der Versuchswirtschaft Groß auf Managementänderungen. Enzersdorf am 28. Juli 2011 als randomisierte Blockanlage Es ist seit langem bekannt, dass die Bodenstruktur wesent- in drei Wiederholungen angelegt. Die Bodeneigenschaften lich von der Pfl anze beeinfl usst wird und dabei der Wurzel des Standorts sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

1 Department für Nutzpfl anzenwissenschaften, Abteilung Pfl anzenbau, Universität für Bodenkultur Wien, Gregor Mendel-Straße 33, A-1180 WIEN * Ansprechpartner: Univ. Ass. DI Dr. Gernot Bodner 62 Pfl aanzennzen aalsls BBiopiopfl uug?g? EEininfl uussss vvonon WWurzelnurzeln aaufuf ddieie hhydraulischenydraulischen EEigenschaftenigenschaften ddeses BBodensodens

Tabelle 1: Bodeneigenschaften des Versuchsstandortes.

Horizont Tiefe Sand Schluff Ton Textur Corg Feldkapazität Welkepunkt cm kg kg-1 kg kg-1 kg kg-1 kg kg-1 cm³ cm-3 cm³ cm-3

A 0-40 0.19 0.56 0.24 SiL 0.025 0.32 0.15 AC 40-55 0.23 0.54 0.23 SiL 0.015 0.27 0.10 C > 55 0.22 0.62 0.16 SiL 0.008 0.25 0.07

Tabelle 2: Untersuchte Zwischenfrüchte und deren Familien.

Art Family

Saatwicke (Vicia sativa L.) Fabaceae Saatplatterbse (Lathyrus sativus L.) Fabaceae Alexandrinerklee (Trifolium alexandrinum L.) Fabaceae Gelber Steinklee (Melilotus ofﬁ cinalis L.) Fabaceae Gelbsenf (Sinapis alba L.) Brassicaceae Ölrettich (Raphanus sativus var. oleiformis L.) Brassicaceae Phacelia (Phacelia tanacetifolium Benth.) Boraginaceae Öllein (Linum usitatissimum L.) Linaceae Buchweizen (Fagopyrum esculentum MOENCH.) Polygonaceae Roggen (Secale cereale L.) Poaceae Mixture 1 (Secale cereale L., Trifolium incarnatum L., Vicia villosa ROTH.) - Mixture 2 (Phacelia tanacetifolium Benth., Sinapis alba L., Vicia sativa L.) -

Abbildung 1: Wurzelklassiﬁ zierung anhand von Clusteranalyse.

Tabelle 2 gibt eine Übersicht über die verwendeten Zwi- Die Klassifi zierung der Wurzelsysteme erfolgte über Clus- schenfrüchte. Die Analyse wurzelmorphologischer Para- teranalyse. Die varianzanalytische Auswertung aller Daten meter erfolgte an Proben aus der obersten Bodenschicht wurde mit der Prozedur PROC MIXED in SAS durchge- (ca. 2 - 7 cm) mithilfe von Bildanalyse gewaschener Pro- führt. Kausale Zusammenhänge wurden mit der Prozedur ben. Die Durchwurzelungsdichte ist meist in der obersten PROC REG ebenfalls in SAS getestet. Schicht am höchsten. Darüber hinaus ist die Dynamik der Bodenstruktur im Oberboden am ausgeprägtesten, da hier Ergebnisse und Diskussion verschiedene strukturbildende Faktoren am intensivsten auf den Boden einwirken. Wurzelklassifi zierung Die Quantifi zierung der bodenhydrologischen Eigenschaf- ten (Porenverteilung) wurde über inverse Parameterschät- Abbildung 1 zeigt Ähnlichkeiten zwischen den Wurzelsyste- zung aus Infi ltrationsmessungen mit einem Tensionsinfi l- men auf Grundlage einer Clusteranalyse, in die die erfassten trometer durchgeführt. Es wurden dabei die Parameter des wurzelmorphologischen Parameter einfl ossen. Retentionsmodells von Kosugi im Programm HYDRUS 2 Vier unterschiedliche Gruppen wurden dabei festgestellt. D inverse optimiert. Die Leguminosen bildeten eine Gruppe mit Wurzelsyste- Pfl aanzennzen aalsls BBiopiopfl uug?g? EEininfl uussss vvonon WWurzelnurzeln aaufuf ddieie hhydraulischenydraulischen EEigenschaftenigenschaften ddeses BBodensodens 63

Tabelle 3: Durchschnittliche Parameterwerte der Gruppen von Zwischenfruchtarten mit ähnlichen Parametern in der Porengrößenverteilung (Verschiedene Buchstaben zeigen einen signiﬁ kanten Unterschied bei p ≤ 0.05).

js rm si cm³ cm-3 mm -

Gruppe 1 0.463a 86.9a 2.21a Gruppe 2 0.460a 51.3b 2.38b Gruppe 3 0.457a 73.8a 1.88c Gruppe 4 0.425b 46.5b 2.10ac men, die hohen Wurzeldurchmesser und hohe Wurzelmasse zeigten, jedoch geringere Dichte. Lein stellte das andere Ext- rem dar, mit einem stark Dichte-dominierten Feinwurzeltyp. Die Kreuzblütler sowie Phacelia gruppierten sich ebenfalls in einem noch stark Dichte-dominierten Cluster, während Buchweizen, Roggen und das Landsberger Gemenge (Mix- ture 1) zwischen den beiden Typen lagen. Buchweizen und Roggen zeigten insgesamt die geringste Wurzeldichte.

Porengrößenverteilung Hinsichtlich der Porengrößenverteilung des Bodens zeigten sich ebenfalls vier Gruppen, die sich in zumindest einem

Parameter des Kosugi-Modells (θs, Gesamtporenvolumen; rm, Medianporenradius, σ, Standardabweichung der Poren- verteilung) signiﬁ kant unterschieden. Gruppe 1 (Saatplatterbse, Mischung 1, Gelber Steinklee) hatten ein hohes Gesamtporenvolumen und den höchsten Medianporenradius. Gruppe 4 (Buchweizen, Roggen) dagegen lag in beiden Parametern am niedrigsten. Gruppe 2 und 3 unterschieden sich vor allem in der Standardabweichung der Porengrößenverteilung. Ein kleiner Wert in σ bedeutet eine starke Dominanz einer Porengrößenklasse, eine breite Verteilung weist auf ein heterogenes Sekundärporensystem hin. In Gruppe 2 (enge Porenverteilung) befanden sich die Arten Lein, Phacelia, Ölrettich und Saatwicke, in Gruppe 3 Alexandrinerklee, Gelbsenf und die Mischung 2.

Wurzel-Poren-Beziehungen Abbildung 2 zeigt den Zusammenhang zwischen den Po- renparametern und Wurzeleigenschaften. Ein besonders deutlicher Zusammenhang zeigte sich zwischen dem Volumen der Wurzeln (RVD, Wurzelvolumendichte) und dem Gesamtporenvolumen. Ein dichteres Wurzelsystem erhöhte das Gesamtporenvolumen. Diese Beziehung lief Abbildung 2: Zusammenhang zwischen Wurzeleigenschaften auf ein Maximum zu, während die Arten mit der geringsten und Porenparametern. Durchwurzelung (Buchweizen, Roggen) sich nicht von auf einem trockenen Boden (Schrumpfung durch Kapil- einer unbepfl anzten Vergleichsparzelle unterschieden. Der larkräfte). Medianporenradius zeigte einen negativen Zusammenhang Tabelle 4 zeigt beispielhaft die Volumina unterschiedli- mit einem Summenparameter (Hauptkomponente 2, PC2), cher Porenklassen für Saatplatterbse (grober Wurzeltyp) der die Wurzeleigenschaften Wurzeldurchmesser und spe- und Phacelia (feiner Wurzeltyp) sowie eine unbepfl anzte zifi sche Wurzellänge (Feinwurzeldominanz) enthält. Ein Vergleichsparzelle. Wurzelsystem, das durch dickere Wurzelachsen geprägt war (geringer spezifi sche Wurzellänge, hoher mittlerer Durchmesser) erhöhte den Medianradius, führte also zu Interpretationsrahmen einer stärkeren Ausprägung des Makroporenvolumens. Abbildung 3 zeigt einen Interpretationsrahmen für die un- Die Bodenfeuchte verstärkte diesen Zusammenhang, d.h. terschiedlichen Einfl üsse grober und feiner Wurzelsysteme der Medianradius war auf einem feuchten Boden höher als auf das Porennetzwerk den Bodens. 64 Pfl aanzennzen aalsls BBiopiopfl uug?g? EEininfl uussss vvonon WWurzelnurzeln aaufuf ddieie hhydraulischenydraulischen EEigenschaftenigenschaften ddeses BBodensodens

Tabelle 4: Porenvolumina unterschiedlicher Porenklassen (USDA) unter einer Art mit dominant groben Wurzelachsen (Saat- platterbse) und einer Art mit dominant feinen Achsen (Phacelia) sowie einer unbepﬂ anzten Kontrolle.

Porenvolumen cm³ cm-3

Unbepﬂ anzt Grobe Wurzeln Feine Wurzeln - L. sativus P. tanacetifolia

Microporen1 (r < 2.5 mm) 0.023 0.019 0.055 Microporen2 (2.5 ≤ r < 15 mm) 0.074 0.061 0.086 Mesoporen (15 ≤ r < 37.5 mm) 0.061 0.055 0.055 Makroporen1 (37.5 ≤ r < 500 mm) 0.149 0.178 0.131 Makroporen2 (r ≥ 500 mm) 0.038 0.091 0.052

Abbildung 3: Prozesse im Zusammenhang mit dem Einﬂ uss unterschiedlicher Wurzelsysteme auf das Porensystem des Bodens.

Bei entsprechender Durchwurzelungsdichte schaffen Pfl an- risse und kapillar bedingte Aggregatannäherung zu einem zen eine krümelige Struktur mit Sekundärporensystem und Anstieg von feineren Poren führt. stabilisieren dieses gegen struktur-degradierende Prozesse. Grobwurzeln zeigen eine stärkere Beeinfl ussung des Mak- Zusammenfassung roporensystems. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass diese Wurzeln, im Gegensatz zu feineren Achsen, nicht Auch eine kurzfristige Zwischenfruchtmaßnahme führt ausreichend Porenraum vorfi nden, den sie als Wurzelgang über das Wurzelsystem zu einer signifi kanten Veränderung benutzen können. Dickere Wurzeln haben auch mehr Kraft, des Porenraums. Pflanzenarten mit unterschiedlichem um Bodenteilchen zu bewegen und damit Wachstumsgänge Wurzelsystem unterscheiden sich in den Porenklassen, die zu schaffen. Feinere Wurzeln dagegen nutzen vorhandene hauptsächlich beeinfl usst werden, sofern sie eine Mindest- Poren. Sie trocknen den Boden durch einen intensiven dichte der Durchwurzelung erreichen. Die Arbeit gibt einen Wurzel-Boden-Kontakt stärker lokal aus, was über Mikro- Interpretationsrahmen für relevante Prozesse der Wurzel- Pfl aanzennzen aalsls BBiopiopfl uug?g? EEininfl uussss vvonon WWurzelnurzeln aaufuf ddieie hhydraulischenydraulischen EEigenschaftenigenschaften ddeses BBodensodens 65

Bodenstruktur-Interaktion, die den makroskopisch gezeig- Literatur ten Veränderungen der Porengrößenverteilung zugrunde liegen. Die Wurzel hat die Fähigkeit, als Biopfl ug den Boden GREGORY, P.J., 2004: Agronomic approaches to increasing water use aufzubereiten. Die Bestimmung der landwirtschaftlichen effi ciency. water use effi ciency in plant biology, 142-170. Ertragsrelevanz dieses „Feedback-Prozesses“ erfordert je- CRESSWELL, H.P. and J.A. KIRKEGAARD, 1995: Subsoil amelioration doch Messungen über längere Zeit, da der strukturbedingte by plant-roots-the process and the evidence. Soil Research, 33(2), Porenraum einer hohen zeitlichen Variabilität unterliegt. 221-239. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 67 – 74 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Prognose der Auswirkungen landwirtschaftlicher Maßnahmen und des Klimawandels auf die Grundwasserqualität Johann Fank1* und Gernot Klammler1

Zusammenfassung Summary Die Prognose der Auswirkungen landwirtschaftlicher The prediction of effects of agricultural activities and of Maßnahmen und des Klimawandels auf die Grundwas- climate change on groundwater quality is under intensive serqualität ist ein intensiv bearbeitetes Forschungsfeld. investigation. Usually the results of investigation of wa- Üblicherweise werden die Ergebnisse von Untersuchun- ter and solute transport in soil and unsaturated zone are gen des Wasser- und Stickstofffl usses im Boden und in compared to measured data of groundwater quality. In der ungesättigten Zone interpretativ mit den Messer- this paper different approaches to determine the impact of gebnissen der Nitratkonzentration im Grundwasser agriculture are summarized. For the aquifer “Westliches verglichen. Dazu werden unterschiedliche Verfahren zur Leibnitzer Feld” a coupled transient groundwater fl ow Erfassung der Belastung aus der Landwirtschaft zusam- and nitrate transport model has been developed, where mengefasst. Für das westliche Leibnitzer Feld wurde ein the complex processes in the unsaturated zone were gekoppeltes instationäres Grundwasserströmungs- und coupled with the processes in the groundwater system. Nitrattransportmodell entwickelt, in dem die komplexen Modelling results show a detailed areal distribution of Prozesse in der ungesättigten Zone mit den Prozessen nitrate concentration in groundwater. This distribution und Wechselwirkungen der Grundwasserzone zusam- results from different land use (and much differentiated mengeführt wurden. Die Ergebnisse zeigen eine sehr cultivation) and the importance of the interaction between detaillierte räumliche Verteilung der Nitratkonzentration ground water and coupled surface water systems. Such im Grundwasser als Ergebnis der fl ächendifferenzierten a coupled model seems to be an effective tool to predict Oberfl ächenbewirtschaftung und der sehr bedeutsamen the impact of agricultural systems and of the effects of Wechselwirkung des Grundwassers mit angeschlossenen climate change on groundwater quality. Oberfl ächengewässersystemen. Dieses Modell erscheint Keywords: agriculture, modelling, unsaturated zone, ein geeignetes Werkzeug zu sein, um die Auswirkungen groundwater, nitrate landwirtschaftlicher Maßnahmen und auch der Effekte des Klimawandels auf die Grundwasserqualität prognostizieren zu können. Schlagwörter: Landwirtschaft, Modellierung, ungesät- tigte Zone, Grundwasser, Nitrat

Einleitung und Problemstellung ringe Niederschlagsmengen (= geringe Verdünnung) der Das österreichische Wasserrecht in Kombination mit der Regelfall sind (BMLFUW 2013). Qualitätszielverordnung Chemie Grundwasser und der Eine Beurteilung des Stickstoffaustrags aus ackerbaulich Trinkwasserverordnung präzisieren die Mindesterforder- genutzten Flächen allein auf Basis der Nitratkonzentrati- nisse der Grundwassergüte. Die Porengrundwasserkörper onsmessungen im Grundwasser selbst ist nicht zulässig, da Ostösterreichs bzw. Teilbereiche von diesen, welche zu ei- in nahezu allen Teilbereichen die Nitratkonzentration des nem Großteil auch für die regionale und überregionale Was- Grundwassers einerseits durch die Wechselwirkung mit serversorgung intensiv genutzt werden, erfüllen hinsichtlich Oberfl ächengewässern (Fließgewässer und Nassbagge- der Nitratkonzentration diese Mindeststandards wiederholt rungen), andererseits durch die Sickerwasserbildung unter nicht, was vor allem von fl ächenhaften Stickstoffeinträgen nicht ackerbaulich genutzten Flächen (Wald, Siedlungen, aus landwirtschaftlichen Nutzfl ächen in Form von diffusen Verkehrswege etc.) beeinfl usst wird (FANK et al. 2010). Einträgen (BMLFUW 2009) herrührt. Intensive landwirt- Das bedeutet im Umkehrschluss, dass eine Beurteilung schaftliche Bewirtschaftungen auf Standorten mit teilweise der Grundwasserqualitätssituation auf Basis der acker- sehr durchlässigen Böden sind vielfach ausschlaggebend baulichen Nutzung und dem daraus resultierenden Austrag für eine Gefährdung von Grundwasserkörpern durch den von Stickstoff in das Grundwasser (z. B. FANK 1999 oder Nährstoffparameter Nitrat. Dies ist vor allem im Norden, FEICHTINGER et al. 2010) auch nicht umfassend sein Osten und Südosten Österreichs der Fall, wo zugleich ge- wird.

1 JOANNEUM RESEARCH, RESOURCES - Institut für Wasser, Energie und Nachhaltigkeit, Elisabethstraße 18/II, A-8010 GRAZ * Ansprechpartner: Univ.-Doz. Dr. Johann Fank, [email protected] 68 PPrognoserognose derder AuswirkungenAuswirkungen landwirtschaftlicherlandwirtschaftlicher MMaßnahmenaßnahmen uundnd ddeses KKlimawandelslimawandels aaufuf ddieie GGrundwasserqualitätrundwasserqualität

Während hinsichtlich der Beurteilung des Stickstoffaustrags Bewirtschaftungsbedingungen bilanziert werden. Aufgrund aus der Landwirtschaft des Sickerwassers bereits umfang- des Fehlens der Fließmengen bzw. der nur sehr ungenauen reiche Untersuchungen durchgeführt wurden, ist die Prog- Erfassung dieser, sind Stoffaustragsuntersuchungen mittels nose der Auswirkung unterschiedlicher landwirtschaftlicher Saugkerzenanlagen – hier werden nur die Konzentrationen Maßnahmen hinsichtlich des Austrags von Pestiziden und an Stoffen in der Bodenwasserlösung untersucht – und auch von anthropogenen Spurenstoffen noch in der Anfangsphase mittels einfacher Lysimeter bzw. Sickerwassersammler der Untersuchungen. Die Prognose der Auswirkung von sehr kritisch zu verfolgen. Seit einigen Jahren werden in Effekten des Klimawandels auf die Grundwasserqualitäts- Deutschland im Rahmen des TERRENO – Projektes (ZA- situation ist eng mit den züchterischen Entwicklungen und CHARIAS et al. 2011) moderne Präzisionslysimeter einge- Erfolgen der agrarischen Nutzpfl anzen verbunden. Diesem setzt, um die Auswirkungen von Klimawandeleffekten auf Bereich wird bis dato wesentlich zu wenig Aufmerksamkeit das Boden-Pfl anze-Wasser-System zu untersuchen. Dazu geschenkt. wurden Lysimeter aus unterschiedlichen Höhenlagen eines Es sind somit Verfahren zu entwickeln und praktisch Einzugsgebietes mit natürlichen Gradienten hinsichtlich anzuwenden, bei denen die Prognose der Auswirkung Temperatur und Niederschlag in andere Höhen verbracht, landwirtschaftlicher Maßnahmen und des Klimawandels um damit Effekte eines zu erwartenden Klimawandels direkt auf die Grundwasserqualität direkt auf den Zielparameter untersuchen zu können. In zunehmendem Ausmaß werden abgestimmt ist. Dabei sind die unterschiedlichen Wech- auch Lysimeterversuche durchgeführt, um die Verlagerung selwirkungen in komplexen Systemen zu berücksichtigen. und den Austrag von Pestiziden und deren Metaboliten aus der ungesättigten Zone in Richtung Grundwasser zu Daten und Methoden zur Erfassung untersuchen. der Auswirkung landwirtschaftlicher Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung der Auswirkung landwirtschaftlicher Maßnahmen auf die Grundwasserqua- Maßnahmen und des Klimawandels auf die lität ist die Auswertung und Bilanzierung von pfl anzenbau- Grundwasserqualität lichen Versuchsanlagen. Unter der Voraussetzung, dass im Zur Erfassung der Auswirkung landwirtschaftlicher Maß- Rahmen mehrjähriger Versuche der Stickstoffaustrag in nahmen auf die Qualität des Grundwassers existiert aus Richtung Grundwasser dem Düngebilanzüberschuss über den letzten Jahrzehnten eine Vielzahl von Untersuchungen. dem Stickstoffentzug durch das Erntegut – bei Verbleiben Allerdings sind diese in den meisten Fällen auf die Unter- der pfl anzlichen Restmasse auf dem Feld - entspricht, suchung des Austrages von Nitrat aus dem Boden unterhalb kann der Stickstoffaustrag direkt aus den Versuchsdaten des Wurzelbereiches beschränkt. Die Auswirkung auf die abgelesen werden. In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Grundwassersituation wird meist interpretativ bewertet. Bilanzierung von Düngesteigerungsversuchen (AMT DER Untersuchungen zur Auswirkung des Klimawandels auf STEIERMÄRKISCHEN LANDESREGIERUNG 2013) auf die Grundwasserqualität sind selten und dann meist auf den Kleinparzellenversuchsanlagen in Wagna (Periode 2007 statistische Auswertungen und deren Projektion auf zu- – 2012) und in Wagendorf (Periode 2008 – 2012) – beide künftige Entwicklungen beschränkt. Dabei haben Progno- Anlagen liegen im Leibnitzer Feld in der Südsteiermark, semodelle für zu erwartende klimatologische Verhältnisse Österreich - zusammengefasst. eine spezifi sche Bedeutung – wobei diese Prognose meist Unter unterschiedlichen Bodenverhältnissen – geringmäch- sehr großräumig und auch nur für wenige meteorologische tige sandig/lehmige Böden in Wagna, tiefgründige lehmig/ Parameter zuverlässig durchführbar ist. tonige Böden in Wagendorf – werden auf diesen Versuchs- Moderne Lysimeter erlauben die detaillierte Untersuchung anlagen Stickstoffdüngesteigerungsversuche durchgeführt, des Wasserkreislaufes und daran gekoppelter Stoffkreisläufe um für die Kulturart Mais unter den jeweils gegebenen an ausgewählten punktuellen Standorten. Wenn der Wasser- Bodenverhältnissen die optimale Stickstoffdüngemenge fl uss genau bestimmt wird, kann durch die Untersuchung zu fi nden. Dabei wird bei bekannter jährlicher Stickstoff- des perkolierenden Sickerwassers für eine defi nierte Ober- düngermenge der Kornertrag und die Stickstoffabfuhr fl äche der Austrag von Stoffen unter detailliert bekannten über den Kornertrag gemessen. Der reduzierte Kornertrag

Tabelle 1: Ergebnisse der Bilanzierung der Düngesteigerungsversuche auf den Kleinparzellenversuchsanlagen in Wagna und in Wagendorf.

Körnermaisversuch Wagna 2007 - 2012 Körnermaisversuch Wagendorf 2008 - 2012 Grundwasserneubildung: 318 mm/a Grundwasserneubildung: 250 mm/a

Vari- N-Düngung Kornertrag reduzierter N-Abfuhr N-Bilanz NO3-Kon- Kornertrag reduzierter N-Abfuhr N-Bilanz NO3-Kon- ante [kg/ha] [kg/ha] Kornertrag [kg/ha] [kg/ha] zentration [kg/ha] Kornertrag [kg/ha] [kg/ha] zentration [kg/ha] [mg/l] [mg/ha] [mg/l]

0 0 5033 4103 44 -44 10661 10411 102 -102 A 90 8962 7156 85 5 7 13818 12701 146 -56 B 115 9848 7856 100 15 21 14223 12920 154 -39 K 145 10797 8593 123 22 30 14485 12960 162 -17 L 175 11163 8596 135 40 56 14634 12731 165 10 18 M 210 14402 12239 168 42 74 PPrognoserognose derder AAuswirkungenuswirkungen landwirtschaftlicherlandwirtschaftlicher MMaßnahmenaßnahmen uundnd ddeses KKlimawandelslimawandels aaufuf ddieie GGrundwasserqualitätrundwasserqualität 69 wird aus dem gemessenen Kornertrag über die Dünge- und in der die Prozesse in Boden und ungesättigter Zone unter Düngeausbringungskosten berechnet. In einer mehrjährigen unterschiedlichen Landnutzungsformen als obere Randbe- Versuchsanstellung kann der Stickstoffaustrag in Richtung dingung für das Grundwasser verwendet werden und in der Grundwasser aus N-Düngung minus N-Abfuhr berechnet die Wechselwirkung des Grundwassers mit angrenzenden werden (N-Bilanz). Bei bekannter mittlerer jährlicher Wasserkörpern berücksichtigt wird, stellen KLAMMLER et Grundwasserneubildungsrate im Untersuchungszeitraum al. (2013a) vor. Dieses Modell kann in weiterer Folge auch (beim Versuch Wagna aus begleitenden Lysimetermessun- verwendet werden, um die Auswirkungen von Klimawan- gen, beim Versuch Wagendorf aus numerischen Modell- deleffekten auf die Grundwasserströmung und die Grund- berechnungen) kann die mittlere Nitratkonzentration im wasserqualitätssituation zu prognostizieren (KLAMMLER Sickerwasser nach der Formel et al. 2013b).

NO3 [mg/l] = N-Bilanz [kg/ha/a] / Grundwasserneubildung [mm/a] * 443 Ergebnisse für den Grundwasserleiter berechnet werden. Die Ergebnisse zeigen sowohl hinsicht- „Westliches Leibnitzer Feld“ lich des Ertrages als auch hinsichtlich der Nitratbelastung Für den Grundwasserleiter des westlichen Leibnitzer Fel- des Grundwassers für den Standort Wagna ein optimales des, ein Teil des Murtales der im Norden vom Wildoner Stickstoffdüngeniveau bei 145 kg N/ha/a, für den Standort Buchkogel, im Osten von der Mur und im Westen und Wagendorf liegt dieses bei 175 kg N/ha/a. Süden von Lassnitz und Sulm begrenzt wird, wurde ein Alle bisher angesprochenen Methoden zur Erfassung der gekoppeltes numerisches Grundwasserströmungs- und Ni- Auswirkung landwirtschaftlicher Maßnahmen auf die trattransportmodell für den Zeitraum 1993 bis 2009 erstellt. Grundwasserqualität liefern punktuelle bzw. kleinfl ächige Für die ackerbaulich genutzten Flächen wurden die Grund- Ergebnisse. Zur Bewertung der Auswirkung landwirtschaft- wasserneubildung und der Stickstoffaustrag mit Hilfe eines licher Maßnahmen auf die Grundwasserqualität in einem re- Bodenwasserhaushalts- und Stickstofftransportmodells auf gionalen Maßstab oder unter Berücksichtigung unterschied- Tagesbasis berechnet. Im Untersuchungsgebiet werden licher Boden- bzw. Bewirtschaftungsbedingungen wird aufgrund der vorliegenden hydrogeologischen Verhältnisse in zunehmendem Maße das Instrument der numerischen in den verteilten Siedlungsräumen die Dachwässer und Bodenwasserhaushalts- und Stofftransportmodellierung Wässer aus versiegelten Flächen meist auf eigenem Grund eingesetzt (z.B. FEICHTINGER et al. 2010). Dabei werden und Boden versickert. Dadurch kann angenommen werden, mittels numerischer Methoden die Wasserbewegung und der dass für einen großen Teil der Parzellenfl äche (Dachfl ächen daran gekoppelte Transport von Stoffen in der ungesättigten und versiegelte Flächen) praktisch keine Verdunstung Zone in Abhängigkeit von Wetter, Bodenprofi laufbau und zur Wirkung kommt, sondern diese Wässer direkt in den der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung eindimensional Untergrund abgeleitet werden. Für den restlichen Teil der vertikal berechnet. Bodendaten können dabei für standört- Parzelle wird die Grundwasserneubildung mittels des Bo- liche Untersuchungen aus bodenphysikalischen Messungen denwasserhaushaltsmodells auf der Basis einer mehrschnit- gewonnen oder bei der regionalen Modellierung aus vor- tigen Rasenfl äche berechnet. Als Stickstoffi nput für diese handenen Bodenkartierungsergebnissen über Pedotransfer- Berechnung der Grünlandfl ächen wird den Empfehlungen funktionen ermittelt werden. Gerade bei regionalen Unter- der Düngemittelhersteller für die Rasendüngung entspro- suchungen ist die Kulturartenführung in Abhängigkeit von chen. Die Verdunstung von Waldstandorten ist grundsätzlich den standörtlichen Bodenverhältnissen meist nicht im Detail komplex. Für die Bewertung der Grundwasserneubildung bekannt (oder aufgrund der Gebietsgröße und des damit in Waldgebieten wird auf das Verfahren von ALLEN et al. verbundenen Aufwandes nicht erfassbar). KLAMMLER (1998) zurückgegriffen. Dabei wird für einen Bestand mit et al. (2011) stellen dazu ein Verfahren zur Optimierung einer defi nierten Baumart die Verdunstung aus den Wet- der Landnutzungsinformation als Input-Parameter für die terdaten berechnet und die klimatische Wasserbilanz auf Bodenwasserhaushalts- und Stofftransportmodellierung vor. Tagesbasis unter Berücksichtigung der Bodenwasservorrats- Dabei wird auch der unterschiedliche Einfl uss von jährlich verhältnisse im Sinne eines kapazitiven Ansatzes berechnet. wechselnden Witterungsverhältnissen bei verschiedenen Hinsichtlich des Stickstoffs wird eine Austragskonzentration Kulturführungen und Bewirtschaftungsverfahren auf die im Sickerwasser von 10 mg/l Nitrat angenommen. Die Grundwasserneubildung und den Stofftransport in der un- Grundwasserneubildung auf offenen Wasserfl ächen wird gesättigten Zone berücksichtigt (KLAMMLER et al. 2012). aus der klimatischen Wasserbilanz „Niederschlag minus Alle bisher vorgestellten Methoden erfassen ausschließlich potentielle Evaporation“ auf Tagesbasis berechnet. Aus die Auswirkung landwirtschaftlicher Maßnahmen auf den diesem Bereich erfolgt kein Stickstoffeintrag. Bodenwasserhaushalt bzw. den Austrag von Wasser und In Abbildung 1 (links) sind die Ergebnisse der regional daran gekoppelten Stofffl üssen aus der ungesättigten Zone. berechneten mittleren Nitrat-Austragskonzentrationen für Die Grundwasserqualität wird aber neben den landwirt- das Untersuchungsgebiet dargestellt. Im Vergleich dazu ist schaftlichen Stoffausträgen auch entscheidend von den Was- rechts die im Grundwasser gemessene mittlere Nitratkon- ser- und Stofffl üssen aus anderen Landnutzungsformen, wie zentration an den diversen Grundwassermessstellen und de- Wald, Siedlungsgebieten oder auch offenen Wasserfl ächen ren Verteilung aufgrund einer geostatistischen Interpolation sowie auch von der Wechselwirkung des Grundwassers mit als Mittelwert für den Zeitraum 2000 bis 2010 dargestellt. Oberfl ächengewässersystemen kontrolliert. Eine gekoppelte Auf den ersten Blick ersichtlich sind die Unterschiede in Modellierung von Grundwasserströmung und Stofftransport den beiden Darstellungen: die Austragskonzentration aus 70 PPrognoserognose derder AuswirkungenAuswirkungen landwirtschaftlicherlandwirtschaftlicher MMaßnahmenaßnahmen uundnd ddeses KKlimawandelslimawandels aaufuf ddieie GGrundwasserqualitätrundwasserqualität

Abbildung 1: Vergleich der Ergebnisse der Berechnungen der Nitrat-Austragskonzentration aus der ungesättigten Zone (links) und den Messungen der Nitratkonzentration im Grundwasser sowie deren geostatistische Interpolation (rechts) für das westliche Leibnitzer Feld. der ungesättigten Zone ist signifi kant höher als die Mess- als instationäre Flußrandbedingung (Randbedingung 2. Art) werte im Grundwasser, die Flächendifferenzierung bei den auf Tagesbasis - räumlich durch die Hydrotope der land- interpolierten Grundwasserwerten ist deutlich geringer. Vor wirtschaftlichen Nutzfl ächen diskretisiert – abgebildet. Für allem im östlichen Teilbereich werden die durch das Modell das Stofftransportmodell wurden die Nitratkonzentrationen berechneten Konzentrationen im Grundwasser auch nicht in den Oberfl ächengewässern auf Basis der Daten, die im annähernd durch die Grundwassermessungen wiedergege- Rahmen der Gewässergüteerhebung gewonnen werden, an- ben, was einerseits auf fehlende Grundwassermessstellen geschätzt. Die Stickstoffzufl üsse aus der ungesättigten Zone und andererseits auf völlig unterschiedliche Prozesse in der wurden aus dem Bodenwasserhaushaltsmodell bzw. aus Entwicklung zurückzuführen ist. den oben beschriebenen Anschätzungen übernommen. Der Für den gesättigten Teil des Grundwasserleiters wurde ein Nordwestteil des Untersuchungsgebietes musste aufgrund instationäres Grundwasserströmungs- und Stickstofftrans- numerischer Artefakte aus der Stofftransportmodellierung portmodell auf Basis der Finite-Elemente Diskretisierung herausgenommen werden und eine Konzentrationsrandbe- entwickelt, in dem die Randbedingungen entlang der Ober- dingung im Bereich der Tillmitscher Teiche auf der Basis fl ächengewässer mit einer Randbedingung der 3. Art (Leaka- von Messdaten im Grundwasser angesetzt werden. ge Randbedingung) abgebildet wurden. Die untere Randbe- Ergebnis der gekoppelten numerischen Modellierung ist eine dingung wird durch den Grundwasserstauer – als Oberfl äche räumlich (je Finitem Element) und zeitlich (auf Tagesbasis) des Neogen – dargestellt. Die Grundwasserneubildung wird diskretisierte Verteilung der Grundwasserspiegellage und der PPrognoserognose derder AAuswirkungenuswirkungen landwirtschaftlicherlandwirtschaftlicher MMaßnahmenaßnahmen uundnd ddeses KKlimawandelslimawandels aaufuf ddieie GGrundwasserqualitätrundwasserqualität 71

Abbildung 2: Verteilung der Nitratkonzentration für 27.12.1995 als Ergebnis der gekoppelten numerischen Modellierung von Nitrataustrag aus der ungesättigten Zone, der Grundwasserströmung und des Nitrattransportes im Grundwasser (links) und Grundwassermessstellen im Rahmen der GZÜV (rechts) im westlichen Leibnitzer Feld.

Nitratkonzentration. Durch diese Diskretisierung kann ein als auch des Ostteils herangezogen werden können. Für die sehr detailliertes Video für die Verteilung der Nitratkonzent- Auswertung des gekoppelten Nitrattransportmodells können ration im Grundwasserkörper erstellt werden. Die Ergebnisse nun die Nitratkonzentrationswerte aller Finiten Elemente für den 27.12.1995 sind exemplarisch in Abbildung 2 (links) eines ausgewählten Bereiches des Untersuchungsgebietes dargestellt. Auffällig sind die hohen Konzentrationen im für jeden Zeitschritt (in diesem Fall 1 Tag) des Modells Ostteil, was im Einklang mit den Ergebnissen der Bodenwas- gemittelt und über den zeitlichen Verlauf dargestellt wer- serhaushaltsmodellierung steht. Im Bereich des KW Lebring den. Der Vergleich dieser beiden Darstellungsarten zeigt und unterstrom der Tillmitscher Teiche sowie partiell im sodann den Unterschied zwischen der Mittelung einiger Nahbereich zur Sulm ist durch die Wechselwirkung des weniger Messstellen und den Gebietsmittelwerten aus der Grundwassers mit den Oberﬂ ächengewässern eine deutliche räumlichen Diskretisierung des Modells. Abminderung der Nitratkonzentration festzustellen. Für das gesamte Modellgebiet zeigt dieser Vergleich eine In der Bewertung der Nitratentwicklung eines Grundwas- deutlich geringere Amplitude der Nitratkonzentration im serfeldes werden üblicherweise die gemittelten Nitratkon- Vergleich zu den gemessenen Daten, wobei die absolute zentrationswerte an den Messstellen der GZÜV über die Höhe der Nitratkonzentration mit einem gemessenen Mit- Zeit dargestellt. Zu diesem Zweck sind in Abbildung 2 diese telwert von 39 mg/l zu dem berechneten Mittelwert von 36 Messstellen im westlichen Leibnitzer Feld bezogen auf g/l gut vergleichbar ist. Der lineare Trend weist in beiden das Modellgebiet und gesplittet in einen West- und Ostteil Fällen fallende Werte auf, wobei die Steigung aus den dargestellt. Diese Trennlinie wurde so gewählt, dass die drei Messwerten etwa 4 mal so hoch ist wie aus den Modellbe- Messstellen auf der Linie sowohl für die Mittelung des West- rechnungsergebnissen. 72 PPrognoserognose derder AuswirkungenAuswirkungen landwirtschaftlicherlandwirtschaftlicher MMaßnahmenaßnahmen uundnd ddeses KKlimawandelslimawandels aaufuf ddieie GGrundwasserqualitätrundwasserqualität

Abbildung 3: Ganglinien der Mittelwerte der Nitratkonzentration im Grundwasser an den GZÜV – Messstellen im westlichen und östlichen Teil des Leibnitzer Feldes (Lage der Messstellen siehe Abbildung 2 – rechts) im Vergleich zu den mittleren berechneten Nitrat-Konzentrationsganglinien für die beiden Teilbereiche sowie der daraus ermittelten Trendgeraden. In Abbildung 3 sind die Ganglinien der Mittelwerte der logischer Parameter aus den Klimaszenarien, andererseits Nitratkonzentration im Grundwasser an den GZÜV – die große Bedeutung der Einbeziehung zu erwartender Messstellen im westlichen und östlichen Teil des Leibnitzer pfl anzenbaulich-züchterischer Entwicklungen. Als Ergebnis Feldes (Lage der Messstellen siehe Abbildung 2 – rechts) im konnten für das kommende Jahrhundert keine gravierenden Vergleich zu den mittleren berechneten Nitrat-Konzentrati- Auswirkungen von prognostizierten Klimawandeleffekten onsganglinien für die beiden Teilbereiche sowie der daraus auf Grundwassermenge und Nitratkonzentration im Grund- ermittelten Trendgeraden dargestellt. Deutlich erkennbar wasser des westlichen Leibnitzer Feldes erkannt werden. ist dabei, dass die gemessenen Nitratkonzentrationen an den Messstellen im Westteil deutlich über den berechneten Diskussion und Schlussfolgerungen Werten für dieses Teilgebiet liegen. Ursache dafür ist die Lage der Messstellen in den stärker agrarisch genutzten Die Prognose der Auswirkungen landwirtschaftlicher Maß- Bereichen, sodass die Wirkung der Schutzgebiete für die nahmen und des Klimawandels auf die Grundwasserqualität Brunnenanlagen, die Wirkung der Tillmitscher Teiche ist ein intensiv bearbeitetes Forschungsfeld. Üblicherweise und die Wirkung des Siedlungsgebietes von Leibnitz nur werden bis dato die Ergebnisse von Untersuchungen und untergeordnet repräsentiert werden. Im Ostteil des Untersu- Modellberechnungen aus Boden und ungesättigter Zone in chungsgebietes liegen die berechneten Werte im Bereich der Relation zu Messdaten der Grundwasserqualität gestellt und gemessenen Werte – hier liegt in erster Linie ackerbauliche die Unterschiede interpretativ bewertet. Nutzung vor – allerdings auf deutlich höherem Niveau als Für den Grundwasserleiter des westlichen Leibnitzer Feldes im Ostteil. Auffällig ist die Trendlinie: während im Westteil wurde ein gekoppeltes regionales instationäres Grundwas- ein deutlich fallender Trend ersichtlich ist, ist im verstärkt serströmungs- und Nitrattransportmodell entwickelt, das agrarisch genutzten Bereich sogar ein steigender Trend der die Prozesse der ungesättigten Zone mit den Prozessen in Nitratkonzentration im Grundwasser erkennbar. der gesättigten Zone gemeinsam betrachtet. Deutlich erkennbar ist in den modellierten Ganglinien der Die Ergebnisse zeigen eine sehr detaillierte räumliche Ver- Nitratkonzentration für die beiden ausgewählten Teilbe- teilung der Nitratkonzentration im Grundwasser als Ergeb- reiche, dass kurzfristige Trends in der Entwicklung der nis der fl ächendifferenzierten Oberfl ächenbewirtschaftung Nitratwerte aufgrund des großen Einfl usses der meteorolo- und der sehr bedeutsamen Wechselwirkung des Grundwas- gischen Entwicklung keinesfalls abgeleitet werden dürfen. sers mit angeschlossenen Oberfl ächengewässersystemen. Alleine die Trendberechnung über einen Zeitraum von 15 Aus derzeitiger Sicht erscheint die gekoppelte numerische Jahren scheint eine gewisse Aussagekraft über die zeitliche Modellierung von Grundwasserströmung und Nitrattrans- Entwicklung der Nitratkonzentration zu haben. port die einzige Möglichkeit zu sein, die Auswirkungen Das gekoppelte Grundwasserströmungs- und Nitrattrans- landwirtschaftlicher Aktivitäten realitätsnah bewerten zu portmodell des westlichen Leibnitzer Feldes wurde auch können, weil in einem derartigen Modell die komplexen zur Bewertung der Auswirkungen von Effekten des Kli- Wechselwirkungen der unterschiedlichen Kompartimente mawandels auf die Grundwasserspiegellagenentwicklung Berücksichtigung fi nden können. und auf die Nitratkonzentration im Grundwasser genutzt Bei der Verwendung des Modells zur Bewertung der Aus- (KLAMMLER et al. 2013b). Dabei zeigten sich einerseits wirkung von Klimawandeleffekten auf das Grundwasser hohe Unsicherheiten in der regionalen Ableitung meteoro- zeigten sich einerseits hohe Unsicherheiten in der regionalen PPrognoserognose derder AAuswirkungenuswirkungen landwirtschaftlicherlandwirtschaftlicher MMaßnahmenaßnahmen uundnd ddeses KKlimawandelslimawandels aaufuf ddieie GGrundwasserqualitätrundwasserqualität 73

Ableitung meteorologischer Parameter aus den Klimaszena- „Boden- und Gewässerschutz in der Landwirtschaft“. 02.-03.03.2010 rien, andererseits die große Bedeutung der Einbeziehung zu Gumpenstein, 37-42. erwartender pﬂ anzenbaulich-züchterischer Entwicklungen. KLAMMLER, G., J.C. DRAXLER, J. FANK, H. KUPFERSBERGER und G. ROCK, 2011: Optimierung der Landnutzungsinformation als Literatur Input-Parameter für die Bodenwasserhaushalts- und Stofftransport- modellierung. Bericht zur 14. Gumpensteiner Lysimetertagung 2011: ALLEN, R.G., L.S. PEREIRA, D. RAES and M. SMITH, 1998: Crop Eva- Lysimeter in der Klimaforschung und Wasserwirtschaft. Lehr- und potranspiration (guidelines for computing crop water requirements). Forschungszentrum für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein, FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56, 300 S. Irdning, 127-135. AMT DER STEIERMÄRKISCHEN LANDESREGIERUNG, 2013: KLAMMLER, G., G. ROCK, J. FANK and H. KUPFERSBERGER, 2012: Versuchsbericht 2012 der Versuchstätigkeit der steirischen Landwirt- Generating land use information to derive diffuse water and nitrate schaftsschulen. Hatzendorf, 71 S. transfer as input for groundwater modelling at the aquifer scale. IAHS BMLFUW, 2009: Nationaler Gewässerbewirtschaftungsplan 2009 – NGP Publ. 355:237-242. 2009. Wien, 225 S. KLAMMLER, G., H. KUPFERSBERGER, G. ROCK and J. FANK, 2013a: BMLFUW, 2013: Wassergüte in Österreich. Jahresbericht 2012, Wien, Modeling coupled unsaturated and saturated nitrate distribution of 130 S. the aquifer Westliches Leibnitzer Feld, Austria. Environ. Earth Sci. FANK, J., 1999: Die Bedeutung der ungesättigten Zone für Grundwas- 69(2), 663-678. serneubildung und Nitratbefrachtung des Grundwassers in quartären KLAMMLER, G., H. KUPFERSBERGER and G. ROCK, 2013b: Inves- Lockersediment-Aquiferen am Beispiel des Leibnitzer Feldes (Steier- tigating the impact of conceptual model uncertainty and diverging mark, Österreich). Beiträge zur Hydrogeologie, 49/50, 101-388, Graz. climate change scenarios on ground-water nitrate concentration FANK, J., G. DERSCH, F. FEICHTINGER und J. ROBIER, 2010: predictions. IAHS Publ. 359, 364-370. Erforderliche Maßnahmen und Umsetzungsoptionen für eine grund- ZACHARIAS, S., H.R. BOGENA, L. SAMANIEGO, M. MAUDER, wasserverträgliche Landwirtschaft im Murtal-Grundwasserleiter. R. FU, T. PÜTZ, M. FRENZEL, M. SCHWANK, C. BAESSLER, Bericht zum 2. Umweltökologischen Symposium „Boden- und K. BUTTERBACH-BAHL, O. BENS, E. BORG, A. BRAUER, Gewässerschutz in der Landwirtschaft“ am 02. und 03.03.2010 in P. DIETRICH, I. HAJNSEK, G. HELLE, R. KIESE, H. KUNST- Raumberg- Gumpenstein, 43-50. MANN, S. KLOTZ, J.C. MUNCH, H. PAPEN, E. PRIESACK, H.P. FEICHTINGER, F., G. DERSCH, J. FANK und J. ROBIER, 2010: Stick- SCHMID, R. STEINBRECHER, U. ROSENBAUM, G. TEUTSCH stoffﬂ üsse auf Ackerland des Murtales in Hinblick auf grundwasser- and H. VEREECKEN, 2011: „A Network of Terrestrial Environmental verträgliche Bewirtschaftung. 2. Umweltökologisches Symposium Observatories in Germany". In: Vadose Zone Journal 10.3, 955-973. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 75 – 80 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Hoch aufgelöste Erosionsrisiko- und Gewässeranschlusskarten als Hilfsmittel für den Vollzug Volker Prasuhn1*, Simon Alder2, Hanspeter Liniger2 und Karl Herweg2

Zusammenfassung Summary Für den Vollzug der gesetzlichen Grundlagen im Bereich In order to support implementation of legal regulations Bodenerosion wurden im Auftrag der Bundesämter für regarding soil erosion the federal agencies for agriculture Landwirtschaft und Umwelt je eine Karte der potentiellen and the environment mandated two maps: one showing Erosionsgefährdung und eine der Wahrscheinlichkeit potential erosion risk and a second one indicating po- des Gewässeranschlusses im 2x2-Meter-Raster für die tential connection between agricultural land and water landwirtschaftliche Nutzfl äche der Schweiz erstellt. 56% bodies. Both maps cover Switzerland’s agricultural area der landwirtschaftlichen Nutzfl äche des Tal- und Hügel- with a resolution of 2x2 m. 56% of agricultural land in gebietes wurden als nicht erosionsgefährdet klassiert, Switzerland’s valley and hill zones were classifi ed as ha- 12% als potentiell erosionsgefährdet und 32% als stark ving no erosion risk, 12% as having potential erosion risk, potentiell erosionsgefährdet. Die Hälfte aller Flächen and 32% as having severe potential erosion risk. About hat einen potentiellen Gewässeranschluss. Dabei ist die half of the total area is potentially connected to water Anschlusswahrscheinlichkeit bei 20% dieser Flächen bodies. Of this total area, 20% are classifi ed as having hoch, bei 54% mittel und bei 26% niedrig. Der Gewäs- a high potential connectivity, 54% a moderate potential sereintrag erfolgt bei knapp einem Drittel auf direktem connectivity, and 26% a low potential connectivity. Weg, bei gut zwei Dritteln auf indirektem Weg über Stra- About one third of the total area is directly connected to ßeneinlaufschächte und Meteorwasserableitungen. Mehr water bodies, while two-thirds are indirectly connected als doppelt so viele Flächen haben also einen indirekten through roads and rainwater drainage channels. Thus, a Gewässeranschluss. Dies ist bei der Maßnahmenplanung much larger area is affected by indirect channels – an zu berücksichtigen. important factor that must be taken into consideration Schlagwörter: Bodenerosion, Konnektivität, Gewässer- when planning measures. belastung, Maßnahmenplanung, Politikberatung Keywords: soil erosion, connectivity, water pollution, action planning, policy guidance

Einleitung wo sich die Hot-Spots für Erosion befi nden. Auf diesen Bodenerosion durch Wasser ist in der Schweizer Landwirt- Flächen kann dann durch eine angepasste Bewirtschaftung schaft ein wichtiges Thema. Es existieren dazu zahlreiche das Erosionsrisiko stark vermindert werden. Damit ähnelt gesetzliche Grundlagen im Landwirtschaftsgesetz, Um- die ERK2 in gewissem Grad den in der EU im Rahmen von weltschutzgesetz und Gewässerschutzgesetz, bzw. in der Cross Compliance erstellten Erosionsgefährdungskatastern. Direktzahlungsverordnung (DZV) und der Verordnung Diverse Feldbeobachtungen in der Schweiz haben gezeigt, über Belastungen des Bodens (VBBo). Der Vollzug dieser dass rund 20% des erodierten Bodenmaterials in Gewässer gesetzlichen Grundlagen unterliegt i.d.R. aber den Kantonen gelangen und diese Gewässereinträge von Erosionsmaterial und ist in der Praxis häufi g ungenügend. Das Bundesamt inklusive mitgeführten Nährstoffen und Pfl anzenschutzmit- für Landwirtschaft hat mit dem Auftrag zur Erstellung teln auf direktem oder indirektem Weg erfolgen können einer hoch aufgelösten Erosionsrisikokarte (ERK2) ein (LEDERMANN et al. 2010, PRASUHN 2011). Flächen Hilfsmittel geschaffen, um die Einschätzung der Gefahr mit direktem Gewässeranschluss liegen neben dem Gewäs- von oberfl ächlichem Bodenabtrag durch Wasser besser ser oder sind über temporär wasserführende Gräben oder beurteilen zu können und vereinfacht damit die Umset- Tiefenlinien ans Gewässer angeschlossen. Bei Flächen, zung der bestehenden Gesetze und Verordnungen. Die die einen indirekten Gewässeranschluss haben, kann der Rechtsgleichheit für alle Kantone ist gegeben, da die Karte Oberfl ächenabfl uss über Drainageschächte und Einlauf- schweizweit über einheitliche Berechnungsgrundlagen und schächte der Straßenentwässerung ins Gewässer gelangen. Klassierungskriterien verfügt. Die ERK2 soll Landwirtinnen Diese indirekten Anschlüsse bestehen, weil im Rahmen und Landwirte für die Thematik sensibilisieren und soll von Meliorationen zahlreiche kleine Bäche eingedolt und den zuständigen kantonalen Behörden Hinweise geben, mit Kontrollschächten versehen wurden. Zudem sind die

1 Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Reckenholzstraße 191, CH-8046 ZÜRICH 2 Centre for Development and Environment (CDE), Universität Bern, CH-3010 BERN * Ansprechpartner: Dr. Volker Prasuhn, [email protected] 76 HHochoch aufgelösteaufgelöste EErosionsrisiko-rosionsrisiko- uundnd GGewässerschlusskartenewässerschlusskarten aalsls HHilfsmittelilfsmittel ffürür ddenen VVollzugollzug meisten Straßen und Güterwege über Einlaufschächte Tabelle 1: Wassererosionsgefährdungsklassen der ERK2 entwässert und so mit einem Gewässer kurz geschlossen. in Anlehnung an die gesetzlichen Vorgaben der Deutschen Insofern liegt in der Schweiz eine besondere Situation vor, Direktzahlungen-Verpfl ichtungenverordnung. die sich z.B. von Deutschland und Österreich unterscheidet, wo die Straßenentwässerung meist über seitliche Sicker- Klasse Beschreibung Wert (S x L x K x R) Darstellung gräben erfolgt (HÖSL und STRAUSS 2011, STRAUSS et 1 Keine Erosionsgefährdung 0–30 grün al. 2011, BUG und MOSIMANN 2011). Häufi g stammen 2 Erosionsgefährdung 30–55 gelb die größten Stoffeinträge in ein Gewässer nur von einzel- 3 Hohe Erosionsgefährdung >55 rot nen, angeschlossenen Äckern eines Gebietes. Wenn diese Sedimenthauptlieferfl ächen oder „Critical Source Areas“ erkannt werden, kann mit Reduktionsmaßnahmen auf einem Dauergrünland ist mit den derzeit verfügbaren digitalen kleinen Teil der landwirtschaftlichen Fläche ein großer Teil Datensätzen allerdings nicht möglich. Insgesamt wurden der Stoffeinträge ins Gewässer verhindert werden (FREY 180‘920 Feldblöcke ausgeschieden. Der Mittelwert der et al. 2011). Feldblockgröße beträgt 5,0 ha, der Median 2,4 ha. Die auf der ERK2 aufbauende Gewässeranschlusskarte Das verwendete Höhenmodell DTM-AV ist das digitale (GAK2) zeigt, wo ein hohes Risiko für Gewässerbelas- Terrainmodell der amtlichen Vermessung (Swisstopo). Es tungen durch Bodenerosion zu erwarten ist und wo gezielt wurde zwischen 2000 und 2007 mittels “Airborne Laser Gewässerschutzmaßnahmen wie Pufferstreifen ergriffen Scanning“ erhoben. Aus Punktdaten wurde ein Gittermodell werden sollten. ERK2 und GAK2 sind Hilfsmittel für mit 2x2-m-Raster interpoliert. Die Genauigkeit liegt im Landwirt und Behörden. Sie sind öffentlich über das Inter- offenen Gelände bei ±50 cm. Durch die hohe Aufl ösung net zugänglich und jeder kann sich seine Parzelle oder die ermöglicht es eine sehr gute Abbildung erosionsrelevanter, des Nachbarn anschauen. Sie ersetzen jedoch keinesfalls kleinräumiger Strukturen wie Geländemulden oder -stu- detaillierte Feldabklärungen vor Ort. fen. R- und K-Faktoren wurden aus bestehenden Karten übernommen (PRASUHN et al. 2007). Die Einstufung in drei verschiedene Gefährdungsstufen erfolgte durch Mul- Material und Methoden tiplikation der Faktoren S, L, K und R in Anlehnung an die Vorgaben der Deutschen Direktzahlungen-Verpfl ichtungen- Erosionsrisikokarte (ERK2) verordnung (Tabelle 1). Zusätzlich wurde eine detailliertere, neunstufi ge Skala erstellt. Das methodische Vorgehen wurde Die ERK2 bildet das potentielle Erosionsrisiko der land- ausführlich in GISLER et al. (2010, 2011) und PRASUHN wirtschaftlich genutzten Fläche der Schweiz vom Talgebiet et al. (2011, 2013) dokumentiert. bis zur Bergzone 2 im 2x2-Meter-Raster ab. Dazu wurde die Software AVErosion 1.0, eine frei verfügbare Extensi- on für das ESRI GIS-Programm ArcView 3.x, verwendet Gewässeranschlusskarte (GAK2) (SCHÄUBLE 2005). AVErosion berechnet auf Basis der Die GAK2 bildet die Anschlusswahrscheinlichkeit - auf „Modifi ed Universal Soil Loss Equation“ (MUSLE) bzw. direktem oder indirektem Weg - an Oberfl ächengewässer der „Allgemeinen Bodenabtragsgleichung“ (ABAG) den von potentiell erosionsgefährdeten Flächen der landwirt- langjährigen mittleren Bodenabtrag (A) aus der Multipli- schaftlich genutzten Fläche der Schweiz vom Talgebiet bis kation der Faktoren: zur Bergzone 2 im 2x2-Meter-Raster ab. Da das Gewäs- R = Niederschlagserosivität sernetz von Vector25 nicht alle Oberfl ächengewässer und K = Bodenerodierbarkeitsfaktor zeitweise wasserführenden Gräben umfasst und eingedolte Bäche fehlen, wurden im Modell Tiefenlinien berechnet, L = Größe des Einzugsgebietes die als Ergänzung des Gewässernetzes in die Berechnung S = Hangneigungsfaktor einfl ießen. Flächen, in denen Oberfl ächenabfl uss aus mehr Bei AVErosion erfolgt die Berechnung der Relieffaktoren als 5‘000 m² zusammenfl ießt, wurden als potentielle Talwe- (L und S) in Einzugsgebietsdimension, das heißt unter ge mittels SAGA-GIS ausgeschieden. Da der Straßenlayer Einbezug von Nachbarschaftsbeziehungen aller 2x2-Meter- in Vector25 keine Information enthält, ob eine Straße bzw. Rasterzellen und unter Berücksichtigung von Hangrich- ein Güterweg entwässert ist, wurden im Modell anhand tungswechseln. Sie beruht auf dem „Unit Contributing Area der Straßenklassen - also des Ausbaustandards der Straßen Concept“ und verwendet „Multiple-fl ow-Algorithmen“, im - und deren Lage im Relief alle Straßen und Güterwege in Gegensatz zur klassischen USLE, die auf dem „Regular entwässerte und nicht entwässerte Straßen klassiert. Für die Slope Concept“ beruht und „Single-fl ow-Algorithmen“ Berechnung wurde dann angenommen, dass alles Wasser, verwendet. Dadurch werden die Fließwege des Wassers in das in eine Tiefenlinie oder auf eine entwässerte Straße Geländemulden (Talwege) sehr gut abgebildet. fl ießt, auch ins nächste Gewässer gelangt. Somit bilden das Die Berechnungsgrundlage bilden Feldblöcke (zusam- Oberfl ächengewässernetz, ausgeschiedene Tiefenlinien und menhängende landwirtschaftlich genutzte Flächen, die von als entwässert klassierte Straßen und Güterwege das erwei- relativ stabilen, in der Natur erkennbaren Außengrenzen wie terte Gewässernetz ein erweitertes Gewässernetz, das für die Wald, Straßen, Siedlungsfl ächen, Gewässer umgeben sind). Berechnung des Gewässeranschlusses verwendet wurde. Die Feldblöcke wurden für die ganze Schweiz einheitlich Neben Leitlinien für den Oberfl ächenabfl uss wie die oben aus der Karte Vector25 - dem digitalen Landschaftsmodell beschriebenen Tiefenlinien und entwässerten Straßen gibt der Schweiz - erstellt. Eine Trennung von Ackerland und es auch abfl ussbremsende Elemente. Alle nicht entwässerten HHochoch aufgelösteaufgelöste EErosionsrisiko-rosionsrisiko- uundnd GGewässeranschlusskartenewässeranschlusskarten aalsls HHilfsmittelilfsmittel ffürür ddenen VVollzugollzug 77

Straßen und Güterwege, Wald, Hecken, Siedlungsfl ächen Resultate und relativ ebene Flächen mit weniger als 2% Neigung wurden als abfl ussbremsende oder nicht zum Abfl uss bei- tragende Flächen ausgeschnitten. Von jeder Rasterzelle des Erosionsrisikokarte (ERK2) Höhenmodells wurde dann mit SAGA-GIS die Oberfl ächen- Die Resultate der Erosionsrisikoberechnungen werden fl ießdistanz zum erweiterten Gewässernetz berechnet. Diese in zwei Varianten angeboten. Die erste Karte liefert die beinhaltet die vertikale und die horizontale Fließdistanz. Einteilung in die drei Gefährdungsstufen gemäß Tabelle 1. Die Fließdistanz (in Metern) zum erweiterten Gewässer- Diese Karte soll einen raschen Überblick über die Erosions- netz wurde analog zur ERK2 in neun Klassen unterteilt, disposition des gewählten Ausschnittes bieten (Abbildung unter der Annahme, dass mit zunehmender Fließdistanz die 1). Dies ermöglicht einfache statistische Auswertungen Anschlusswahrscheinlichkeit abnimmt. Im letzten Schritt für beliebige Ausschnitte. So kann zum Beispiel für eine des Modells wurden die neun Fließdistanzklassen mit Parzelle, einen Feldblock oder eine Gemeinde der relative den neun Erosionsrisikoklassen unter Zuhilfenahme von Flächenanteil der drei Klassen im GIS leicht berechnet Gewichtungsfaktoren verrechnet und zu drei Klassen der werden. Die zweite Karte beinhaltet den Originaldatensatz Anschlusswahrscheinlichkeit aggregiert. Flächen mit hohem mit absoluten Werten für den potentiellen Bodenabtrag pro Erosionsrisiko und geringer Fließdistanz zum erweiterten Rasterzelle. Die vorgegebene Klassierung in neun Klassen Gewässernetz haben die größte Anschlusswahrschein- orientiert sich sowohl bei den Werten als auch bei der lichkeit, Flächen mit geringem Erosionsrisiko und großer Farbgebung an den Vorgaben von Tabelle 1. Die stärkere Fließdistanz haben die geringste Anschlusswahrscheinlich- Unterteilung ergibt eine detaillierte Darstellung und ist des- keit. Außerdem gibt es die nicht angeschlossenen Flächen. halb für die Ursachenanalyse einer einzelnen gefährdeten Das methodische Vorgehen ist ausführlich in ALDER et al. Parzelle gut geeignet. Die farbigen Karten des potentiellen (2013) dokumentiert. Erosionsrisikos fi nden sich in GISLER et al. (2010, 2011),

Abbildung 1: Screenshot der Webseite des Bundesamtes für Landwirtschaft der Erosionsrisikokarte der Tal- und Hügelzone der Schweiz. 78 HHochoch aufgelösteaufgelöste EErosionsrisiko-rosionsrisiko- uundnd GGewässerschlusskartenewässerschlusskarten aalsls HHilfsmittelilfsmittel ffürür ddenen VVollzugollzug

Tabelle 2: Anteil Flächen mit keinem, direktem oder indirektem http://map.geo.admin.ch öffentlich zugänglich. Von den Gewässeranschluss. berechneten 888‘050 ha landwirtschaftlicher Fläche im Gewässeranschluss Kein Direkt Indirekt Talgebiet und den Bergzonen 1 und 2 weisen mehr als die Hälfte (55%) einen potentiellen Gewässeranschluss auf, Tal- und Hügelzone von den 606‘678 ha Flächen in der Tal- und Hügelzone (606‘678 ha) 50% 16% 34% 50% (Tabelle 2). Dabei ist die Anschlusswahrscheinlichkeit bei 20% dieser Flächen hoch, bei 54% mittel und bei 26% Tabelle 3: Anschlusswahrscheinlichkeit der angeschlossenen niedrig (Tabelle 3). Bei den 50% potentiell angeschlossenen Flächen. Flächen erfolgt der Eintrag bei 16% auf direktem Weg, bei Anschlusswahrscheinlichkeit Hoch Mittel Niedrig 34% auf indirektem Weg über Straßeneinlaufschächte und Meteorwasserableitungen (Tabelle 2). Mehr als doppelt Tal- und Hügelzone so viel Flächen haben also einen indirekten Gewässeran- (606‘678 ha) 20% 54% 26% schluss. Dieses überraschende Resultat ist für die Maßnah- menplanung bedeutend. PRASUHN et al. (2011, 2013) und sind unter http://map. geo.admin.ch öffentlich zugänglich. Validierung bzw. Plausibilisierung von Die Ackerfl äche der Schweiz (inklusive Kleegras-Ansaat- wiesen) beläuft sich auf 405‘214 ha sowie 13‘084 ha Reben ERK2 und GAK2 (Jahr 2010). Davon befi nden sich 90% (377‘567 ha) in der Die Validierung des Modells AVErosion erfolgte mit 10-jäh- Tal- und Hügelzone. Daher wurden die Bergzonen 1 und rigen Messdaten von Erosionsschadenskartierungen für 203 2, welche zwar auch berechnet wurden, nicht abgebildet Parzellen (PRASUHN 2010, 2011). Es konnte eine befriedi- (Abbildung 1) und können bei Bedarf zugeschaltet werden. gende Übereinstimmung für die hoch erosionsgefährdeten Die dargestellte Fläche in der Tal- und Hügelzone umfasst Parzellen gefunden werden. Weiterhin wurden ERK2 und 606‘233 ha. 38% der abgebildeten Flächen sind Dauer- GAK2 in zahlreichen Gebieten durch Feldbegehungen mit grünland und 62% Ackerland oder Reben. Dies ist bei der Fachleuten und Landwirten auf Plausibilität geprüft (Ab- Interpretation der Resultate unbedingt zu berücksichtigen. bildung 2). Bei den Feldbegehungen hat sich gezeigt, dass 56% der Fläche wurden als nicht erosionsgefährdet klassiert, die beiden Karten vor allem aufgrund der hohen Qualität 12% als potentiell erosionsgefährdet und 32% als stark des digitalen Geländemodells die Realität sehr gut abbilden. potentiell erosionsgefährdet. Viele der als stark potentiell Dies ist ein entscheidender Faktor für die Akzeptanz der erosionsgefährdet klassierten Flächen befi nden sich am Karten bei den Landwirten und Behörden. Übergang der Hügel- zur Bergzone. Hier dürften viele Flä- chen als Dauergrünland genutzt werden, was deren aktuelles Vollzug Erosionsschutz Erosionsrisiko praktisch unerheblich macht. Mit der Vollzugshilfe “Bodenschutz in der Landwirtschaft” (BAFU und BLW 2013) liegt neu eine Grundlage vor, die Gewässeranschlusskarte (GAK2) die derzeit geltenden gesetzlichen Grundlagen im Bereich Die farbigen Karten des Gewässeranschlusses fi nden sich Bodenerosion erläutert und konkretisiert. Auch wenn der in ALDER et al. (2013), und sind wie die ERK2 unter Vollzug in vielen Teilen Aufgabe der Kantone ist, soll die

Abbildung 2: Erosionsrisikokarte, Gewässeranschlusskarte und Foto einer Tiefenlinie in Melchnau (Quelle: GISLER et al. 2010, Foto: Thomas Ledermann am 8.6.2007). HHochoch aufgelösteaufgelöste EErosionsrisiko-rosionsrisiko- uundnd GGewässeranschlusskartenewässeranschlusskarten aalsls HHilfsmittelilfsmittel ffürür ddenen VVollzugollzug 79

Vollzugshilfe einen schweizweit koordinierten und ein- sachen zurückzuführen ist. Bei bewirtschaftungsbedingter heitlichen Vollzug ermöglichen. Unterschieden wird dabei Ursache ordnet die zuständige Behörde Maßnahmen zur zwischen „Vorgehen bei der Überwachung von Erosion“ Erosionsvermeidung an, falls nicht freiwillig entsprechende und „Vorgehen bei einem konkreten Erosionsfall“ (BAFU Maßnahmen umgesetzt werden. Ein Maßnahmenkatalog und BLW 2013). Vor allem bei der Überwachung stellt die geeigneter Bewirtschaftungsmaßnahmen steht dazu zur ERK2 ein wichtiges Hilfsmittel dar. Gemäß VBBo müssen Verfügung. Die Abklärung der Herkunft des erodierten die Kantone Gebiete überwachen, in denen entweder fest Bodenmaterials ist bei Offsite-Schäden unerlässlich. Hierzu steht oder zu erwarten ist, dass die Belastungen die Boden- wird in der Vollzugshilfe auf die GAK2 verwiesen (BAFU fruchtbarkeit gefährden (Art. 4 VBBo). Hier stehen also und BLW 2013). Prävention und Beobachtung im Vordergrund. Dies kann Ab dem 1.1.2014 tritt die im Rahmen der neuen Agrarpolitik meistens wegen mangelnder fi nanzieller und personeller AP14-17 angepasste Direktzahlungsverordnung (DZV) in Ressourcen nicht fl ächendeckend erfolgen, sondern soll Kraft. Im Bereich Erosionsschutz gilt neuerdings folgende stichprobenartig durchgeführt werden. In einem ersten Regelung der DZV für den Ökologischen Leistungsnach- Schritt soll dabei die zuständige Behörde auf der Grundlage weis (ÖLN): „Bei Auftreten von relevanten bewirtschaf- der ERK2 Vorrangregionen für die Überwachung auswäh- tungsbedingten Bodenabträgen hat der Bewirtschafter oder len. Dies sind Regionen mit großem Anteil an Flächen mit die Bewirtschafterin zu belegen, dass er oder sie angepasste hohem Erosionsrisiko (rote Flächen auf der Karte). Inner- Maßnahmen auf der betroffenen Parzelle getroffen hat. Die halb dieser Vorrangregion werden einzelne Feldblöcke und Beurteilung, ob angepasste Maßnahmen getroffen wurden, in diesen Feldblöcken wiederum einzelne Ackerschläge, erfolgt gemäß der in der Tabelle 2 der BLW/BAFU-Voll- deren zusammenhängender Rot-Anteil >0,5 ha ist, für eine zugshilfe Boden (BAFU und BLW 2013) erwähnten Maß- detailliertere Abklärung ausgewählt. Die ausgewählten nahmen. Dabei muss eine Mindestpunktzahl von 4 Punkten Ackerschläge müssen dann vor Ort überprüft werden. pro betroffene Parzelle erreicht werden.“ Hier können also Zunächst wird überprüft, ob der jeweilige Ackerschlag relevante bewirtschaftungsbedingte Erosionsschäden mittels tatsächlich ein hohes Erosionsrisiko aufweist. D.h., ob die Kürzung von Direktzahlungen sanktioniert werden. ERK2 die Parzelle richtig abbildet oder ob modellbedingte Fehler (z.B. nicht erfasste Hecken, Wege oder Pufferstrei- fen) vorliegen. Zusammen mit der Landwirtin oder dem Ausblick Landwirt wird dann festgestellt, ob die Bewirtschaftung Die ERK2 und GAK2 zeigen in einer Art „Worst-Case- des Ackerschlages standortgerecht ist oder nicht. Dazu ist Szenario“ (permanente Schwarzbrache, keine Erosions- ein Beurteilungsformular auszufüllen, welches Angaben zu schutzmaßnahmen, keine Pufferstreifen oder bauliche Fließstrecke des Wassers, Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Maßnahmen) Flächen auf, auf denen bei nicht standortge- pH-Wert und Düngung sowie weitere Maßnahmen umfasst rechter Bewirtschaftung mit einer erheblichen Gefahr für und mit Plus- oder Minuspunkten bewertet (Formularvor- Bodenerosion oder bodenerosionsbedingter Stoffeinträge lage im Anhang der Vollzugshilfe). Für eine angepasste, in Gewässer gerechnet werden muss. Sie bilden damit standortgerechte Bewirtschaftung müssen mindestens 4 Hilfsmittel für eine zielgerichtete Maßnahmenplanung im Punkte in der Summe aller Bewertungen erreicht werden. Boden- und Gewässerschutz, sei es auf der angeschlos- Ist die Bewirtschaftung nicht standortgerecht (<4 Punkte), senen erosionsgefährdeten Parzelle selbst (Onsite) oder wird die Landwirtin oder der Landwirt darüber informiert für die Anlage geeigneter Pufferstreifen oder anderer und aufgefordert, freiwillig Maßnahmen zu treffen. Sind baulicher Maßnahmen an der Übertrittstelle ins Gewässer Offsite-Schäden zu erwarten, soll die zuständige Behörde (Offsite). Besonders der hohe Anteil indirekt ans Gewässer Maßnahmen anordnen, falls die Landwirtin oder der Land- angeschlossener Flächen sollte zu Denken geben, da für wirt nicht freiwillig Maßnahmen ergreift. Die zuständige diese Flächen - im Gegensatz zu diversen Regelungen zu Behörde soll die Umsetzung der Maßnahmen dokumen- Pufferstreifen entlang von Oberfl ächengewässern - bisher tieren und deren Wirkung periodisch überwachen. keine oder nur unzureichende Schutzmaßnahmen existieren. Sind bei der Feldbegehung zu überwachender Ackerschläge Mit der Veröffentlichung der ERK2 und GAK2 im Internet sichtbare bzw. relevante Erosionsschäden erkennbar oder und der Aufnahme in die offi zielle Vollzugshilfe sind die werden anderweitig Erosionsschäden zur Überprüfung ersten Schritte gemacht. Die Erfahrungen der Praxis in den gemeldet, wird eine „Vorgehensweise bei einem konkreten nächsten Jahren werden zeigen, ob die Karten als Hilfsmittel Erosionsfall“ in der Vollzugshilfe aufgezeigt. Danach ist angenommen werden und sich bewähren und ob sie für mit Hilfe eines Merkblattes (PRASUHN und FISCHLER weitergehende Vollzugsaufgaben geeignet sind. Aktualisie- 2007) zu klären, ob eine eindeutige Richtwertüberschrei- rungen und Verbesserungen der beiden Karten sind geplant. tung gemäß VBBo (>2 bzw. >4 t/ha und Jahr) vorliegt. Im Zweifelsfall soll die ERK2 beigezogen werden, in dem der Literatur mittlere potentielle Abtrag der entsprechenden Parzelle mit ALDER, S., K. HERWEG, H.P. LINIGER und V. PRASUHN, 2013: dem Fruchtfolgefaktor (C-Faktor) der Parzelle multipliziert Technisch-wissenschaftlicher Bericht zur Gewässeranschlusskarte der wird. Ist der Richtwert überschritten, klärt die zuständige Erosionsrisikokarte der Schweiz (ERK2) im 2x2-Meter-Raster. CDE Behörde ab, ob die Ursache auf ein Extremereignis (mit de- Universität Bern und ART Zürich-Reckenholz, 50 S. fi nierten Schwellenwerten), auf Einfl üsse durch Infrastruk- BAFU und BLW, 2013: Bodenschutz in der Landwirtschaft. Ein Modul tureinrichtungen (z.B. Zufl uss Wegenetz), auf Bewirtschaf- der Vollzugshilfe Umweltschutz in der Landwirtschaft. Bundesamt tungsmaßnahmen oder auf einer Kombination mehrerer Ur- für Umwelt, Bern. Umwelt-Vollzug Nr. 1313, 59 S. 80 HHochoch aufgelösteaufgelöste EErosionsrisiko-rosionsrisiko- uundnd GGewässerschlusskartenewässerschlusskarten aalsls HHilfsmittelilfsmittel ffürür ddenen VVollzugollzug

BUG, J. und T. MOSIMANN, 2011: Modellierung des Gewässeranschlus- land. - Die Bodenkultur - Journal for Land Management, Food, and ses von erosionsaktiven Flächen. Naturschutz und Landschaftsplanung Environment 61, 47-57. 43/3, 77-84. PRASUHN, V., 2011: Soil erosion in the Swiss midlands: results of a 10- FREY, M., N. KONZ, C. STAMM und V. PRASUHN, 2011: Identifi zierung year fi eld survey. Geomorphology 126 (1/2), 32-41. von Flächen, die überproportional zur Gewässerbelastung beitragen. PRASUHN, V., H.P. LINIGER, H. HURNI und S. FRIEDLI, 2007: Bo- Agrarforschung Schweiz 2(4): 156-161. denerosionsgefährdungskarte der Schweiz. – Agrarforschung 14/3, GISLER, S., H.P. LINIGER und V. PRASUHN, 2010: Technisch-wissen- 120-127. schaftlicher Bericht zur Erosionsrisikokarte der landwirtschaftlichen Nutzfl äche der Schweiz im 2x2-Meter-Raster (ERK2). CDE Univer- PRASUHN, V. und M. FISCHLER, 2007: Merkblatt Erosion. Wie viel sität Bern und ART Zürich-Reckenholz, 113 S. Erde geht verloren? UFA Revue 11, 37-44. GISLER, S., H.P. LINIGER und V. PRASUHN, 2011: Erosionsrisikokarte PRASUHN, V., H.P. LINIGER, S. GISLER, K. HERWEG, A. CANDINAS im 2x2-Meter-Raster (ERK2). Agrarforschung Schweiz 2 (4), 142-147. and J.P. CLEMENT, 2013: A high-resolution soil erosion risk map HÖSL, R. und P. STRAUSS, 2011: Einfl uss von linearen Abfl usswegen auf of Switzerland as strategic policy support system. Land Use Policy die Effektivität von Gewässerrandstreifen. Mitt. d. Österr. Bodenkdl. 32, 281-291. Ges. 78, 23-28. SCHÄUBLE, H., 2005: AVErosion 1.0 für ArcView - Berechnung von LEDERMANN, T., K. HERWEG, H.P. LINIGER, F. SCHNEIDER, H. Bodenerosion und -akkumulation nach den Modellen USLE und HURNI and V. PRASUHN, 2010: Applying erosion damage mapping MUSLE87. URL: http://www.terracs.com/produkte/software/av- to assess and quantify off-site effects of soil erosion in Switzerland. erosion.html Land Degradation & Development 21 Nr. 4, 353-366. STRAUSS, P., C. KRAMMER und R. HÖSL, 2011: Funktionen und PRASUHN, V., 2010: Zeitliche Variabilität von Bodenerosion - Analyse Wirksamkeit von Gewässerrandstreifen für den Gewässerschutz. von 10 Jahren Erosionsschadenskartierungen im Schweizer Mittel- Ingenieurbiologie 3, 23-30. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 81 – 86 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

BoBB - Bodenerosion, Beratung und Berechnung - Ein Werkzeug zur Unterstützung der landwirtschaftlichen Beratungspraxis Alexander Eder1*, Peter Strauss1, Rosemarie Hösl1 und Jan Devaty1,2

Zusammenfassung Summary Die Ermittlung der Erosionsgefährdung landwirtschaft- The estimation of erosion risk is an important basis for lich genutzter Flächen ist eine notwendige Grundlage the development of alternatives in the management of zur Bewertung von Alternativen im landwirtschaftlichen agriculturally used areas. Therefore, tools to locally Management. Dazu ist die Bereitstellung von Werkzeu- estimate changes in erosion risk with respect to changes gen, die eine Abschätzung der Auswirkung verschiedener in agricultural management are necessary. To supply landwirtschaftlicher Aktivitäten vor Ort ermöglichen, agricultural extension services but also interested farmers notwendig. Um der landwirtschaftlichen Beratung aber with such a tool, we developed BoBB – Bodenerosion, auch dem interessierten Landwirt diese Werkzeuge zur Beratung und Berechnung. Verfügung stellen zu können, wurde BoBB – Bodenero- BoBB is a piece of software which allows estimating risk sion, Beratung und Berechnung geschaffen. of soil and phosphorus loss into surface water. It enables BoBB ist ein Computerprogramm, das nach Eingabe to calculate potential soil loss, which is a result of the wesentlicher erosionsbestimmender und transportbestim- different environmental base factors soil, climate, slope mender Faktoren eine Bewertung des Erosionsrisikos und and slope length. Additionally, it offers the possibility des Eintrages von Phosphor in ein Oberfl ächengewässer to calculate the effects of various management options errechnet. Damit kann einerseits das potentielle Erosi- consisting of different crops, crop rotations, and tillage onsrisiko – also die naturräumlichen Gegebenheiten, die options. Special consideration has been taken to support sich aus der Wechselwirkung von Boden, Niederschlag, catch crop management. To simplify these calculations, Hanglänge und Hangneigung ergeben – berechnet wer- BoBB has been given a user friendly interface. The den. Andererseits besteht die Möglichkeit, unterschied- software may be downloaded free of charge via http:// lichste Kombinationen aus Feldfrüchten, Fruchtfolgen www.baw-ikt.at. und Bodenbearbeitungsmaßnahmen zu berücksichtigen. Keywords: Erosion, RUSLE, software, agricultural ex- Besonderes Augenmerk wurde auf die Möglichkeit tension support, phosphorus transport to surface water gelegt, Zwischenfruchtanbau zu berücksichtigen. Um die Berechnungen unter verschiedenen praxisnahen Szenarien zu vereinfachen, wurde BoBB mit einer benut- zerfreundlichen Oberfl äche ausgestattet. Das Programm kann kostenlos unter www.baw-ikt.at bezogen werden. Schlagwörter: Erosion, RUSLE, Software, Landwirt- schaftsberatung, Phosphoreintrag in Oberfl ächenge- wässer

Einleitung In landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten besteht Eine direkte Messung des Erosionsgeschehens ist sehr ein enger Zusammenhang zwischen Ausmaß der Erosions- kostenaufwändig und langwierig. Deshalb wurde bereits gefährdung und dem Belastungsrisiko von Gewässern mit vor einigen Jahrzehnten mit der Entwicklung von Model- Phosphor, wobei die tatsächliche Belastung eines Gewässers len begonnen, die geeignet sein sollen, das Ausmaß der anhand der Wechselwirkungen des Wirkungsgefüges rund Bodenerosion unter verschiedenen Umwelt- und Manage- um drei Fragenkomplexe zu beantworten ist: Wie groß ist mentbedingungen zu ermitteln. In der Zwischenzeit gibt es der Bodenabtrag eines Schlages? Wie hoch ist der Phosphor- eine Reihe von Erosionsmodellen, die sich im Wesentlichen gehalt des erodierten Bodens? Wie lang ist der Transportweg in ihren Fähigkeiten, das Erosionsgeschehen räumlich und des erodierten Bodens bis zum Gewässer? zeitlich aufzulösen, unterscheiden (AUERSWALD und Auch zur Verknüpfung dieser Fragen hin zu einer quanti- SCHWERTMANN (1987), MORGAN (1999) oder AKSOY tativen Bewertung eines Belastungsrisikos von Gewässern und KAVVAS (2005)). durch bodenbürtigen Phosphor gibt es eine Reihe von Mo-

1 Bundesamt für Wasserwirtschaft, Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt, Pollnbergstraße 1, A-3252 PETZENKIRCHEN 2 Technical University Prag, Department of Irrigation, Drainage and Landscape Engineering, Thákurova 7, 166 29, PRAHA 6 * Ansprechpartner: DI Alexander Eder, [email protected] 82 BBoBBoBB - BBodenerosion,odenerosion, BBeratungeratung uundnd BBerechnungerechnung - EEinin WWerkzeugerkzeug zzurur UUnterstützungnterstützung dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen BBeratungspraxiseratungspraxis dellvorstellungen. Die Komplexität der in diesen Modellen mation der Parameter auf Tagesschritte vorgenommen, enthaltenen Prozesse schwankt sehr stark und ist im Wesent- um landwirtschaftliche Bearbeitungsschritte an jedem Tag lichen vom Grad der räumlichen und zeitlichen Aufl ösung des Jahres eingeben zu können. Des Weiteren mussten die abhängig, mit dem die verschiedenen Modelle arbeiten. nordamerikanischen Einheiten in das metrisch dezimale Eine der vielen Herausforderungen, die es in der Model- SI-Einheitensystem umgerechnet werden. lierung von Bodenerosion und Stoffbelastung von Oberfl ä- Im Folgenden wird grundlegende Information über die ein- chengewässern noch anzunehmen gilt, ist die Bereitstellung zelnen Faktoren der RUSLE dargestellt, für eine detaillierte von Werkzeugen, die eine Abschätzung der Auswirkung Darstellung wird auf das USDA – Handbuch 703 (RENARD verschiedener landwirtschaftlicher Aktivitäten vor Ort et al. 1997) verwiesen. ermöglichen. Um hier der landwirtschaftlichen Beratung aber auch dem interessierten Landwirt Möglichkeiten zu R-Faktor - Klima eröffnen, wurde BoBB – Bodenerosion, Beratung und Als Basisinformation zur Berechnung des Faktors Klima Berechnung geschaffen. wird einerseits der jährliche R-Faktor eines Standortes benötigt, andererseits eine jahreszeitliche Verteilung der Modelltheorie R-Faktor Anteile. Um bestimmte Algorithmen zur Berech- BoBB liefert im Wesentlichen zwei Ergebnisse, die Ermitt- nung des C-Faktors abzudecken, werden zusätzlich noch lung des Bodenabtrags und die Berechnung des Phosphor- langjährige mittlere tägliche Niederschlagssummen, bzw. eintrags in das nächstgelegene Oberfl ächengewässer. Die mittlere Tagestemperaturen benötigt. Diese Datensätze Anforderung eines einfach zu handhabenden Modellwerk- sind für ausgewählte Stationen vorhanden und werden von zeugs mit verfügbaren Datensätzen im Hintergrund hatte der im Programm enthaltenen Datenbank zur Verfügung natürlich Auswirkungen auf die Wahl der verwendeten gestellt. Diese Datenbank kann natürlich jederzeit erweitert Modellansätze. werden. Zur Ermittlung dieser Daten war eine Reihe von Umsetzungsschritten und Algorithmen notwendig. Diese können dem Benutzerhandbuch für BoBB (STRAUSS et Bodenabtrag al. 2012) entnommen werden. Die Berechnung des Bodenabtrags in BoBB basiert auf einer leicht veränderten Version der sogenannten „Revised K-Faktor - Boden Universal Soil Loss Equation“ (RUSLE), von RENARD Zur Berechnung der Erosionsempfi ndlichkeit des Bodens et al. (1997). wurden im Originalmodell USLE (WISCHMEIER and Die RUSLE liefert als Berechnungsergebnis den langjäh- SMITH 1978) Regensimulationen und Abtragsmessungen rigen durchschnittlichen Bodenabtrag eines bestimmten mit natürlichen Niederschlägen durchgeführt. Aus diesen Schlages. Dies deshalb, weil als Eingangsgrößen der Messungen wurde letztendlich ein Berechnungsmodus Berechnungen „typische“ oder „durchschnittliche“ Werte entwickelt, der die Bodenerodibilität als Funktion der für bestimmte Faktoren verwendet werden. Im Falle der Bodeneigenschaften Feinstsand, Schluff, organischer Koh- Niederschlagseigenschaften sind das z.B. langjährige mitt- lenstoff, Bodenstruktur und Bodenpermeabilität darstellt. lere Niederschläge und Niederschlagsverteilungen. Durch Da diese Bodeneigenschaften aber in den seltensten Fällen Multiplikation verschiedener Eingangsfaktoren erhält man vollständig vorhanden sind, wurden schon frühzeitig Wege einen jährlichen durchschnittlichen Bodenabtrag (Formel gesucht, um diese Berechnung zu vereinfachen. BoBB bietet 1). Aufgrund der Einfachheit dieser empirischen Formel ist drei dieser Möglichkeiten zur Eingabe des K-Faktors an. es nicht möglich Transport oder Ablagerung innerhalb der betrachteten Fläche zu ermitteln. Finanzbodenschätzung A = R · K · L · S · C Der Benutzer wählt eine aus der Auswertung der Finanzbo- Formel 1: Revised Universal Soil Loss Equation (RUS- denschätzung vorhandenen Bodentexturklassen (WAGNER LE) 2001). Die Beziehung zwischen den Texturklassen der Finanzbodenschätzung und den K-Faktoren wurde unter A – -1 -1 durchschnittlicher jährlicher Bodenabtrag in (t·ha ·a ) anderem von VOGEL und BECHER (1985) hergestellt. R – Niederschlagsfaktor in (MJ·mm·ha-1·h-1·a-1) K – Bodenfaktor in (t·ha·h·ha-1·MJ-1·mm-1) Österreichische Bodenkartierung L – Hanglängenfaktor, dimensionslos Ähnlich wie bei der Finanzbodenschätzung können Bo- denarten auch aus der Österreichischen Bodenkartierung S – Hangneigungsfaktor, dimensionslos (SCHNEIDER et al. 2001) ausgewählt werden. Da die Tex- C – Managementfaktor, dimensionslos turdreiecke von Finanzbodenschätzung und österreichische Die Berechnungsschritte der RUSLE sind gewöhnlich 15 Bodenkartierung unterschiedlich sind, ist auf die richtige Tage-Intervalle. Für BoBB wurde jedoch eine Transfor- Auswahl der Eingabemöglichkeit Acht zu geben.

Tabelle 1: Bodenklassen und dazugehörige K-Werte aus der Finanzbodenschätzung.

Bodenart T sT S tS lT uT sL lS stL suL utL ulS uS uL tU suL U

K-Faktor 0,09 0,1 0,1 0,11 0,13 0,18 0,23 0,26 0,28 0,35 0,37 0,39 0,43 0,49 0,62 0,65 0,72 BBoBBoBB - BBodenerosion,odenerosion, BBeratungeratung uundnd BBerechnungerechnung - EEinin WWerkzeugerkzeug zzurur UUnterstützungnterstützung dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen BBeratungspraxiseratungspraxis 83

Manuelle Eingabe des K-Faktor SLRd = PLUd ∙ CCd ∙ SCd ∙ SRd Ist aus verschiedenen Gründen eine bessere Schätzung des Formel 5: Subfaktoren zur Bestimmung von SLR K-Faktors möglich, kann dieser auch direkt eingegeben PLU – Subfaktor frühere Landnutzung am Tag d werden. d CCd –Subfaktor Bodenbedeckung durch Pﬂ anzenbewuchs S-Faktor - Hangneigung am Tag d

Für die Berechnung des S-Faktors fanden die in RENARD SCd – Subfaktor Bodenbedeckung an der Bodenoberﬂ äche et al. (1997) verwendeten Ansätze Verwendung. am Tag d

SRd – Subfaktor Oberﬂ ächenrauigkeit am Tag d Si = 10,8 ∙ sinθi + 0,03 Neigung eines Hangsegmentes < 9% S = 16,8 ∙ sinθ + 0,5 Neigung eines Hangsegmentes ≥ 9% Im Gegensatz zum Original RUSLE Modell wurde auf den i i Subfaktor Bodenfeuchte verzichtet, weil die derzeit zur Ver- S = 3,0 ∙ (sinθ )0,8 + 0,56 Hanglänge eines Hangsegments < 4,57m i i fügung stehenden Daten des Handbuchs keine zielführende Formel 2: S-Faktor einzelner Hangsegmente Bewertung dieses Faktors möglich machen.

Si – Faktor S eines Hangsegmentes i

θi – Neigung eines Hangsegmentes i in Grad Phosphoreintrag In BoBB können mehrere Hangsegmente mit unterschied- Die Berechnung des Eintrags von Phosphor in ein Gewässer licher Neigung und Hanglänge aneinander gereiht werden. wird in BoBB über folgende Berechnungen realisiert: PIm = A. (1 – Ret). P . ER . 10-6 L-Faktor - Hanglänge Formel 6: P-Eintrag in Gewässer Der L-Faktor für ein Hangsegment wird mittels folgender Formel berechnet: PIm Eintrag Phosphor in Gewässer in kg P.a-1 A Bodenabtrag des betrachteten Schlages in kg.a-1 Ret Rückhalt des Bodenabtrags auf dem Weg zum Gewässer, abhängig vom Bodenabtrag A, Filter- länge und Austrittsbreite, dimensionslos zwischen 0 – 1 Formel 3: L-Faktor einzelner Hangsegmente P Gesamtphosphorgehalt des Bodens auf dem be- -1 Li – L-Faktor des i-ten Hangsegments trachteten Schlag in mg.kg Boden xi – Distanz vom Beginn des Hanges bis zum Ende des i-ten ER Anreicherung des transportierten Sediments mit Hangsegment [m] Phosphor, abhängig vom Bodenabtrag A, dimensionslos xi-1 - Distanz vom Beginn des Hanges bis zum Beginn des i-ten Hangsegments [m] Die Gleichungen zur Retention des Bodens stellen Verall- gemeinerungen von Ergebnissen des Projektes „Effektivität mi – empirisch ermittelter Exponent, abhängig von der Hangneigung (McCool et al. 1989) von Gewässerrandstreifen“ dar (Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt und WPA, 2010) dar. Dabei Um den L-Faktor des gesamten Hangprofi les zu erhalten, waren mit Hilfe des Simulationsmodells VFSMOD (MU- wird ein durchschnittlicher L-Faktor aller Hangsegmente NOZ-CARPENA et al. 1999) die Effektivität von Gewäs- gewichtet durch die Hanglänge ermittelt. serrandstreifen unter verschiedensten Eingangsbedingungen C-Faktor - Management simuliert worden. Der C-Faktor von BoBB beinhaltet sämtliche Effekte, die im Rahmen der Bodenbearbeitung und des Pfl anzenwachstums Benutzeroberfl äche auftreten. Er wird gemäß RUSLE wie folgt berechnet: Im Hauptmenü von BoBB (Abbildung 1) können einzelne Dateien verwaltet (speichern, öffnen, schließen), Ergebnisse exportiert und Programminformationen abgerufen werden. Verschiedene Berechnungsvarianten können in der Projekt- identifi kation (Name des Landwirts, Schlagbezeichnung) angelegt werden. Über die Balken „Klima“, „Boden“, Formel 4: C-Faktor „Hangneigung“ und „Management“ gelangt man in die jeweiligen Untermenüs in denen die für eine Berechnung EId – Erosivität des Niederschlags, Summe am Tag d SLR – Anteil Bodenabtrag am Tag d notwendigen Eingangsdaten ausgewählt werden können. d Nach korrekter Eingabe der jeweiligen Untermenüs (rote l – gesamte Dauer der Fruchtfolge in Tagen Kreise werden durch grünes Häkchen ersetzt) erfolgt mittels Der Bodenabtrag eines bestimmten Tages (soil loss ratio Balken „Bodenerosion“ die tatsächliche Berechnung. Eine = SLR) wird durch Multiplikation von Subfaktoren die optionale Eingabe ist die „Bearbeitung des Phosphor Ein- den Einfl uss verschiedener relevanter Managementeffekte trages“. Darunter befi ndet sich der Balken „Ergebnistabelle wiedergeben, erhalten. Alle Subfaktoren haben einen Wer- exportieren“ um die Ergebnisse in Tabellenform zu erhalten. tebereich von 0 (absoluter Schutzeffekt gegeben) bis 1 (kein Rechts daneben befi ndet sich eine Info-Box mit hilfreichen Schutzeffekt gegeben). Texten, die durch das ganze Programm begleiten. Im rechten 84 BBoBBoBB - BBodenerosion,odenerosion, BBeratungeratung uundnd BBerechnungerechnung - EEinin WWerkzeugerkzeug zzurur UUnterstützungnterstützung dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen BBeratungspraxiseratungspraxis

Abbildung 1: Hauptmenü von Bobb nach erfolgreicher Berechnung.

Abbildung 2: Dialog zur Bearbeitung der einzelnen Hangproﬁ lsegmente. unteren Teil des Hauptmenüs werden die wesentlichsten Faktor Boden Ergebnisse nach drücken des Balkens „Bodenerosion“ Im Balken Boden können auf drei unterschiedliche Arten angezeigt. In der Fußzeile werden der Status des Rechenvor- Bodenkennwerte eingegeben werden. ganges bzw. etwaig auftretende Fehlermeldungen angezeigt. Hangneigung und Hanglänge Faktor Klima Die Teilung eines Schlages in charakteristische Einheiten Im Balken Klima kann die gewünschte Region oder der und die Bestimmung der sogenannten „Erosiven Hanglän- nächstgelegene Ort angewählt werden in dem sich der ge“ ist die schwierigste Aufgabe bei der Ermittlung des betroffene Schlag beﬁ ndet. durchschnittlichen Bodenabtrages eines Schlages. BBoBBoBB - BBodenerosion,odenerosion, BBeratungeratung uundnd BBerechnungerechnung - EEinin WWerkzeugerkzeug zzurur UUnterstützungnterstützung dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen BBeratungspraxiseratungspraxis 85

Abbildung 3: Fruchtfolge eingeben im Management. beliebig lange Fruchtfolge mit allen begleitenden Bear- beitungsmaßnahmen eingegeben werden. Als Beispiel ist in Abbildung 3 die Feldfrucht „Winterweizen Grubber“ dargestellt.

Phosphor Eintrag Gewässer Mit Hilfe dieses Submenüs kann der Eintrag von Gesamt- phosphor in das zum jeweilig betrachteten Schlag nächst- gelegene Gewässer abgeschätzt werden. Diese Eingabe ist optional und kann im Anschluss an die Berechnung des Bodenabtrages durchgeführt werden. Der genaue Gesamtphosphorgehalt des Bodens ist nur in seltenen Fällen bekannt. Als konservativer Richtwert kann ein Wert von 1000 mg.kg-1 Boden angenommen werden. Abbildung 4: Untermenü Phosphor Eintrag Gewässer mit den notwendigen Eingaben und Hilfetext. Literatur Ein charakteristisches Hangprofi l ist eine künstlich gedachte AKSOY, H. and M.L. KAVVAS, 2005: A review of hillslope and watershed Linie, die typisch für einen Schlag ist, auf der fl ächenhafter scale erosion and sediment transport models. Catena, 64, 2-3, 247-271. Abfl uss stattfi ndet. Normalerweise beginnt ein Hangprofi l AUERSWALD, K. und U. SCHWERTMANN, 1988: Modelle zur Ero- am Feldrand oder an einer Feldkuppe. Das Hangprofi l sionsvorhersage als Entscheidungsgrundlage des Bodenschutzes. In: endet entweder am Feldrand, innerhalb eines Schlages Rosenkranz, D.; Bachmann, G.; König, W.; Einsele, G.; Giese, E. dort wo üblicherweise Sedimentation von erodiertem (Hrsg.): Ergänzbares Handbuch der Maßnahmen und Empfehlungen Bodenmaterial auftritt, oder dann wenn ein konzentrierter für Schutz, Pfl ege und Sanierung von Böden, Landschaft und Grund- Oberfl ächenabfl uss erwartet werden kann, also ein Talweg wasser. Erich Schmidt Verlag GmbH & Co/Rademann, Berlin, ISSN oder eine andere Konzentration von Oberfl ächenabfl uss 0935-2171, 4085, 1-20. (Straßengraben…) auftritt. McCOOL, D.K., G.R. FOSTER, C.K. MUTCHLER and L.D. MEYER, Für jedes Hangprofi l können dabei Hangprofi lsegmente 1989: Revised slope length factor for the Universal Soil Loss Equation. mit unterschiedlicher Länge und Hangneigung eingegeben Trans. ASAE, 32, 1571-1576. werden (Abbildung 2). MENZEL, R.G., 1980: CREAMS: A Field-Scale Model for Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management Systems. Con- servation Research Report No. 26, 486-492. Management MORGAN, R.P.C., 1999: Bodenerosion und Bodenerhaltung. Georg Hinter der Leiste „Management“ können die Eingaben zur Thieme Verlag, Stuttgart, ISBN 3-13-118321-7. Wahl von Feldfrüchten, Fruchtfolgen und Management- MUNOZ-CARPENA, R., J.E. PARSONS and J.W. GILLIAN, 1999: maßnahmen vorgenommen werden. Um den Bodenabtrag Modelling hydrologyand sediment transport in vegetative fi lter strips/ über einen längeren Zeitraum zu berechnen, kann eine Journal of Hydrology 214, p. 111-129. 86 BBoBBoBB - BBodenerosion,odenerosion, BBeratungeratung uundnd BBerechnungerechnung - EEinin WWerkzeugerkzeug zzurur UUnterstützungnterstützung dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen BBeratungspraxiseratungspraxis

RENARD, K.G., G.R. FOSTER, G.A. WEESIES, D.K. McCOOL, D.C. STRAUSS, P., J. DEVATY und R. HÖSL, 2012: BoBB - Bodenerosion, YODER, et al., 1997: Predicting Soil Erosion by Water: a Guide to Beratung, Berechnung - Ein Werkzeug zur Unterstützung der Be- Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equiation ratungspraxis zum Schutz vor Bodenerosion durch Wasser. Benut- (RUSLE). U.S. Department of Agriculture, Agriculture Handbook No. zerhandbuch. Institut für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt, 703, Washington, D.C.: U.S. Government Printing Ofﬁ ce, 404 pages. Petzenkirchen. ISBN 0-16-048938-5. VOGEL und BECHER, 1985: Schätzung der Erodibilität des Bodens (K- SCHNEIDER, W., P. NELHIEBL, G. AUST, M. WANDL und O.H. Faktor) aus der Körnungsansprache nach der Reichsbodenschätzung. DANNEBERG, 2001: Die landwirtschaftliche Bodenkartierung in Z.f. Kulturtechnik und Flurbereinigung, 26, 179-183. Österreich. Mitt. Österr. Bodenk. Ges., 62, 39-68. WAGNER, J., 2001: Bodenschätzung in Österreich. Mitt. Österr. Bodenk. SCHWERTMANN, U., W. VOGL und M. KAINZ, 1987: Bodenerosion Ges., 62, 69-103. durch Wasser - Vorhersage des Abtrags und Bewertung von Gegen- WISCHMEIER, W.H. and D.D. SMITH, 1978: Predicting rainfall ero- maßnahmen. Ulmer Verlag, Stuttgart, ISBN 3-8001-3081-5. sion losses - a guide to conservation planning. U.S.Department of STRAUSS, P. and G. WOLKERSTORFER, 2005: Key factors of soil Agriculture, Agriculture Handbook No. 537, Washington, D.C.: U.S. erosion. Deliverable 2.2 – daNUbs project (EVK1-CT-2000-00051). Government Printing Ofﬁ ce, 58 pages. 001-000-03903-2. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 87 – 90 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Erosionsschutzprojekte - Beratungspraxis in Oberösterreich Franz Xaver Hölzl1*

Zusammenfassung So versucht die Boden.Wasser.Schutz.Beratung der LK OÖ auf vielfältige Weise gemeinsam mit vielen Institu- tionen aus dem öffentlichen Dienst, Wissenschaft und Forschung das äußerst vielfältige und komplexe Thema des Erosionsschutzes den Bewirtschaftern der landwirtschaftlichen Nutzfl äche, nämlich den Bäuerinnen und Bauern, zu vermitteln, um so eine Reduktion bzw. Minimierung von Bodenabträgen zu erreichen. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass bei bestmöglicher Umsetzung von verschiedensten Maß- nahmen auf und neben landwirtschaftlichen Nutzfl ächen, insbesondere der Ackerfl äche, Bodenabtrag nie völlig verhindert werden kann. Niederschläge zu ungünstigen Zeitpunkten (zB unmittelbar nach dem Anbau einer Kultur) oder Extremniederschläge (hohe Niederschlags- mengen in kurzer Zeit) können immer wieder zu Bo- Inhalte transportiert: Klimatische Gegebenheiten, Rechtli- denabträgen führen. Mit einer qualitativ hochwertigen che Situation, Gewässerqualität, Parameter der Allgemeinen Umsetzung von diversen Erosionsschutzmaßnahmen Bodenabtragsgleichung, Erosionsschutzmaßnahmen. kann jedoch das Abtragsrisiko erheblich reduziert bzw. minimiert werden. Spezielle Beratung Einleitung Erosionsschutzprojekte Flächendeckende Erosion stellt Dank intensivem und qualitativ hochwertigem Zwischenfruchtbau und des ho- Insbesondere nach Unwetterereignissen mit Bodenabträgen hen Anteils an Mulchsaaten primär bei den Hackfrüchten wird gerne die Boden.Wasser.Schutz.Beratung von Ge- Mais und Zuckerrübe in Oberösterreich grundsätzlich kein meinden – stets in Absprache mit den jeweiligen Ortsbau- Problem dar. ernschaften, Bezirksbauernkammern und den betroffenen Bauern – in Anspruch genommen, um eine Spezialberatung Doch die signifi kante Zunahme von Unwettern und Starkre- in Einzugsgebieten anzubieten. genereignissen verursacht, dass es punktuell zu Bodenab- trägen aus landwirtschaftlichen Flächen kommt. Einerseits Dabei wird von der Boden.Wasser.Schutz.Beratung grund- führt dies zur Belastung von Oberfl ächengewässern und sätzlich folgende Vorgangsweise in derartigen Projekten damit zu Problemen bei der Qualitätszielerreichung gemäß eingeschlagen: EU-Wasser-Rahmen-Richtlinie. • Vor-Ort-Begehung mit Ortsbauernobmann und Gemeinde Andererseits verursachen Bodenabträge Straßenvermu- • Übermittlung der Problemstellen durch die Gemeinde rungen, Verlandungen von Straßengräben und auch Be- • Erosionsschutzvortrag vor den betroffenen Bauern zur einträchtigungen von privaten Liegenschaften wie Häuser weiteren Sensibilisierung und Hausgärten. • Einzelbetriebliche Erhebung der Ist-Bewirtschaftung und gemeinsame Erarbeitung von allfälligen Verbesserungs- Allgemeine Beratung maßnahmen Die Boden.Wasser.Schutz.Beratung versucht durch ver- Hier wird vorwiegend auf die Erosion beeinfl ussenden schiedene Methoden, wie durch Fachartikel im Mittei- Bewirtschaftungsmaßnahmen wie Fruchtfolge, Zwi- lungsblatt der LK OÖ „Der Bauer“, im Internet (www. schenfruchtbau, Mulchsaat- bzw. Direktsaat, Bodenbear- bwsb.at, www.lk-ooe.at) Vorträge, Seminare, Versuche, beitung, Grobheit der Saatbettbereitung, Vermeidung von Feldbegehungen, Erosionsschutzmaßnahmen den Bäue- Fahrspuren, Schlagteilung, … und allfällige Beteiligung rinnen und Bauern zu vermitteln. Dabei werden folgende an erosionsrelevanten ÖPUL-Maßnahmen eingegangen.

1 Landwirtschaftskammer OÖ, Boden.Wasser.Schutz.Beratung, Auf der Gugl 3, A-4021 LINZ * Ansprechpartner: DI Franz Xaver Hölzl, [email protected] 88 EErosionsschutzprojekterosionsschutzprojekte - BBeratungspraxiseratungspraxis iinn OOberösterreichberösterreich

Im Zuge dieser Erhebung werden, falls notwendig, um- Die Auswirkungen des Oberflächenabflusses sollen in setzbare Verbesserungsvorschläge erarbeitet. Dabei wird Oberösterreich nach einem einheitlichen Standard bearbeitet nicht nur auf die jeweilige einzelbetriebliche Situation werden. Dies erfordert eine Auseinandersetzung mit den bei Bedacht genommen, sondern es werden auch überbe- Starkregenereignissen auftretenden Oberfl ächenabfl üssen triebliche Verhältnisse im Einzugsgebiet berücksichtigt. und deren Auswirkungen auf Schutzgüter, deren Ursachen, Dabei geht es beispielsweise um zwischenbetriebliche die Entwicklung von Maßnahmen zur künftigen Vermeidung Abstimmung der anzubauenden Kulturen, mit dem Ziel, bzw. Minimierung von Schäden und Überlegungen zu deren die Anbauverhältnisse von hoch erosionsgefährdeten Umsetzung. Kulturen wie Hackfrüchte aufeinander abzustimmen. Die Verminderung von Schäden an bestehenden Siedlungen • Erhebung der Bereitschaft zur Anlage von Grünstreifen bzw. Objekten, die Vermeidung von Schäden an neu zu Neben den unabdingbaren Erosionsschutzmaßnahmen errichtenden Objekten und die Auswahl von geeigneten auf der Fläche bewirken zusätzliche Schutzmaßnahmen Flächen für die Neuwidmung von Flächen als Bauland neben oder in der Ackerfl äche eine weitere effi ziente sowie für die Errichtung von Bauten im Grünland erfordern Reduktion von Bodenabtrag. Dies können möglichst dau- unterschiedliche Instrumente und Maßnahmen des Hang- erhaft begrünte Grünstreifen entweder zwischen Acker- wassermanagements. Schäden, ausgelöst durch sehr seltene fl äche und den zu schützenden Arealen/Objekten oder Extremniederschlagsereignisse, werden durch Maßnahmen in bevorzugten Abfl ussschneisen sein. Für die Anlage, zur Schadensverminderung nicht vollständig verhindert Erhaltung und Pfl ege der Grünstreifen werden die Land- werden können. wirte durch die Gemeinden in der Regel entschädigt. Die Detailbestimmungen werden in einem Vertrag festgelegt. Ziele • Abschließend wird ein Bericht von der Boden.Wasser. Ziel ist es, den verantwortlichen Entscheidungsträgern Schutz.Beratung mit den Ergebnissen der Ist-Erhebung (va. Bürgermeister/-innen), betroffenen Bürger/-innen und und einer Darstellung der weiteren Vorgehensweise ver- Planer/-innen eine Leitlinie zur Verfügung zu stellen. Diese fasst. Dieser Bericht wird an die Ortsbauernschaft, an die Leitlinie soll eine Hilfestellung für Entscheidungen der betroffenen Betriebe und an die Gemeinde übermittelt. Gemeinden im Bereich der Raumplanung und in Bauver- fahren, bei Planungen von Infrastruktureinrichtungen sowie Bezirksprojekte – Erosionsschutz- Maßnahmen zur Schadensverminderung an Objekten bieten. Durch abgestimmte Maßnahmenpakete soll die mögliche Demonstrationsfl ächen Schadwirkung von Oberfl ächenwässern auf neu zu widmen- Durch eine „Info-Kampagne“ soll Bewusstsein und Wissen de, bereits gewidmete, noch zu bebauende Flächen sowie um die praktische Durchführung von Verbesserungsmaß- auf bestehenden Siedlungsraum minimiert werden. nahmen im Bereich des Erosionsschutzes erreicht werden. Die Leitlinie soll die Möglichkeit bieten, die für die Iden- Dazu soll das Lernen von anderen Landwirten und deren tifi kation von für eine Bebauung geeigneten Flächen erfor- Erfahrung im Mittelpunkt stehen. Jene Bauern, die bereits derlichen Fachgrundlagen zu beauftragen. erosionsmindernde Maßnahmen umsetzen, stellen ihre Hangwassermanagementkonzepte sollen aufbauend auf Flächen zur Besichtigung für andere Berufskollegen zur diese Leitlinie durch die Entscheidungsträger erstellt Verfügung. Dazu werden diese Flächen gekennzeichnet bzw. beauftragt werden können. In der Leitlinie werden und die durchgeführten Maßnahmen auf einer Info-Tafel alle relevanten, möglichen Maßnahmen des Hangwas- am Feldrand beschrieben. So steht diese Fläche jederzeit sermanagements als Auswahlliste dargestellt werden. zur Besichtigung und Landwirte können die Entwicklung Das Hangwassermanagementkonzept ist die Auswahl das ganze Jahr über mitverfolgen. der aufgrund lokalspezifi scher Gegebenheiten geeigneten Die Boden.Wasser.Schutz.Beratung unterstützt diese Hangwassermanagementmaßnahmen und die Planung Sensibilisierungsprojekte mit fachlicher Begleitung und der Umsetzung dieser Maßnahmen. Die Maßnahmen des Dokumentation sowie der Kostenübernahme für die Schau- Hangwassermanagementkonzeptes müssen bereits bei der tafeln. Im Jahr 2013 sind solche Projekte beispielsweise in Änderung des Widmungszweckes/Nutzung zur Anwendung den Bezirken Linz und Grieskirchen durchgeführt worden. gebracht werden.

Hangwassermanagement – Arbeitsgruppe Arbeitsweise im Auftrag des Landes OÖ Die Bearbeitung erfolgt in sechs verschiedenen Kleinar- (Quelle: Projektleiter Mag. Felix Weingraber, Amt der OÖ beitsgruppen mit den Themeninhalten: Gefahrenpotential, Landesregierung) Grundlagen, landwirtschaftliche Flächen, nicht landwirtschaftliche Flächen, technische wasserwirtschaftliche Maßnahmen und Bautechnik. Die Ergebnisse der Arbeits- Ausgangssituation gruppen werden in einem Kernteam, das vor allem aus Ar- Im Auftrag der Politik soll ein Konzept bzw. Maßnah- beitsgruppenleitern besteht, erörtert und zusammengeführt. menprogramm für den Umgang und das Management von Der fachliche Lenkungsausschuss erörtert und prüft die Hangwässern in Folge von Starkniederschlagsereignissen Ergebnisse und bereitet sie vor Weitergabe an die Politik entwickelt werden. auf. Der Projektabschluss ist mit Juni 2014 vorgegeben. EErosionsschutzprojekterosionsschutzprojekte - BBeratungspraxiseratungspraxis iinn OOberösterreichberösterreich 89

Die Boden.Wasser.Schutz.Beratung ist aufgrund der lang- Dies wird auch durch die Stabilität der Ackerfurche bei jährigen Erfahrung in diesem Fachgebiet in der Arbeits- erosiven Niederschlägen sichtbar. So wurde zwar im Ver- gruppe landwirtschaftliche Flächen beteiligt. suchszeitraum bei einigen Ereignissen Oberfl ächenabfl uss gemessen, die Schwebstoffkonzentrationen im Abfl uss Forschungsprojekte waren jedoch durchgehend sehr gering und zwar weitgehend unabhängig vom Zustand der Parzellen hinsichtlich Die Boden.Wasser.Schutz.Beratung beteiligt sich an Bearbeitung und Pfl anzenbestand. Lediglich im Jahr 2006 Forschungsprojekten zum Thema Bodenabtrag, um neue wurden auf zwei Parzellen etwas höhere Schwebstoffkon- Erkenntnisse in landwirtschaftliche Praxisbewirtschaftung zentrationen und demzufolge etwas höhere Bodenabträge zu transformieren. gemessen. Mit umgerechnet etwa 950 kg pro Hektar und Jahr ist jedoch auch der höchste gemessene Bodenabtrag Erosionsmessparzellen Oberösterreich noch als gering zu bewerten. (Quelle: E. Klaghofer, P. Strauß, Schmid, 2009: Erosions- Weitere Ergebnisse können im Endbericht nachgelesen messparzellen Oberösterreich – Endbericht) werden. Um Erkenntnisse über die Wirkung verschiedener An- baumethoden und Feldfrüchte auf den Bodenabtrag zu Interreg-Projekt „Gewässer-Zukunft“ erhalten, wurden in einer Zusammenarbeit zwischen der Zwischen Dezember 2009 und Februar 2013 wurde in den Boden.Wasser.Schutz.Beratung der Landwirtschaftskammer Beispielregionen Antiesen (Innviertel) und Waginger-/ Oberösterreich und dem Institut für Kulturtechnik und Bo- Tachinger See (Bayern) ein EU-gefördertes länderüber- denwasserhaushalt, Petzenkirchen, Erosionsmessparzellen greifendes Projekt u. a. mit folgenden Zielen durchgeführt: im Raum Linz-Eferding errichtet. Diese Messparzellen dienten einerseits als „Demonstrationsobjekte“ zur Ver- • Beitrag zur Zielerreichung der EU-Wasserrahmenricht- anschaulichung der Erosionsproblematik auf landwirt- linie für Oberfl ächengewässer schaftlich genutzten Flächen und standen für verschiedene • Ermittlung von effektiven Maßnahmen zur nachhaltigen Veranstaltungen der Boden.Wasser.Schutz.Beratung zur Verringerung von Nährstoffeinträgen in der jeweiligen Verfügung. Andererseits wurde die Messanlage so konzi- Region piert, dass das gewonnene Datenmaterial auch für Fragen • Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf andere Gewässer der Erosionsforschung verwendet werden kann. In Anbe- in Bayern und Österreich mit ähnlicher Problemstellung tracht dieser Anforderungskriterien wurde festgelegt, neun • Fortbildungs- und Beratungsangebote während der Pro- Messparzellen zu errichten, wobei jeweils drei Varianten jektdauer und darüber hinaus mit drei Wiederholungen zur Verfügung standen. Ein zu beachtender Anteil des Phosphoreintrags in die Der Einbau der Anlage erfolgte Ende August bis Anfang Antiesen gelangt mit dem oberfl ächlichen Bodenabtrag September 2005. Bodenabtragsmessungen unter Praxisbe- vorwiegend von Ackerfl ächen in die Gewässer. Im Un- dingungen erfolgten bis Ende des Jahres 2008. tersuchungsgebiet wurden die Phosphorgehalte im Boden ermittelt und grundlegende Informationen zB zu den Ergebnis austragsgefährdeten Flächen gesammelt. Gemeinsam mit Die über den gesamten Versuchszeitraum gemessenen Bo- den beteiligten Landwirt/innen wurde als Vorgehen gegen denabträge waren auf allen Varianten sehr gering. Dadurch Bodenabtrag und Abschwemmung ein Ziel entwickelt: fällt auch die Beurteilung der verschiedenen Varianten 100 % Winterbegrünung, insbesondere auf Getreidekultu- schwer, da die Streuung innerhalb der einzelnen Varianten ren mit der Folgekultur Mais. Im Winter 2011/2012 wurde doch recht stark ist. Grund für die geringen Bodenabträge eine fl ächendeckende Begrünung erstmalig umzusetzen ist vor allem der hohe Tonanteil am Standort, wodurch der versucht. Mittels mehrerer Beregnungsversuche wurden Boden als sehr erosionsresistent bezeichnet werden kann. unterschiedliche bodenschonende Bearbeitungstechniken bei Maisanbau untersucht. 90 EErosionsschutzprojekterosionsschutzprojekte - BBeratungspraxiseratungspraxis iinn OOberösterreichberösterreich

Das wesentliche Kernstück für die weiterführenden Arbeiten trag in Gewässer, kann theoretisch der durchschnittliche ist die Informationsbroschüre "Oberﬂ ächengewässerschutz Bodenabtrag in Tonne pro Hektar und Jahr berechnet in der Landwirtschaft – Stoffeintrag durch Erosion – Phos- werden. phor". Die Broschüre ist von einem breiten Konsens zwi- Damit kann aber in keiner Weise der Bodenabtrag bei Ein- schen Landwirtschaft, Bodenschutz und Gewässerschutz zelereignissen ermittelt und abgeschätzt werden. getragen und somit eine wichtige Grundlage für die ver- stärkten Bemühungen der Boden.Wasser.Schutz.Beratung und für die landwirtschaftliche Betriebsberatung. Literatur BERGER-STÖCKL, M. et al., 2013: Das INTERREG IV A-Projekt “Gewässer-Zukunft“ 2009 – 2013 – Wissenschaftlicher Endbericht: BoBB „Ausgewählte Ergebnisse aus den Einzugsgebieten des Waginger und Im Rahmen dieses Projektes hat das Institut für Kultur- Tachinger Sees (Bayern) und der Antiesen (Oberösterreich)“. technik und Bodenwasserhaushalt Petzenkirchen des KLAGHOFER, E., P. STRAUSS, SCHMID, 2009: Erosionsmessparzellen Bundesamtes für Wasserwirtschaft einen Erosionsrechner Oberösterreich – Endbericht. („BOBB“) entwickelt, mit dem die ABAG verfeinert und BÄCK, E. et al., 2013: Informationsbroschüre Oberﬂ ächengewässerschutz an österreichische Verhältnisse angeglichen worden ist. in der Landwirtschaft – Stoffeintrag durch Phosphor. Im BoBB „Bodenerosion, Beratung, Berechnung“, einem STRAUSS, P. et al., 2013: BoBB - Bodenerosion, Beratung, Berechnung. Werkzeug zur Unterstützung der Beratungspraxis zum Ein Werkzeug zur Unterstützung der Beratungspraxis zum Schutz Schutz vor Bodenerosion durch Wasser- und Phosphorein- vor Bodenerosion durch Wasser und Phosphoreintrag in Gewässer. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 91 – 92 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Pﬂ anzenbauliche und landtechnische Erosionsschutzmaßnahmen im Maisanbau Karl Mayer1*

Mais ist in veredelungsstarken Gebieten, wie der Süd-, Zone von mindestens 24 cm gehalten wird, was nur mit Ost- und Weststeiermark, eines der ertragsstärksten und engen Strichabständen der Grubberzinken garantiert werden wichtigsten Futtermittel. Die Vorteile dieser Kultur liegen kann, und andererseits soll das Maisstroh gleichmäßig über nicht nur in den sehr hohen Erträgen im Vergleich zu anderen die Fläche verteilt werden. Andernfalls kann es zu großen Futterpfl anzen, sondern auch darin, was vielen Leuten nicht Problemen bei der Saat kommen. geläufi g ist, dass es sich hier um die „pfl anzenschutzexten- Versuche der Landeskammer für Land- und Forstwirt- sivste Kultur“ mit dem besten Stickstoffnutzungspotenzial schaft Steiermark mit verschiedenen Gubberausstattun- handelt. Der extensive Pfl anzenschutz bei Mais erklärt gen, von Meiselschar, Wendelschar bis Doppelherzschar, sich damit, dass es sich hier um eine Kultur handelt, die zeigen, dass die Ertragsleistungen nur dann mit dem in der Regel nur mit einer Herbizidmaßnahme behandelt Pflug mithalten können, wenn die oben genannten wird. Andere Kulturen erfahren Herbizid-, Insektizid- und Voraussetzungen stimmen. Am besten schneiden hier Fungizidbehandlungen. schmale Meiselschare mit Strichabständen von maximal So weit so gut, aber leider kann Mais bei konventioneller 24 cm ab. Bestelltechnik in Hanglagen durchaus Erosionen auslösen. Eine pflanzenbauliche Erosionsschutzmaßnahme, die Aus diesem Grund werden Lösungen gesucht, die einerseits auf konventioneller Bodenbearbeitung mit dem Pflug den Maisanteil aus besagten Gründen erhalten und zweitens aufbaut, ist die Fruchtfolge mit einer im Sommer die Erosion minimieren bzw. auf ein tolerierbares Ausmaß räumenden Kultur, die die Anlage einer abfrostenden stoppen können. Zwischenfrucht erlaubt. Damit könnte mit einem di- Beim Erosionsschutz muss man sich vor der möglichen rektsaattauglichen Verfahren im Folgejahr die Erosion Verfahrensweise fragen, wie steil ist der Standort bzw. wie selbst auf steilsten Flächen auf ein tolerierbares Ausmaß leicht ist der Boden erodierbar. Schluffreiche Böden, die im reduziert werden. Voraussetzung dafür sind jedoch spe- steirischen Hügelland sehr häufi g auftreten, sind bekanntlich ziell ausgestattete Sägeräte mit Räumaggregaten, damit leichter abschwemmbar als sandige Böden. der organische Mulch aus dem Saatbereich beseitigt Auf mäßig geneigten Flächen bieten sich die hohen Ernterück- werden kann. stände des Körnermaises für die notwendige Bodenbedeckung Als Maßnahme für den Erosionsschutz zwischen zwei im Sinne des Erosionsschutzes bestens an. Bei Silomais fehlen Maisjahren bleibt bei wendender Bodenbearbeitung mit dem dazu die Ernterückstände für eine ausreichende Bodenbede- Pfl ug nur noch die Anlage einer winterharten Gründecke, ckung. Dafür ist auf den Pfl ug zu verzichten und eine nicht welche im Frühjahr abgewelkt werden muss. Bei ausrei- wendende Bodenbearbeitung mit dem Grubber erforderlich. Im chender Entwicklung bis zur Saat im April kann auch damit extremsten Fall könnte auf eine nur streifi ge Bodenbearbeitung ein perfekter Erosionsschutz erzielt werden. im Saatreihenbereich, „Strip-Till“ genannt, zurückgegriffen Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass Mais werden. Damit könnte der Bedeckungsgrad nochmals deutlich auch bei einem hohen Anteil in der Fruchtfolge erosionssi- erhöht werden, sodass auch auf steileren Flächen ein Erosions- cher angebaut werden kann. Bei nichtwendender Bodenbe- schutz sichergestellt werden kann. arbeitung gelingt das mit weniger Kosten aber mit höherem Beim Grubbereinsatz muss darauf geachtet werden, dass Ertragsrisiko als mit Zwischenfrüchten und konventioneller einerseits die Bearbeitungstiefe auf eine homogen tiefe Bodenbearbeitung mit dem Pfl ug.

1 Landeskammer für Land- und Forstwirtschaft Steiermark, Abteilung Pﬂ anzenbau, Hamerlinggasse 3, A-8010 GRAZ * Ansprechpartner: Dr. Karl Mayer, [email protected] LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 93 – 96 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Begrünungseinsaaten in Getreide - Erfahrungen aus der Praxis Thomas Wallner1*, Robert Schütz1 und Sebastian Friedl1

Zusammenfassung Summary Die Boden.Wasser.Schutz.Beratung (LK OÖ) beschäftigt The counsel for soil- and waterprotection of the Upper- sich bereits seit mehreren Jahren mit der Einsaat von Austrian chamber of agriculture is doing researches, Zwischenfrüchten in Getreide. Dadurch ist es möglich, about the sowing of catch crops in grain before the Arbeitszeit und Kosten zu sparen. Die herkömmliche harvest, for few years. With this method it is possible to Stoppelbearbeitung und der aktive Begrünungsanbau save time and costs. The conventional stubble tillage, the nach der Getreideernte entfallen. Der Anbauzeitpunkt active cultivation oft the catch crops and all other soil der Begrünung wird dadurch vorverlegt und der Begrü- management after the harvest is omitted. The growth nungszeitraum am Feld verlängert. Gleichzeitig werden of the catch crops starts earlier so they can evolve for a das Erosionsrisiko und das Risiko der Stickstoffauswa- longer period, the risks of erosion and the leaching of schung deutlich reduziert. nitrogen are reduced. Die Versuche zeigten, dass Begrünungen, die unmittelbar The experiments in 2013 showed that catch crops which vor der Getreideernte (1-2 Tage davor) eingesät wurden, were sown directly before the grain harvest (1-2 days) am sichersten funktionierten. Für einen dichten, ﬂ ächen- grew very well. Important factors for a dense growth with- deckenden Aufgang, eine rasche Jugendentwicklung und out gaps were the correct setting of the sowing machine, eine gute Unkrautunterdrückung waren außerdem die a higher seed density of the catch crops, low threshing richtige Einstellung des Streugeräts, eine erhöhte Saatstär- of the grain for short stubbles and well chopped straw ke bei den Zwischenfrüchten, eine niedrige Druschhöhe with a good distribution. bei der Getreideernte sowie eine optimale Strohverteilung In accordance with these factors the sowing of catch ausschlaggebend. Unter Beachtung dieser Voraussetzun- crops in grain before the harvest can be recommended gen kann die Einsaat von Begrünungen als günstiges, as an effective, rapid and safe method of cultivation. rasches und sicheres Anbauverfahren empfohlen werden. Keywords: soil-waterprotection, catch crops, degradation Schlagwörter: Boden-Wasserschutz, Zwischenfrüchte, Einsaaten, Erosionsschutz

Einleitung Tabelle 1: Versuchsvarianten - Begrünungseinsaat 2013 Mit der Einsaat von Zwischenfrüchten in Getreide ist es Saatgut- Unkraut- möglich, Arbeitszeit und Kosten zu sparen. Gleichzeitig Einsaatvarianten kosten Einsaat- bekämpfung [kg/ha] Saatstärke Richtwert termin im Getreide garantiert dieses Verfahren optimalen Erosionsschutz und Weißklee 16 verlängert den Begrünungszeitraum. Die Boden.Wasser. 170% 100,- €/ha Frühjahr im Herbst Schutz.Beratung (LK OÖ) beschäftigt sich seit mehreren Gelbklee 4 Jahren mit der Einsaat von Zwischenfrüchten in Getreide. Alexandrinerklee 18 150% 70,- €/ha Im Jahr 2013 haben die Versuche die Praxistauglichkeit Perserklee 9 dieses Verfahrens bei extremer Sommertrockenheit unter Alexandrinerklee 20 Beweis gestellt. Buchweizen 15 150% 110,- €/ha Senf 2 1-2 Tage Ölrettich 2 Material und Methoden vor im Herbst Getreide- oder Frühjahr Insgesamt wurden 2013 auf acht Standorten in den Bezir- Alexandrinerklee 20 ernte ken Wels Land, Steyr Land und Linz Land Versuche zur Phacelia 5 187% 105,- €/ha Begrünungseinsaat in Form von Praxisstreifenversuchen Mungo 3 Buchweizen 80 durchgeführt. Die Versuchsvarianten können aus nachfol- 130% 150,- €/ha (für Ernte im Herbst) gender Tabelle 1 entnommen werden. + 100% + 110,- €/ha + Rotklee 20 In den Versuchen wurden zwei unterschiedliche Einsaat- termine getestet: 1. Frühjahrseinsaat (Februar/März): Weiß-/Gelbkleege- 2. Sommereinsaat (kurz vor Getreideernte): alle übrigen menge Varianten

1 Landwirtschaftskammer OÖ, Boden.Wasser.Schutz.Beratung, Auf der Gugl 3, A-4021 LINZ * Ansprechpartner: DI Thomas Wallner, [email protected] 94 BBegrünungseinsaatenegrünungseinsaaten iinn GGetreideetreide - EErfahrungenrfahrungen aausus dderer PPraxisraxis

Als Einsaattechnik kamen Feinsamenstreuer bzw. pneuma- tische Düngerstreuer zum Einsatz. Das Getreidestroh wurde bei der Ernte fein gehäckselt und am Feld belassen. Eine Zwischenfruchtdüngung erfolgte nur auf manchen Standorten und nur auf Teilbereichen.

Ergebnisse / Diskussion Begrünungseinsaaten stellen eine kostengünstige und zeitsparende Form des Begrünungsanbaus dar. Der Anbau- zeitpunkt der Begrünung wird dadurch vorverlegt und der Begrünungszeitraum am Feld verlängert. Auf eine Boden- bearbeitung und mechanische Bekämpfung von Unkräutern und Ausfallgetreide wurde verzichtet.

Frühjahrseinsaat Die Frühjahrseinsaat von Weiß- und Gelbklee, die sich vor Abbildung 2: Einsaat in Wintergerste: Mungo, Phacelia und allem auf Flächen mit Herbstherbizideinsatz eignet (v.a. Alexandrinerklee. Foto: am 1. Oktober 2013 Wintergerste), hat auf drei von fünf Standorten gut funktio- niert. Auf den übrigen Standorten führten Lichtmangel und/ • erhöhte Saatstärke (ca. 150 %) oder Schneckendruck zu lückigen Kleebegrünungen. Mittels • niedrige Druschhöhe (kurze Stoppellänge!) eines Striegeleinsatzes zur Frühjahrseinsaat konnte ein ra- scherer und gleichmäßigerer Kleeaufgang erreicht werden. • optimale Strohverteilung (fein gehäckselt und gleichmä- Generell ist das Wachstum von Weiß- und Gelbklee nach der ßig verteilt; keine Abfuhr) Getreideernte äußerst langsam, wodurch konkurrenzstarke Bei ungleichmäßiger Strohverteilung und hoher Stoppellän- Unkräuter und Ausfallgetreide nach der Getreideernte noch ge könnte Schlägeln und Anwalzen vorteilhaft sein. aufwachsen können. Dem kann mittels Reinigungsschnitt einige Wochen nach der Getreideernte gut entgegen gewirkt Da sich unterhalb der Strohmulchdecke rasch ein feucht- werden. Bei besonders dichten Getreidebeständen und auf warmes Mikroklima einstellt, waren die Keimbedingungen Flächen mit hohem Wurzelunkrautdruck ist von der Früh- für die ausgebrachten Zwischenfrüchte optimal. Der Auf- jahrseinsaat mit Weiß- und Gelbklee abzuraten. gang erfolgte deshalb bei allen getesteten Begrünungskul- turen innerhalb der ersten 10 Tage (Keimblattstadium). Die extreme Trockenheit im heurigen Sommer erschwerte Sommereinsaat die anschließende Jugendentwicklung. Auf Flächen, wo Für Sommereinsaaten von Begrünungen hat sich die unmit- die oben genannten Faktoren eingehalten wurden, konn- telbare Einsaat vor der Getreideernte (1-2 Tage) als optimal te dennoch eine lückenlose Begrünung erreicht werden. erwiesen. Für einen dichten, ﬂ ächendeckenden Aufgang, Auch die Unterdrückung von Unkraut und Ausfallgetreide eine rasche Jugendentwicklung und eine gute Unkrautun- war ausreichend. Bei fehlender Strohmulchdecke bzw. terdrückung waren folgende Faktoren ausschlaggebend: schlechter Strohverteilung war – nicht zuletzt aufgrund der • gleichmäßiges Streubild (Einstellung und Drehzahl der trockenen Witterungsverhältnisse – der Aufgang lückenhaft Geräte!) und die Jugendentwicklung unzureichend. Der Besatz von Ausfallgetreide und Unkräutern war in diesen Bereichen auffällig hoch. Der Versuch zeigte, dass grundsätzlich alle getesteten Zwi- schenfrüchte für dieses Anbauverfahren geeignet sind. Unter den trockenen Bedingungen erreichten die Mischungen mit drei oder vier Gemengepartnern rascher eine ﬂ ächige Bo- denbedeckung. Senf, Buchweizen und Ölrettich neigten bei frühem Anbautermin zu rascher Abreife. Sie sollten daher in größeren Mischungsanteilen nur zur Einsaat in Winter- weizen eingesetzt werden. Umgekehrt entwickelte sich Mungo bei später Einsaat (nach 1. Augustwoche) teilweise unzureichend. Phacelia, Alexandriner- und Perserklee kön- nen bei beiden Getreidearten in höheren Mischungsanteilen verwendet werden. Bei Beständen in denen die genannten Kleearten (schnittverträglich!) dominieren, besteht bei vermehrtem Unkrautaufkommen die Möglichkeit eines Reinigungsschnittes. Dieser sollte nicht zu spät angesetzt Abbildung 1: Eine gleichmäßige Strohverteilung ist bei einer werden, damit noch ein gutes Kleewachstum im Herbst Begrünungseinsaat entscheidend! Foto: am 1. Oktober 2013 erfolgen kann. BBegrünungseinsaatenegrünungseinsaaten iinn GGetreideetreide - EErfahrungenrfahrungen aausus dderer PPraxisraxis 95

An einem Wintergerstenstandort wurde Buchweizen und Rotklee eingesät, mit dem Ziel den Buchweizen noch im selben Jahr im Herbst zu ernten und den Rotklee als überwinternde Zwischenfrucht vor Mais am Feld zu belassen. Trotz des heißen Sommers entwickelten sich beide Kulturen überraschend gut. Auf eine Buchweizen- ernte im Herbst wurde vom Landwirt witterungsbedingt verzichtet.

Schlussfolgerungen Die Frühjahrseinsaat von Begrünungen gelingt nicht auf allen Standorten. Nicht zu dichte Getreidebestände, geringer Unkrautdruck (Wurzelunkräuter), geringer Schneckendruck und eine frühzeitige Einsaat von schattentoleranten Arten sind wichtige Erfolgsfaktoren. Die Sommereinsaat von Begrünungen (knapp vor Getreideernte) stellt eine sichere Abbildung 3: Einsaat in Winterweizen: Ölrettich, Senf, Buch- Form des Begrünungsanbaus dar. Unter Einhaltung der weizen, Alexandrinerklee. Foto: am 1. Oktober 2013 genannten Voraussetzungen können dadurch selbst unter Werden Bodenherbizide mit langanhaltender Wirkung in extrem trockenen Bedingungen mit allen herkömmlichen Winterweizen eingesetzt, kann dies bei schlechten Ab- Zwischenfrüchten gute Begrünungsbestände erzielt werden. baubedingungen (Sommertrockenheit) den Aufgang von Langanhaltende Bodenherbizide sollten im Getreide eher Begrünungseinsaaten negativ beeinﬂ ussen. Im heurigen vermieden werden. Versuchsjahr kam es auf einem Versuchsstandort zu einem Da dieses Verfahren den Boden optimal vor Erosion schützt, Totalausfall der Kulturen Mungo, Alexandriner- und Perser- ist es für Hanglagen besonders empfehlenswert. In Zukunft klee, während die übrigen Kulturen normalen Wuchs zeigten. werden weitere Versuche durchgeführt. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 97 – 100 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Düngeberatung in Grundwasser sensiblen Gebieten der Steiermark Ist-Situation und Ausblick Albert Bernsteiner1* und Heinrich Holzner1

Zusammenfassung Summary Aufbauend auf den Ergebnissen von Exaktversuchen Based on the results of exact tests and taking into account und unter Berücksichtigung des Pfl anzenentzuges hat der the plant deprivation, the Advisory Board for Soil Fer- Fachbeirat für Bodenfruchtbarkeit und Bodenschutz des tility and Soil Conservation at the Ministry of Life with Lebensministeriums mit den „Richtlinien für die sach- the „Guidelines for the proper fertilization, 6th Edition“, gerechte Düngung, 6. Aufl age“, einen Leitfaden zur Op- compiled a guide to a plant -friendly, environmentally timierung einer pfl anzengerechten, umweltschonenden friendly and economic fertilization. The guidelines for und wirtschaftlichen Düngung zusammengestellt. Die the proper fertilization are suitable because of their Richtlinien für die sachgerechte Düngung sind aufgrund consideration of the long-term soil properties to ensure ihrer Berücksichtigung der Bodendauereigenschaften a comprehensive groundwater protection. geeignet, einen fl ächendeckenden Grundwasserschutz The consideration of the fi eld capacity (fi eld capacity) zu gewährleisten. could be a target for effective, transparent and awareness Die Berücksichtigung der nutzbaren Feldkapazität (nFK) building measure in the matter of the fertilization of könnte in der Frage der Düngung landwirtschaftlicher agricultural crops, both from an economic and from an Kulturen sowohl aus ökonomischer wie auch aus öko- environmental perspective. The corresponding parameter logischer Sicht eine zielwirksame, nachvollziehbare for the consideration of the site conditions is present with und Bewusstsein bildende Maßnahme darstellen. Der the „usable fi eld capacity of the effective root zone“ (nFK entsprechende Parameter für die Berücksichtigung der WR). The repeatedly mentioned in the literature, close standörtlichen Gegebenheiten ist mit der „nutzbaren relationship between the soil assessment number and Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes“ (nFK fi eld capacity in the root zone leads to the consideration WR) vorhanden. Der in der Fachliteratur wiederholt to derive the assessment of long-term soil properties of erwähnte, enge Zusammenhang zwischen Bodenzahl the soil assessment number. der Bodenschätzung und nFK im Wurzelraum führt zur Überlegung, die Bodenzahl zur Bewertung der Boden- dauereigenschaften heranzuziehen.

Einleitung verbot durch Schwellenwerte festgelegt. Für Nitrat liegt der Vorsorgegrenzwert bei 45mg/l. Bis 2015 sollen lokale bzw. Für die Grundwasserqualität wurden mit der Grundwasser- regionale Verschmutzungen vor allem im Einzugsbereich schwellenwertverordnung bereits 1991 Qualitätsziele von Trinkwasserversorgungen reduziert bzw. beseitigt festgelegt. Die fl ächendeckende Versorgung der österreichi- werden. Für die Gefährdung der guten Grundwasserqualität schen Bevölkerung mit sauberem Trinkwasser hat oberste sind insbesondere zu hohe Stickstoff-Düngegaben verant- politische Priorität. In Österreich ist das fl ächendeckendgel- wortlich, die von den Pfl anzen nicht aufgenommen und tende Aktionsprogramm das zentrale Element, um Belas- damit in das Grundwasser ausgewaschen werden können. tungen in Grund- und Oberfl ächengewässern vorzubeugen. Das zentrale Element des landwirtschaftlichen Grundwas- Die Festlegung der Kriterien für die Überwachung des serschutzes ist damit eine standort- und bedarfsgerechte Gewässerzustandes erfolgt durch die Gewässerzustands- Düngebemessung. überwachungsverordnung (GZÜV BGBl. II Nr. 479/2006 In Österreich bilden die „Richtlinien für die sachgerechte idgF). Die administrative Umsetzung der Untersuchungs- Düngung (6. Aufl age)“ die Basis für eine Grundwasser scho- programme erfolgt durch das Bundesministerium für nende Bodenbewirtschaftung. Diese Richtlinien enthalten Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft Empfehlungen zur Düngung landwirtschaftlicher Kulturen in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt und den mit allen Hauptnährstoffen. Ämtern der Landesregierungen. Im Gegensatz zu Phosphor und Kalium (vgl. BAUMGAR- In der Qualitätszielverordnung Chemie Grundwasser (QZV TEN et al. 2006), bei denen die Düngungsempfehlung auf Chemie GW, BGBl II 2010/98 idF BGBl II 2010/461) wird Bodenanalysenwerten beruht, basieren die Stickstoff-Emp- der zu erreichende Zielzustand bzw. das Verschlechterungs- fehlungen dieser Richtlinie in erster Linie auf Richtwerten.

1 Landwirtschaftskammer Steiermark, Hamerlinggasse 3, A-8010 GRAZ * Ansprechpartner: DI Albert Bernsteiner, [email protected] 98 DDüngeberatungüngeberatung iinn GGrundwasserrundwasser ssensiblenensiblen GGebietenebieten dderer SSteiermarkteiermark - IIstst SSituationituation uundnd AAusblickusblick

Der Berücksichtigung der Bodendauereigenschaften kommt dellrechnung erbrachte hierbei folgende Ergebnisse (vgl. hierbei eine besondere Bedeutung zu. Tabelle 1, BERNHART 1999). So sind z.B. in der Schongebietsverordnung für das Leibnit- Düngeberatung in Grundwasser sensiblen zer Feld Obergrenzen festgesetzt, die die Stickstoffdüngung zu Mais auf der Grundlage der überwiegenden Bodenart Gebieten der Steiermark – Ist-Situation begrenzen (SCHONGEBIETSVERORDNUNG EHREN- Die Bewertung der Auswirkung von landwirtschaftlichen HAUSEN, LGBl. Nr. 47/2006, vgl. Tabelle 2). Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Grundwasserquali- tätssituation ist komplexer Natur. Die Versuchsergebnisse (FANK et al. 2006) in Wagna zeigen, dass die Zusam- Ableitung spezifi scher nFK-Werte für die menführung der Ergebnisse von Modellrechnungen in der Bodenarten ungesättigten Zone mit den Ergebnissen der Grundwasser- Das derzeit gültige System der rechtlichen Regelungen in strömungsmodellierung über ein einfaches Bilanzmodell auf den grundwassersensiblen Bereichen des unteren Murtals Basis der Mischungsgleichung zu plausiblen Grundlagen ist aus mehreren Gründen nicht befriedigend: für Simulationsrechnungen führen. • Innerhalb einer Strecke von rund 80 Kilometern gibt es Die Forschungsgesellschaft mbH. JOANNEUM RE- acht Schongebietsverordnungen mit zum Teil erheblichen SEARCH beziehungsweise die Wasserwirtschaftsabteilung inhaltlichen Unterschieden. des Landes Steiermark beauftragte 1998 das Bundesamt • Die Schongebietsverordnungen decken fl ächenmäßig nur für Wasserwirtschaft, Institut für Kulturtechnik und Bo- einen Teil der Grundwasserkörper ab, wodurch Belastun- denwasserhaushalt in Petzenkirchen (IKT), die mittlere gen „von außen“ auftreten können. Grundwasserneubildung und den damit verbundenen durchschnittlichen Stickstoffaustrag in Richtung Grundwasser • Die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie erfordert modellmäßig zu bewerten (vgl. BERNHART 1999). Die Lösungen gesamter Grundwasserkörper und nicht nur Quantifi zierung der Stoffausträge erfolgte mit den Simula- für Teilbereiche. tionsmodellen SIMWASER (zum Bodenwasserhaushalt) Aus diesem Grund ist der Gesetzgeber bemüht, eine einheit- und STOTRASIM (zur Stickstoffdynamik). liche Regelung für das untere Murtal zu fi nden. In den oben Der Landesgesetzgeber übernahm diese wissenschaftli- erwähnten Forschungsarbeiten ist klar festgestellt worden, chen Ergebnisse, an denen konkrete Schutzmaßnahmen, dass eine konsequente Umsetzung der „Richtlinien für die insbesondere im Rahmen des generellen und speziellen sachgerechte Düngung“ ausreicht, um die Grundwasser- Gewässerschutzes, angeknüpft wurden (vgl. SCHONGE- qualität nachhaltig zu sichern. BIETSNOVELLE 1996 bzw. SCHONGEBIETSNOVELLE Die Herausforderung für den Gesetzgeber besteht in diesem EHRENHAUSEN 2006). Zusammenhang darin, das System der Berücksichtigung Für folgende sechs Bodenformen des Leibnitzer Feldes wur- von Standorteigenschaften unabhängig von persönlichen den Berechnungen durchgeführt, um die durchschnittlichen Einschätzungen möglichst objektiven Kriterien zu unter- Stickstoffausträge und die mittleren Nitratkonzentrationen werfen. im Sickerwasser unter Mais-Monokultur in Verbindung Ein Ansatz dazu bildet die Tatsache, dass die Ertragsbildung mit winterharten Gründecken sowie bei unterschiedlichen eng mit der nutzbaren Feldkapazität und diese wiederum Güllemengen und Düngeterminen zu bewerten. Die Mo- mit der Bodenzahl zusammenhängt.

Tabelle 1: Ergebnisse der Modellrechnung (auszugsweise).

Bodenform mittlere Grundwasser-Neubildung mittlerer Stickstoffaustrag mittlere Nitratkonzentration

[mm/a] [kg N/ha] [mg NO3/l] 120 N 120 N 120 N 120 N m. Ab.D o. Ab.D m. Ab.D o. Ab.D lS/Scho 3 D 330 – 335 76 68 99 90 lS 2-4 D 270 – 278 36 34 57 55 lS/Scho 4D 414 – 415 81 60 87 64 SL 1-3 D 239 – 252 27 27 49 48 sL 1-3 D 221 – 239 11 11 21 21 sL/LT 5-6 D 237 – 251 25 25 44 44 m. Ab.D … mit Anbaudüngung; o. Ab.D … ohne Anbaudüngung

Tabelle 2: Die Stickstoffdüngung zu Mais ist bis zu folgenden Obergrenzen zulässig. Überwiegende Bodenart gem. Schätzungskarten der Finanzbodenschätzung: kg N/ha/a lehmiger Sand auf Schotter, Zustandsstufe 3, 4 und 5 D, Sand, anlehmiger Sand, stark sandiger Lehm auf Schotter 115 (stark austragsgefährdete Böden) lehmiger Sand, stark sandiger Lehm 160 sandiger Lehm, Lehm, Lehm auf Ton 170 DDüngeberatungüngeberatung iinn GGrundwasserrundwasser ssensiblenensiblen GGebietenebieten dderer SSteiermarkteiermark - IIst-Situationst-Situation uundnd AAusblickusblick 99

Tabelle 3: Gegenüberstellung der nutzbaren Feldkapazität Tabelle 4: Zuordnung der mittleren nutzbaren Feldkapazität 1) (nFK, VORDERBRÜGGE et al. 2004) und der Bodenzahl (BZ) beziehungsweise der äquivalenten Bodenzahlen lt. Ackerschät- aus der österreichischen Bodenschätzung für unterschiedliche zungsrahmen 2) zu fünf Ab-/Zuschlagsklassen (ZK1 bis ZK5). Bodenarten. ZK1 ZK2 ZK3 ZK4 ZK5 Boden- nFK nFK BZ BZ min max nFK (in mm) < 51 51 - 90 91 - 140 141 - 200 > 200 art WR WR Ø-Wert Ø-Wert min max Bodenzahl (BZ) < 22 22 - 40 41 - 55 56 - 70 > 70 S 22,5 72 7,5 46,0 Quelle: VORDERBRÜGGE et al.1), eigene Berechnungen2) Sl 32,5 156 10,0 64,0 lS 37,5 180 15,5 71,5 Tabelle 5: Korrekturfaktoren der Stickstoffdüngung in Ab- SL 47,5 228 19,5 79,5 hängigkeit der Bodenzahl unter Berücksichtigung der Stand- sL 50,0 240 22,5 89,0 L 57,5 276 23,0 95,0 orteigenschaften lt. Richtlinien für die sachgerechte Düngung. LT 42,5 204 19,5 85,0 T 34,0 150 13,5 69,0 Bodenzahl Ab-/Zu- Korrektur der Stickstoffdüngung von bis schlagsklasse um ... Teile von Hundert WR … der minimale Wurzelraum beträgt über alle Bodenarten 25 cm, der maximale Wurzelraum beträgt bei Sandböden 80 cm, bei Tonböden 100 0 21 ZK1 - 25 cm, bei allen übrigen Bodenarten 120 cm 22 40 ZK2 +/- 0 41 55 ZK3 + 15 Die Bodenzahl wird anhand der Bodenschätzreinkarte auf- 56 70 ZK4 + 30 grund der überwiegenden Bodenart defi niert, die ihrerseits 71 100 ZK5 + 40 die Nitrataustragsgefährdung des Standortes maßgeblich beeinfl usst. Nicht erfassbar ist damit aber die messbare Stickstoffnach- Die nutzbare Feldkapazität eines Bodens bzw. Horizontes lieferung. ist der Teil der Feldkapazität, der für die Vegetation ver- Aus dieser Überlegung kann folgende Einteilung der nutz- fügbar ist. Sie beinhaltet damit die Wassermenge, die ein baren Feldkapazität – und damit der Bodenzahl – in fünf grundwasserferner Horizont in natürlicher Lagerung bei Ab- beziehungsweise Zuschlagsklassen (in Anlehnung der Saugspannungen von pF 1,8 bis 4,2 nach ausreichender fünf bestehenden Ertragslagen in den Richtlinien für die Sättigung gegen die Schwerkraft zurückhalten kann (vgl. sachgerechte Düngung) abgeleitet werden (Tabelle 4). FRIEDRICH und VORDERBRÜGGE 2003). „Unterstellt man nun in Abhängigkeit von der Bodenart Düngeberatung in Grundwasser sensiblen für die Zustandsstufen Z1 und Z7 maximale und minimale Wurzelräume (WR) - [SAUER et al. 2003], so lassen sich Gebieten der Steiermark – Ausblick für die Bodenarten der Bodenschätzung in Abhängigkeit von Die Einstufung der Ertragslage und der anderen Boden- der Zustandsstufe minimale und maximale nFK-Werte im dauereigenschaften erfolgt nicht – wie bis jetzt – nach Wurzelraum errechnen“ (VORDERBRÜGGE et al. 2004). Einschätzung des Landwirtes, sondern anhand der Boden- Eine Korrelationsrechnung über die Daten in Tabelle 3 zeigt zahl, welche gemäß der Bodenschätzreinkarte aufgrund einen sehr engen Zusammenhang zwischen der nutzbaren der überwiegenden Bodenart defi niert wird. Die Bodenart Feldkapazität und der Bodenzahl eines Bodens, wie auch bestimmt in diesem Zusammenhang maßgeblich die Nitrat- aus der Abbildung 1 ersichtlich ist. austragsgefährdung des Standortes. Dieser enge Zusammenhang führt zur Überlegung, dass Damit wird das bisherige System zur Bemessung der zuläs- die Bodendauereigenschaften inklusive des Begriffs „Er- sigen Stickstoffdüngung in den Schongebieten beibehalten tragslage“ durch eine einzelne Kenngröße defi nierbar sind. und auf das erweiterte Zielgebiet umgelegt. Mit der errechneten mittleren nutzbaren Feldkapazität und der vorgenommenen Klassifi zierung der Bodenzahlen werden nun diese in weiterer Folge dem Ackerschätzungs- rahmen zugeordnet. Auf der Grundlage der Richtlinien für die sachgerechte Düngung ergeben sich somit folgende Korrekturfaktoren für die Bemessung der Stickstoff-Dün- gemengen (s. Tabelle 5). Darüber hinaus soll die Berücksichtigung der Boden- dauereigenschaft „Stickstoffnachlieferungspotenzial des Standorts“ für eine Korrektur der Düngeeinstufung anhand der Vorgabe der Richtlinien für die sachgerechte Düngung erfolgen.

Literatur AMT DER STEIERMÄRKISCHEN LANDESREGIERUNG, 1997: Die Abbildung 1: Zusammenhang zwischen nutzbarer Feldkapa- Schongebietsnovelle 1996. Information der Rechtsabteilung 3, Graz, zität und Bodenzahl. Februar 1997, 31-32. 100 DDüngeberatungüngeberatung iinn GGrundwasserrundwasser ssensiblenensiblen GGebietenebieten dderer SSteiermarkteiermark - IIstst SSituationituation uundnd AAusblickusblick

BAUMGARTEN, A. et al., 2006: Die Neufassung der „Richtlinien FRIEDRICH, K. und TH. VORDERBRÜGGE, 2003: Nutzbare Feldkapa- für die sachgerechte Düngung“. In: 12. Alpenländisches Ex- zität des Bodens bis 100 cm, 1.7.2003. In: www.hlug.de. pertenforum, Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Verordnung des Bundesministers für Land- und Forstwirtschaft, Um- Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein [Hrsg.], Irdning, am 30. welt und Wasserwirtschaft über den guten chemischen Zustand des März 2006, 1-2. Grundwassers (Qualitätszielverordnung Chemie Grundwasser – QZV BERNHART, A., 1999: Wasserrechtliche Konsequenzen aus Lysimeter- Chemie GW), BGBl. II Nr. 98/2010 idF BGBl. II Nr. 461/2010. untersuchungen auf Maisstandorten des Leibnitzer Feldes in Verbin- Verordnung des Bundesministers für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt dung mit Modellrechnungen. In: 8. Lysimetertagung, Stoffﬂ üsse und und Wasserwirtschaft über die Überwachung des Zustandes von ihre regionale Bedeutung für die Landwirtschaft, Bundesanstalt für Gewässern (Gewässerzustandsüberwachungsverordnung – GZÜV), alpenländische Landwirtschaft Gumpenstein, Irdning, am 13. und BGBl. II Nr. 479/2006 idF BGBl. II Nr. 465/2010. 14. April 1999, 117. Verordnung des Landeshauptmannes von Steiermark vom 21. März 2006, FANK, J. et al., 2006: Die Bewirtschaftung des Versuchsfeldes Wagna mit der die Verordnung betreffend das Grundwasserschongebiet zum – Auswirkung auf die Grundwassersituation. In: Seminar Umwelt- Schutz der Wasserversorgungsanlagen des Wasserverbandes Ehren- programme für die Landwirtschaft und deren Auswirkungen auf die hausen geändert wird, LGBl. Nr. 47/2006. Grundwasserqualität, Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für VORDERBRÜGGE, TH. et al., 2004: Ableitung der nutzbaren Feld- Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein [Hrsg.], Irdning, am 7. und kapazität aus den Klassenzeichen der Bodenschätzung. In: DBG- 8. März 2006, 43-48. Mitteilungen 2004, Bd. 104, 33-34. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 101 – 104 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Einsatz eines Stickstoffaustragsmodells in der landwirtschaftlichen Grundwasserschutzberatung Peter Cepuder1*, Reinhard Nolz1, Volker aus der Schmitten1, Johannes Maßwohl2 und Albert Bernsteiner2

Gebieten ist dieser Problematik vermehrt Aufmerksamkeit Zusammenfassung zu schenken, vor allem weil die Belastungen in der Regel Die Grundwasservorkommen im Grazer Feld, Leib- diffus auftreten. Deshalb müssen die Quellen für Emissionen nitzer Feld und im Unteren Murtal dienen für viele nicht punktuell sondern fl ächig untersucht und behandelt Bewohner als Trinkwasserressource. Eine Belastung des werden. Grundwassers mit Stickstoff dürfte von den applizierten Die Grundwasservorkommen im Murtal dienen für viele Stickstoffdüngemitteln ausgehen, was sich auf Grund von Bewohner als Trinkwasserquelle. Eine Gefährdung für das langjährigen Untersuchungen bestätigt. Auf Grund dieser Grundwasser scheint von den applizierten anorganischen Problematik wurden für ein Untersuchungsgebiet land- und organischen Düngemitteln auszugehen, was sich auf wirtschaftlicher Nutzfl ächen südlich von Graz mehrere Grund von langjährigen Untersuchungen bestätigt. Hier ist Simulationen mit unterschiedlichen Düngeszenarien in vor allem die Belastung des Grundwassers mit Stickstoff Hinblick auf Ertrag, Sickerwassermenge und Stickstoff- zu nennen. Die Höhe sowie die Verteilung der jährlichen austrag durchgeführt. Niederschläge hat durch die Sickerwasserbildung einen Die effiziente Umsetzung Grundwasser schonender nicht unbeträchtlichen Einfl uss auf die Verlagerung der Maßnahmen in der Landwirtschaft erfordert ein hohes Nährstoffe und somit deren Konzentration im Grundwas- Maß an Akzeptanz und Problembewusstsein bei den ser. Bei Überschreiten des in der Qualitätszielverordnung betroffenen Landwirten. Diese erreicht man durch ziel- festgelegten Grenzwertes (QZV Chemie GW 2010) sind wirksame, nachvollziehbare, möglichst unbürokratische, Maßnahmen zur Verringerung des Inhaltstoffes zu treffen. praktikable und in den Betriebsablauf integrierbare Die Lösungsansätze die Landwirtschaft betreffend sind Maßnahmen. Zur Veranschaulichung von Grundwas- sehr vielfältig: Änderungen der Bodenbearbeitung, der serschutzmaßnahmen für den Landwirt wurde von der Fruchtfolge und damit verbunden der Einsatz von Dün- Landwirtschaftlichen Umweltberatung Steiermark und gemitteln, die Optimierung der Bewässerung, aber auch der BOKU Wien ein Beratungsinstrument entwickelt. Flächenstilllegungen bzw. Aufforstungen. Anhand von Damit kann bei der einzelbetrieblichen Düngeplanung Modellanwendungen mit verschiedenen Szenarien können eine Einschätzung hinsichtlich Ertragserwartung und einige dieser Lösungsansätze untersucht werden. Auf Grund Stickstoffaustrag gegeben werden. Dieses Instrument der aktuellen Problematik mit steigenden Nitratkonzent- soll in der Beratung am landwirtschaftlichen Betrieb ein- rationen im Grundwasser wurden im Bereich des Grazer gesetzt werden, um gemeinsam mit dem Landwirt unter Feldes, des Leibnitzer Feldes und des Unteren Murtales Berücksichtigung von Risikokulturen und -standorten, für die landwirtschaftlichen Nutzfl ächen mehrere Simula- den bestmöglichen Konsens zwischen pfl anzenbaulichem tionen mit unterschiedlichen Düngeszenarien in Hinblick Ertrag und wasserwirtschaftlichen Erfordernissen zu auf Sickerwasseranfall und Stickstoffaustrag durchgeführt. erreichen. Die direkte Konfrontation des Landwirts mit Diese sollen auch als Basis für die geplante Beratungstä- den zu erwartenden Auswirkungen seiner geplanten Dün- tigkeit dienen. gungsmaßnahmen und der Fruchtfolge soll vor allem die Die steirische Umweltberatung möchte durch Beratung ein Akzeptanz für Grundwasserschutzmaßnahmen erhöhen. besseres Verständnis in der landwirtschaftlichen Bevölke- rung in Zusammenhang mit der Düngung erreichen. Dies Einleitung soll mit Hilfe eines Simulationstools erfolgen, welches ge- In Österreich zählt Wasser zu den besonders schützens- stattet, der bäuerlichen Bevölkerung den umweltbewussten werten Ressourcen. Gerade Grundwasser ist in Hinblick Einsatz dieser Betriebsmittel zu verdeutlichen. auf die Trinkwassernutzung ein sensibler Bereich, der vor Kontaminationen verschont werden muss. Material und Methoden Neben der Industrie und den Kommunen ist die Land- Das Projektgebiet liegt südlich von Graz und bezeichnet wirtschaft als Quelle für die Belastung unserer Umwelt zu den weitläufigen Talraum der Mur von deren Austritt nennen. Besonders in landwirtschaftlich intensiv genutzten aus den Alpen bis zur Grenze. Das Untersuchungsgebiet

1 Institut für Hydraulik und landeskulturelle Wasserwirtschaft, Universität für Bodenkultur Wien, Muthgasse 18, A-1190 WIEN 2 Landwirtschaftskammer Steiermark, Hamerlinggasse 3, A-8010 GRAZ * Ansprechpartner: Ass.Prof. DI Dr. Peter Cepuder, [email protected] 102 EEinsatzinsatz eeinesines SStickstoffaustragsmodellstickstoffaustragsmodells iinn dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen GGrundwasserschutzberatungrundwasserschutzberatung

Tabelle 1: Durchschnittswerte der Jahresmittel von 1980 bis 2012. Mittelwerte Global- Temp. Temp. Nieder- Relative Luft- Windge- 1980 bis 2012 strahlung max. min. schlag feuchtigkeit schwindigkeit MJ/m².d °C °C mm % m/s Graz Flughafen 11,6 15,2 4,9 829 74 1,7 Leibnitz 11,6 15,3 4,6 911 71 1,2 Bad Radkersburg 11,8 15,4 5,5 822 75 1,5 umfasst eine landwirtschaftlich genutzte Fläche von ca. Tabelle 2: Typische Fruchtfolgen für die Beratung. 28.000 ha. Der Talraum um die Mur besteht aus fl uvialen und fl uvioglazialen Sedimenten welche für die Grundwas- Anbaugebiet Fruchtfolge serspeicherung bedeutend sind. Über den Schotterkörpern Grazer Feld KM – KM – KM – KM – KM – KM – WW – KM – KM – KM liegen meist braune Auböden. Das Untersuchungsgebiet Leibnitz KM – KM – KÜ – KM – KM – KM – WW – KÜ – KM – KM Unteres Murtal SJ – KM – KÜ – KM – WW – KÜ – KM – KM – KÜ – KM hat vorwiegend gemäßigtes Übergangsklima, das vom nie- derschlagsarmen pannonisch- bzw. illyrisch-kontinentalen KM…Körnermais, WW…Winterweizen mit Zwischenbegrünung, KÜ…Kürbis, Klima mit heißen Sommern und kalten Wintern aber auch SJ…Sojabohne von den Mittelmeerniederschlägen beeinfl usst wird. Beim Boden dominiert eine lehmig-sandige Feinsedimentdecke 2012 von den Wetterstationen Graz-Flughafen, Leibnitz und mit einer durchschnittlichen Mächtigkeit zwischen 60 und Bad Radkersburg zur Verfügung gestellt. In Tabelle 1 sind 80 cm. Rund 40 % der Ackerfl äche werden als geringwertig, die Durchschnittswerte der Jahresmittel zusammengefasst. 30 % als mittelwertig und 30 % als hochwertiges Ackerland Die durchschnittlichen jährlichen Temperaturen bewegen ausgewiesen (BMLFUW 2013). sich für die beiden Regionen Grazer Feld und Leibnitzer Die flächenmäßig am häufigsten angebaute Kultur ist Feld um 10°C. Im Unteren Murtal liegen diese mit 10,5°C Mais, ein wesentlicher Bestandteil lokaler Fruchtfolgen. etwas darüber. Dies zeigt sich auch in einer etwas höheren An zweiter Stelle folgt Ölkürbis aus dessen Kernen Öl ge- Strahlung. Die Niederschläge sind mit durchschnittlich wonnen wird. Insgesamt werden im Projektgebiet mehr als 911 mm im Leibnitzer Feld um ca. 90 mm über den beiden 50 verschiedene Kulturen angepfl anzt. Davon werden aber anderen Regionen. Die Windgeschwindigkeit im Leibnitzer nur einige Kulturen auf einer Fläche von jeweils mehr als Feld liegt etwas unter den beiden anderen Regionen. 1 % der gesamten landwirtschaftlich genutzten Fläche an- Von der landwirtschaftlichen Beratung wurden drei typische gebaut. Für die Beratung wurden die Kulturen Körnermais, Fruchtfolgen (Tabelle 2) für das Projektgebiet mit Zuord- Ölkürbis, Winterweizen und Sojabohne ausgewählt. Nach nung der Regionen sowie drei Düngevarianten vorgeschla- Winterweizen wird dabei im Regelfall eine Zwischenbe- gen. Diese Fruchtfolgen mit unterschiedlichen Düngegaben grünung angebaut. wurden als Basis für die Simulationen gewählt. Durch eine Für das Untersuchungsgebiet wird das mathematische Si- entsprechende Programmierung und die Verknüpfung mit mulationsmodell EPIC (Environmental Policy Integrated einer GIS Oberfl äche können mit einfachen Schritten wei- Climate) (SHARPLEY und WILLIAMS 1990) eingesetzt. tere Fruchtfolgen zusammengestellt und die entsprechenden Mit diesem Modell können eine Reihe physikalischer Auswirkungen auf Ertrag, Sickerwasser und Stickstoffaus- und chemischer Prozesse simuliert werden. Es basiert im trag ermittelt werden. Der Einsatz des Simulationsmodells Wesentlichen auf Teilbereichen zur Beschreibung von hat den Vorteil, dass für den jeweiligen Landwirt verschie- Wasserhaushalt, Stoffverlagerung, Pfl anzenwachstum und dene Szenarien zusammengestellt und durch deren Berech- Erosion. Die Verknüpfung dieses Modells mit klimatischen, nungen Prognosen über die Auswirkungen von geänderten bodenphysikalischen, hydrologischen und pfl anzenphy- Nutzungs- und Bewirtschaftungsformen unter Einbeziehung siologischen Daten ergibt somit auch die Möglichkeit der der Ertragslage auf die Wasserressourcen erstellt werden Darstellung der gesamten vertikalen Wasser- und Stick- können. Körnermais (KM), Winterweizen (WW), Ölkürbis stoffverläufe in Verbindung mit dem Pfl anzenwachstum (KÜ), Sojabohne (SJ) wurden bearbeitet, aber es können (WILLIAMS 1986). auch andere Kulturen wie Sorghum, Gerste, Kartoffel, etc. Die Verwaltung und Darstellung räumlicher Daten erfordert eingebunden werden, auch unter Berücksichtigung von ein GIS. Durch Verknüpfung von EPIC mit ArcView-GIS Zwischenbegrünung und Untersaaten. ist eine einfache Handhabung aller notwendigen Daten und Informationen betreffend Düngermenge, Düngerart und Parameter gewährleistet. Aus der digitalisierten Bodenkar- Düngezeitpunkt sind in Tabelle 3 für die Standarddün- te der Kartierungsbereiche Graz-Süd, Wildon, Leibnitz, gedaten (Variante A) enthalten. Düngevarianten B und Mureck und Bad Radkersburg (BMLFUW 2013) konnten C haben rund 10 bzw. 15 % geringere Stickstoffgaben. alle erforderlichen Detaildaten wie Mächtigkeit, Bodenart, Die Bewirtschaftung der Felder spielt eine wichtige Rolle Speicherfähigkeit, Grobanteil, etc. für das EPIC-GIS Pro- in Bezug auf die Durchführung der Simulation. Zu den gramm entnommen werden. benötigten Daten zählen Anbau (Datum, Pfl anzen/m²), Für die Simulation sind Tagesdaten von Strahlung, Tempe- Ernte (Datum, Ertrag, Ernteindex, Biomasse), Dünger ratur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Nieder- (Datum, Menge, Zusammensetzung) sowie Bearbeitung schlag erforderlich. Diese wurden von der Zentralanstalt (Datum, Gerät, Bearbeitungstiefe) bezogen auf die je- für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) für 1980 bis weilige Kultur. EEinsatzinsatz eeinesines SStickstoffaustragsmodellstickstoffaustragsmodells iinn dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen GGrundwasserschutzberatungrundwasserschutzberatung 103

Tabelle 3: Düngerart, Düngermenge und Zeitpunkt der Dün- Tabelle 4: Durchschnittliche Erträge mit Schwankungen in tTS/ gergaben der Kulturen. ha für die Kulturen Körnermais, Winterweizen, Sojabohne und Kürbis. Kultur Dünger Datum Menge Reinstickstoff kg/ha kgN/ha Erträge in tTS/ha Graz Leibnitz Unteres Murtal

Düngevariante A Düngervariante A

Körnermais Schweinegülle (TS) 12.4. 900 100 Körnermais mittel 9,7 10,1 10,7 Vollkorn Gelb 15.4. 200 30 von/bis 6,3 bis 12,1 7,1 bis 11,3 7,2 bis 11,9 NAC 15.5. 200 54 Winterweizen mittel 4,8 4,8 5,8 von/bis 2,6 bis 5,8 3,2 bis 5,7 3,6 bis 6,4 Ölkürbis Schweinegülle (TS) 26.4. 450 50 Kürbis mittel 0,5 0,6 Vollkorn Gelb 25.5. 300 30 von/bis 0,3 bis 0,6 0,4 bis 0,6 Sojabohne mittel 2,9 Winterweizen Schweinegülle (TS) 4.10. 540 60 von/bis 1,8 bis 3,2 Schweinegülle (TS) 5.3. 540 60 NAC 15.4. 150 40 Düngervariante B

Sojabohne Keine Düngung Körnermais mittel 9,6 10,1 10,6 TS…Trockensubstanz von/bis 5,9 bis 11,6 6,3 bis 11,5 7,0 bis 11,8 Winterweizen mittel 4,9 4,8 5,6 von/bis 2,6 bis 5,9 1,6 bis 5,8 3,5 bis 6,4 Ergebnisse Kürbis mittel 0,5 0,6 Grundsätzlich lag die Hauptarbeit in der Bereitstellung von/bis 0,4 bis 0,6 0,4 bis 0,6 eines anwenderfreundlichen Beratungsinstrumentes. Zur Sojabohne mittel 2,9 Darstellung einiger Ergebnisse wurden mit den vorge- von/bis 1,8 bis 3,2 gebenen Fruchtfolgen in den drei Regionen fl ächenhafte Düngervariante C Simulationen durchgeführt. Es wurden drei Szenarien über jeweils 25 Jahre (1986 bis 2010) auf Jahresbasis simuliert. Körnermais mittel 9,4 9,6 10,6 Das Erste soll die vorgegebenen Fruchtfolgen mit einer von/bis 6,2 bis 11,9 6,8 bis 10,9 7,1 bis 11,8 Winterweizen mittel 4,7 4,6 5,6 ortsüblichen Stickstoffdüngung wiedergeben, das Zweite von/bis 2,7 bis 5,8 3,1 bis 5,5 3,6 bis 6,4 eine Simulation mit einer um etwa 10 % geringeren Dün- Kürbis mittel 0,5 0,6 geaufwandmenge und das Dritte eine Simulation mit noch von/bis 0,3 bis 0,6 0,4 bis 0,6 geringeren Stickstoffgaben (ca. 15 %). Sojabohne mittel 2,9 Auf Basis dieser Fruchtfolgen wurden für die jeweiligen von/bis 1,8 bis 3,2 Regionen die Erträge, die Sickerwassermengen und die Stickstoffausträge in Abhängigkeit der unterschiedlichen tal erzielt. Ölkürbis erzielte Erträge von 0,3 bis 0,7 t/ha. Im Klima- und Bodenverhältnisse simuliert. Die Ergebnisse Mittel ergaben sich rd. 0,55 t/ha. Die nicht gedüngte Soja- der Simulationen dürfen aber keinesfalls als ein Abbild bohne wurde nur im Unteren Murtal angebaut und erreichte von aktuellen Situationen betrachtet werden, da dazu die Erträge zwischen 1,8 bis 3,2 mit durchschnittlichen 2,9 t/ha. entsprechenden fl ächenbezogenen Fruchtfolgen und Dün- Die sehr niedrigen Erträge von allen Kulturen sind auf ein gegaben nicht erhoben wurden. Zusammentreffen von schlechter Niederschlagsverteilung und ungünstigen Bodenverhältnissen zurückzuführen. Die durchschnittlichen Erträge von Körnermais, Winter- weizen, Sojabohne und Kürbis samt Schwankungen sind in Für die um ca. 10 % (B) und 15 % (C) reduzierten Dün- der Tabelle 4 dargestellt. Die erzielten simulierten Erträge gegaben in den Fruchtfolgen ergaben sich nur geringfügig spiegeln in etwa die tatsächlichen Ertragszahlen unter Ein- geringere Erträge. bindung der aktuellen Erntefeuchte wider. Alle Ertragswerte In den untersuchten drei Regionen kann von einer durch- beziehen sich auf Trockensubstanz (TS). Grundsätzlich ist schnittlichen Sickerwassermenge von rd. 300 mm ausgegan- eine klare Abhängigkeit der Erträge von den Bodenver- gen werden. Im Grazer Feld ergab sich für alle ermittelten hältnissen ersichtlich. Je besser der Boden hinsichtlich des Fruchtfolgen eine durchschnittliche Sickerwassermenge Wasserspeichervermögens und der organischen Substanz von rd. 245 mm mit bodenabhängigen Schwankungen ist, desto höhere Erträge sind bei ausschließlich natürli- zwischen 150 bis 450 mm. Eine Beeinfl ussung durch die chem Niederschlagsangebot zu erwarten. Die Änderung verringerten Düngergaben ist nicht feststellbar. Im Leib- der Düngermenge wirkt sich bei den schlechten Böden am nitzer Feld ergab sich mit rd. 345 mm eine um 100 mm prägnantesten aus. höhere durchschnittliche Sickerwassermenge als im Grazer Körnermais wird in allen Regionen angebaut. Beim Korner- Feld. Die bodenabhängigen Schwankungen bewegen sich trag konnten im Schnitt ca. 11 t/ha Trockensubstanz erreicht zwischen 205 bis 642 mm. Im Unteren Murtal betragen werden. Auf schlechten Böden lagen diese bei ca. 6,5 t/ha die durchschnittlichen Sickerwassermengen 298 mm und und konnten bei guten Böden bis ca. 12 t/ha ansteigen. In der schwanken zwischen 168 und 500 mm. Grazer Region waren die Erträge am geringsten, im Unteren Der Stickstoffaustrag kann durchschnittlich mit rd. 40 kg/ Murtal am höchsten. Winterweizen lieferte durchschnittliche ha für die Düngevariante A angenommen werden. Bei einer Erträge von ca. 5,5 t/ha mit Schwankungen zwischen ca. 2,6 um rd. 10 % geringeren Stickstoffdüngung (Variante B) und 6,4 t/ha. Die höchsten Erträge wurden im Unteren Mur- beträgt der durchschnittliche Austrag rd. 35 kg/ha. Variante 104 EEinsatzinsatz eeinesines SStickstoffaustragsmodellstickstoffaustragsmodells iinn dderer llandwirtschaftlichenandwirtschaftlichen GGrundwasserschutzberatungrundwasserschutzberatung

Tabelle 5: Durchschnittliche Sickerwassermengen, Stickstoffausträge und Nitratkonzentrationen im Sickerwasser unterhalb der simulierten landwirtschaftlichen Nutzﬂ ächen.

Graz Leibnitz Unteres Murtal

Fläche in ha 6996,7 7687,8 13615

Düngervariante A

Sickerwasser in mm 246 345 298 von/bis 149 bis 450 205 bis 642 168 bis 500 Stickstoffaustrag in kg/ha 24,6 51,8 47,3 von/bis 1,9 bis 191,6 4,4 bis 181,6 18,2 bis 108,5 Nitratkonzentration in mg/l 39 59 66 von/bis 6 bis 205 8 bis 137 29 bis 135

Düngervariante B

Sickerwasser in mm 246 345 298 von/bis 148 bis 450 205 bis 642 168 bis 500 Stickstoffaustrag in kg/ha 26,6 41,6 36,6 von/bis 2,0 bis 203,3 5,1 bis 160,8 13,3 bis 92,5 Nitratkonzentration in mg/l 42 47 50 von/bis 7 bis 217 9 bis 118 25 bis 109

Düngervariante C

Sickerwasser in mm 247 346 298 von/bis 149 bis 450 206 bis 642 168 bis 500 Stickstoffaustrag in kg/ha 19,4 39,7 35 von/bis 1,6 bis 171,5 3,7 bis 150,6 14,3 bis 87,4 Nitratkonzentration in mg/l 30 45 48 von/bis 6 bis 184 7 bis 114 24 bis 104

C mit 15 % geringerer Stickstoffdüngung lieferte rd. 31 kg/ nachvollzogen als auch Empfehlungen für zukünftige Be- ha. Die höchsten Stickstoffausträge wurden im Leibnitzer wirtschaftungen erarbeitet werden. Feld, die geringsten in der Grazer Region festgestellt. Von den Einﬂ ussparametern abhängig wurden Werte zwischen Literatur 1,6 und 203,3 kg/ha ermittelt. Details können Tabelle 5 BAUMER, O.W., 1989: Predicting Unsaturated Hydraulic Parameters. In: entnommen werden. van GENUCHTEN M.Th., LEIJ F.J.. Indirect Methods for Estimating Aus Stickstoffaustrag und Sickerwassermenge wurden die the Hydraulic Properties of Unsaturated Soils. Proceedings of the Inter- Nitratkonzentrationen unterhalb der Wurzelzone ermittelt. national Workshop on Indirect Methods for Estimating the Hydraulic Für die Düngevariante A wurden 55 mg/l, für Variante B 46 Properties of Unsaturated Soils, October 11-13, Riverside, California. mg/l und für Variante C von 41 mg/l berechnet. Bodenab- BEICHLER, A., A. BERNSTEINER und J. MAßWOHL, 2012: Bewusst- hängig bewegen sich die Werte zwischen 6 und 217 mg/l. seinsbildende Maßnahmen für einen nachhaltigen Grundwasserschutz Die geringsten Konzentrationen konnten im Grazer Feld, die am Beispiel der Feldkapazität als wesentlichen Parameter für die Dün- höchsten im Unteren Murtal festgestellt werden (Tabelle 5). geberatung. In: 3. Umweltökologisches Symposium 2012, 111-116. BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRTSCHAFT: Hyd- Für die Beratungstätigkeit können für alle gewählten rographisches Jahrbuch. Hydrographisches Zentralbüro 1982-1996, Wien. Fruchtfolgen Standortbezogen (bzw. Schlagbezogen) diese BMLFUW, 2013: Auszug aus der Österreichischen Bodenkartierung. Bun- Auswirkungen direkt mit dem betroffenen Landwirt disku- desministerium für Land- und Forstwirtschaft, Bundesforschungs- und tiert und Optimierungen in der Bewirtschaftung gefunden Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft, Wien. werden. QZV Chemie GW, 2010: Verordnung des Bundesministers für Land- und Aus diesen großﬂ ächigen Simulationen dürfen keine Rück- Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft über den guten che- schlüsse für tatsächlich auftretende Messergebnisse (etwa mischen Zustand des Grundwassers (Qualitätszielverordnung Chemie im Grundwasser) geschlossen werden, da die ausgewählten Grundwasser – QZV Chemie GW). Fruchtfolgen nicht den tatsächlichen entsprechen. Für die SHARPLEY, A.N. and J.R. WILLIAMS, (eds), 1990: EPIC-erosion/productivity vorliegenden Fruchtfolgen mit unterschiedlichen Stick- impact calculator, model documentation. US Dep. Agric. Tech. Bull. 1768. stoffgaben sind jedoch Unterschiede in den Erträgen und VAN GENUCHTEN, M.T., 1992: Indirect methods for estimating the hyd- den damit zusammenhängenden Stickstoffausträgen klar zu raulic properties of unsaturated soils. Proceedings of the International sehen. Spezielle Betrachtungen einzelner Fruchtfolgen und Workshop on Indirect Methods for Estimating the Hydraulic Properties Bodenformen in Abhängigkeit der jährlich wechselnden Kli- of Unsaturated Soils, October 11-13 1989, Riverside, Univ. of California. maverhältnisse sind mit Hilfe der vorliegenden Softwarean- WAKONIGG, H., 1978: Witterung und Klima in der Steiermark – Arbeiten wendung jederzeit möglich und können rasch durchgeführt aus dem Institut für Geographie, Graz. werden. Mit Hilfe dieses Beratungswerkzeuges können WILLIAMS, J.R., 1986: Effect of erosion productivity EPIC water erosion sowohl bereits stattgefundene Bewirtschaftungen konkret model. Proc. 4th Fed. Interagency Sediment Conf. Vol. 2 6/1-6/8. LLehr-ehr- uundnd FForschungszentrumorschungszentrum ffürür LLandwirtschaftandwirtschaft 44.. UUmweltökologischesmweltökologisches SSymposiumymposium 22014,014, 105 – 108 RRaumberg-Gumpensteinaumberg-Gumpenstein IISBN:SBN: 978-3-902849-02-1978-3-902849-02-1

Effekte der symbiontischen Stickstoff-Fixierung der Sojabohne Johann Vollmann1* und Peter Schweiger2

Zusammenfassung Summary Die Sojabohne ist zu einer bedeutenden Körnerlegumi- Soybean has become an important grain legume within nose im österreichischen Anbau geworden, wodurch die the Austrian arable crops which raises the question of Frage der symbiontischen Stickstoff-Fixierung von be- symbiotic di-nitrogen fi xation. Therefore, effects of sonderem Interesse ist. Effekte der Stickstoff-Fixierung di-nitrogen fi xation were analyzed in nodulating vs. wurden daher an nodulierenden bzw. nicht nodulie- non-nodulating soybean lines at locations in the east of renden Sojabohnen auf ostösterreichischen Standorten Austria. Results demonstrated that seed protein content analysiert. Dabei zeigte sich, daß neben agronomischen was most affected by di-nitrogen fi xation apart from Merkmalen vor allem der Proteingehalt der Samen durch agronomic characters. In addition, differences in di- die Stickstoff-Fixierung beeinflusst wurde. Darüber nitrogen fi xation could be measured in characters such hinaus führten Unterschiede in der Stickstoff-Fixierung as chlorophyll content or leaf image analysis features zu messbaren Veränderungen in Photosynthese- und which were also correlated to seed protein content. The Blattmerkmalen wie dem Chlorophyllgehalt oder Blatt- percentage of symbiotically fi xed nitrogen out of total Bildanalyse-Merkmalen, die ebenfalls mit dem Protein- nitrogen content was below 50% in most cases, which gehalt korreliert waren und somit zur indirekten Messung affects N balance as well as other environmental effects der Stickstoff-Fixierung dienen könnten. Der Anteil des of soybean cropping. symbiontisch fi xierten am insgesamt aufgenommenen Keywords: seed protein content, nitrogen balance, no- Stickstoff lag zumeist unter 50%, was Auswirkungen dulation auf die N-Bilanz und andere Umweltwirkungen des Sojaanbaus hat. Schlagwörter: Proteingehalt, Stickstoff-Bilanz, Nodu- lation

Einleitung N-Dynamik, N-Bilanz und Vorfruchteffekt gleichermaßen Die Sojabohne (Glycine max [L.] Merr.) wird als die welt- von Bedeutung ist, zumal eine N-Düngung von max. 60 weit wichtigste Körnerleguminose auch in Österreich wieder kg/ha nur unter besonderen Bedingungen empfohlen wird zunehmend angebaut. Betrug die jährliche Anbauﬂ äche vor (BMLFUW 2006) und eine N-Düngung im Rahmen des einem Jahrzehnt noch weniger als 20.000 ha, so ist seit 2008 ÖPUL-Programmes nicht zulässig ist. ein Anstieg der Fläche zu verzeichnen, der im Jahr 2013 Die biologische N2-Fixierung der Sojabohne geschieht bereits 41.919 ha erreichte; von dieser Sojaﬂ äche wurden im in Symbiose mit Bradyrhizobium japonicum ([Kirchner] Jahr 2013 7573 ha unter Biobedingungen angebaut, v.a. im Jordan), wobei eine Beimpfung des Saatgutes beim Anbau Burgenland und in Niederösterreich. Die österreichischen erforderlich ist, um eine Knöllchenbildung zu erreichen. Sojaerträge zeigten sich im Zeitraum 2005-2012 mit 26.0 bis Die Nodulierung und in weiterer Folge die tatsächliche

29.4 dt/ha als vergleichsweise stabil (AMA 2013). Sojaboh- N2-Fixierungsleistung stehen stark mit dem Kohlenstoff- nen enthalten bezogen auf Trockenmasse durchschnittlich haushalt und damit der Photosyntheseleistung in Wech- 40% Protein und 20% Öl und sind vor allem aufgrund dieses selwirkung und werden von zahlreichen Umweltfaktoren hohen Proteingehaltes ein wichtiger Rohstoff sowohl in der (Nitratgehalt des Bodens, Temperatur, Wasserversorgung Lebensmittel- als auch in der Futtermittelindustrie (COBER usw.) beeinﬂ usst (SINCLAIR 2004).Weiter unterscheiden et al. 2009). Nimmt man einen Kornertrag von 3000 kg/ha sich sowohl Sojagenotypen (SANTOS et al. 2013) als auch mit einem Proteingehalt von 40% an, so bedeutet dies einen Bradyrhizobien-Stämme (TORRES et al. 2012) hinsichtlich Proteinertrag von 1200 kg/ha und damit einen rechnerischen ihrer symbiontischen Efﬁ zienz. Daher werden z.B. von

Stickstoffentzug mit der Kornernte von mehr als 190 kg/ SCHIPANSKI et al. (2010) ﬁ xierte Gesamt-N2-Mengen der ha. Für den Biolandbau, aber auch für den konventionellen oberirdischen Biomasse in dem weiten Bereich von 40 bis Landbau stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage nach 224 kg N/ha angegeben, womit der %-Anteil des ﬁ xierten N der Höhe der biologischen N2-Fixierung der Sojabohne, wel- von unter 20 bis über 80% schwankt. Nach SALVAGIOTTI che für Kornertrag, Qualität des Erntegutes (Proteingehalt), et al. (2008) steigt pro kg aufgenommenem N in der oberir-

1 Universität für Bodenkultur Wien, Abt. Pﬂ anzenzüchtung, Konrad Lorenz Str. 24, A-3430 TULLN AN DER DONAU 2 Bioforschung Austria, Esslinger Hauptstraße 132-134, A-1220 WIEN * Ansprechpartner: Dr. Johann Vollmann, [email protected] 106 EEffekteffekte dderer ssymbiontischenymbiontischen SStickstoff-Fixierungtickstoff-Fixierung dderer SSojabohneojabohne dischen Biomasse der Ertrag linear um 13 kg, wobei aber nur etwa 50-60% des N-Bedarfs aus N-Fixierung gedeckt wird. Unter kühleren europäischen Anbaubedingungen und mit frühreifenden Genotypen stammen etwa 30-50% des oberirdischen N aus N2-Fixierung (OBERSON et al. 2007), wobei unter Biobedingungen höhere N-Fixierungsraten als unter konventionellen Anbaubedingungen festgestellt wurden.

Da die biologische N2-Fixierung der Sojabohne sowohl agronomisch als auch umweltökologisch von Interesse ist, werden im Folgenden Ergebnisse vorgestellt, welche verschiedene quantitative Effekte der N-Fixierung unter ös- terreichischen Bedingungen zeigen und damit die Sojabohne insgesamt in diesem Merkmal charakterisieren.

Material und Methoden Unterschiedliche Sojabohnen-Genotypen (Zuchtmaterial) der Reifegruppen 0 bis 000 wurden auf verschiedenen Abbildung 1: Zeitlicher Verlauf des Blatt-Chlorophyllgehaltes Standorten in Ostösterreich in den Versuchsjahren 2006 von nodulierenden und nicht- nodulierenden Sojabohnen- bis 2011 in Feldversuchen analysiert. Zur Darstellung von Linien von der Vorblüte (V5-Stadium) über die Stadien der Vollblüte bis zur beginnenden Kornfüllung (R5-Stadium). Effekten der N2-Fixierung wurden u.a. nah-isogene Familien aus einer Kreuzung verwendet, die eine Aufspaltung im Merkmal Knöllchenbildung zeigte, sodass N -ﬁ xierende 2 klar bestätigt, daß die N2-Fixierung der Sojabohne der am Familien (Genotyp Rj1Rj1) mit solchen ohne Knöllchen- meisten limitierende Einﬂ ussfaktor auf Photosynthese und bildung (Genotyp rj1rj1) verglichen werden konnten. Der die nachfolgenden Ertragsbildungsprozesse ist (SINCLAIR

Chlorophyllgehalt als Maß für N2-fi xierungsabhängiges 2004). Neben den in Tabelle 1 wiedergegebenen Effekten Photosynthesepotential wurde mittels SPAD-Meter bzw. der N2-Fixierung (knöllchenbildend vs. knöllchenlos) auf Bildanalyse erfasst, Samen-Qualitätsmerkmale wie der Blattgröße, Wuchshöhe oder Reifezeit waren besonders Proteingehalt mittels NIR-Spektroskopie, wie bei VOLL- Ertragsmerkmale wie TKG oder Hülsenzahl pro Pfl anze MANN et al. (2011) beschrieben. Zur Bestimmung des durch die N2-Fixierung beeinfl usst, was auch in österrei- tatsächlichen Anteils der N2-Fixierung im oberirdischen chischen Untersuchungen mehrfach gezeigt worden war Aufwuchs wurden 15N/14N-Isotopenverhältnisse (natural (z.B. BLAIMAUER 1991). Wie zu erwarten, wurde auch abundance-Methode, nichtfi xierende Referenzpfl anzen) der Proteingehalt des Erntegutes stark von der N2-Fixierung herangezogen, wie bei SCHWEIGER et al. (2012) im Detail beeinfl usst (Tabelle 1), was insbesondere für die Erfüllung beschrieben. von Qualitätsstandards im Rahmen der Produktion von Speise-Sojabohnen von großer Bedeutung ist. Unterschiede Ergebnisse und Diskussion im Chlorophyllgehalt zur Vollblütezeit bzw. zu damit eng zusammenhängenden Bildanalyse-Parametern waren auch Die biologische N -Fixierung im Vergleich zwischen no- 2 sehr deutlich mit dem Proteingehalt zur Reifezeit korreliert dulierenden und nicht-nodulierenden Sojabohnen-Linien (VOLLMANN et al. 2011). gleichen genetischen Hintergrundes führte zu einer Reihe von Effekten/Unterschieden in der Pfl anzenentwicklung, Die N2-Fixierung und der Proteingehalt der Sojabohne wer- in agronomischen Merkmalen und schließlich in Qualitäts- den neben dem Soja- sowie dem Bradyrhizobium-Genotyp merkmalen des Erntegutes. In Abbildung 1 ist der zeitliche auch von verschiedensten Umweltfaktoren beeinflusst Verlauf des Blattchlorophyllgehaltes über die gesamte (SINCLAR 2004, VOLLMANN et al. 2000), wie auch Blütephase dargestellt: Während vor der Blüte zunächst eine Proteingehalts-Trendkarte eines großen Screening- Versuches mit über 2000 Einzelparzellen zeigt (Abbildung kaum Unterschiede zwischen nodulierenden und damit N2 fi xierenden und nicht-nodulierenden Pfl anzen bestanden, 2). Auch hier bestand ein deutlicher Zusammenhang zwi- nahm der Chlorophyllgehalt der nicht-nodulierenden Li- schen Bildanalysedaten zum Stadium der Vollblüte und dem nien rasch ab (Blätter werden gelb-grün und zeigen damit Proteingehalt (Abbildung 3), was ähnlich einer Ertragskar- Stickstoffmangel an) und die Seneszenz der Blätter setzte tierung auch zu einer Feld-Kartierung der N2-Fixierung früher ein, wogegen nodulierende Linien ihren Chlorophyll- herangezogen werden könnte. gehalt bis zum Stadium der Vollblüte steigern konnten und In verschiedenen Experimenten unter Bedingungen des erst zu Beginn der Kornfüllungsphase wieder reduzierten. Biologischen Landbaues auf Standorten im Weinviertel bzw. Dies bedingt einerseits eine längere Assimilationsphase und dem Marchfeld wurden Kornerträge von nicht-fi xierenden auch insgesamt höhere Assimilationsraten nodulierender Sojabohnen durch Nodulierung um 18-100% erhöht, es Pfl anzen und begründet damit auch höhere Kornerträge, verbesserte sich auch der Harvest-Index (von 38, 44 oder während andererseits durch höheren Chlorophyllgehalt auch 48 auf etwa 51-52%), das TKG und der Samen-Protein- mehr Stickstoff im Rahmen der Chlorophylldegradation zur gehalt (Daten aus SCHWEIGER et al. 2012). Der durch Translokation in das Korn zur Verfügung steht, was einen Bestimmung des 15N/14N-Isotopenverhältnisses gemessene höheren Proteingehalt im Korn ermöglicht. Damit wird auch Anteil des Stickstoffs aus fi xiertem Luftstickstoff lag dabei EEffekteffekte dderer ssymbiontischenymbiontischen SStickstoff-Fixierungtickstoff-Fixierung dderer SSojabohneojabohne 107

Tabelle 1: Effekte der Nodulierung auf Entwicklungs-, Ertrags- und Qualitätsmerkmale im Vergleich zwischen nodulierenden (n=80) und nicht-nodulierenden (n=34) Sojabohnen-Linien.

Nodulationsvariante Signiﬁ kanz

Eigenschaft Rj1 (knöllchenbildend) rj1 (knöllchenlos) (F-Test) Blattgröße (% grüne Pixel) 16.2 12.9 <0.0001 Reifezeit (Tage nach dem 31. Juli) 43.5 38.7 0.0028 Wuchshöhe (cm) 95.2 83.8 0.0003 Hülsenzahl pro Pﬂ anze (n) 18.3 10.5 <0.0001 TKG (g) 176 143 <0.0001 Proteingehalt (g kg-1) 428 352 <0.0001 Ölgehalt (g kg-1) 181 219 <0.0001 Zuckergehalt (g kg-1) 33 39 0.0245

Abbildung 2: Feldkarte von Nachbaranalyse-abgeleiteten Residuen des Proteingehaltes eines Sojabohnen-Einzelrei- henversuches von 2030 (14 Blöcke x 145 Reihen) Einzelreihen Abbildung 3: Beziehung zwischen dem Grün-Wert der RGB- (Gross Enzersdorf, 2009). Bildanalyse eines Google Earth-Satellitenbildes von 2030 Einzelreihen zum Stadium R5 (beginnende Kornfüllung) durchschnittlich zwischen 40 und 52% (20-70% in Einzel- und der Proteingehalts-Residue einer Nachbaranalyse (Gross parzellen) des insgesamt aufgenommenen Stickstoffs. Auf- Enzersdorf, 2009). grund des angeführten Harvestindex ergibt sich aus diesem

fi xierten N2-Anteil somit eine negative oder maximal aus- geglichene N2-Bilanz. Dies wird durch eine Meta-Analyse Literatur zur N2-Fixierung mit über 600 einzelnen Datensätzen be- AMA (Agrar Markt Austria), 2013: Getreide und Ölsaaten in Österreich - stätigt, wonach bei der Sojabohne durchschnittlich 50-60% Anbaufl ächen, Durchschnitts- und Gesamterträge, Marktleistung 2005 bis 2013. AMA, Wien. online: www.ama.at, 3. Dez. 2013. des Stickstoffbedarfs durch N2-Fixierung gedeckt werden (SALVAGIOTTI et al. 2008) und die Sojabohne in 80% BLAIMAUER, J., 1991: Einfl uss unterschiedlicher Saatgut- und Bodenbe- der untersuchten Fälle eine leicht negative N-Bilanz (bis handlungsmethoden mit Knöllchenbakterien auf das Ertragsverhalten -40 kg N / ha) aufweist. Dies und die große Variabilität im in den österreichischen Hauptproduktionsgebieten bei Sojabohne (Gly- Anteil des fi xierten Stickstoffs am Gesamtstickstoffgehalt cine max L. Merr.). Dissertation, Universität für Bodenkultur, Wien. weisen darauf hin, daß Sojabohnen im Vergleich zu anderen BMLFUW (Hrsg.), 2006: Richtlinien für die sachgerechte Düngung. 6. Leguminosen sowohl in ihrem Vorfruchtwert als auch im Aufl age. BMLFUW, Wien. Hinblick auf die Gefahr eines N-Austrages sehr differenziert COBER, E.R., S.R. CIANZIO, V.R. PANTALONE and I. RAJCAN, 2009: betrachtet werden müssen. Soybean. In: J. VOLLMANN und I. RAJCAN (Hrsg.), Oil Crops, Serie: Handbook of Plant Breeding, Vol. 4, 57-90. Springer, New York. Schlussfolgerung OBERSON, A., S. NANZER, C. BOSSHARD, D. DUBOIS, P. MÄDER and E. FROSSARD, 2007: Symbiotic N2 fi xation by soybean in organic Die biologische N2-Fixierung der Sojabohne beeinfl usst and conventional cropping systems estimated by 15N dilution and 15N Wachstums-, Entwicklungs- und Ertragsprozesse. Die Varia- natural abundance. Plant Soil 290, 69-83. bilität der N -Fixierung ist auch aus Photosynthese-Parame- 2 SALVAGIOTTI, F., K.G. CASSMAN, J.E. SPECHT, D.T. WATERS, tern oder dem Proteingehalt des Erntegutes erkennbar, was A. WEISS and A. DOBERMANN, 2008: Nitrogen uptake, fi xation zu Selektions-, Screening- oder Monitoringzwecken ein- and response to fertilizer N in soybeans: A review. Field Crops Res. gesetzt werden könnte. Zur Verbesserung der erwünschten 108, 1-13. Vorfruchtwirkung der Sojabohne sollte aus landwirtschaft- SANTOS, M.P., I.O. GERALDI, A.A. FRANCO GARCIA, N. BOR- licher Sicht versucht werden, die N2-Fixierungsleistung TOLATTO, A. SCHIAVON and M. HUNGRIA, 2013: Mapping of zu verbessern, während aus umweltökologischer Sicht die QTLs associated with biological nitrogen fi xation traits in soybean. Gefahr für einen N-Austrag als zumeist gering erscheint. Hereditas 150, 17-25. 108 EEffekteffekte dderer ssymbiontischenymbiontischen SStickstoff-Fixierungtickstoff-Fixierung dderer SSojabohneojabohne

SCHIPANSKI, M.E., L.E. DRINKWATER and M.P. RUSSELLE, 2010: TORRES, A.R., G. KASCHUK, G.P. SARIDAKIS and M. HUNGRIA, Understanding the variability in soybean nitrogen ﬁ xation across 2012: Genetic variability in Bradyrhizobium japonicum strains agroecosystems. Plant Soil 329, 379-397. nodulating soybean [Glycine max (L.) Merrill]. World J. Microbiol. SCHWEIGER, P., M. HOFER, W. HARTL, W. WANEK and J. VOLL- Biotechnol. 28, 1831-1835.

MANN, 2012: N2 ﬁ xation by organically grown soybean in Central VOLLMANN, J., C.N. FRITZ, H. WAGENTRISTL and P. RUCKEN- Europe: Method of quantiﬁ cation and agronomic effects. Europ. J. BAUER, 2000: Environmental and genetic variation of soybean seed Agron. 41, 11-17. protein content under Central European growing conditions. J. Sci. SINCLAIR, T.R., 2004: Improved carbon and nitrogen assimilation for Food Agric. 80, 1300-1306. increased yield. In: BOERMA, H.R., SPECHT, J.E. (Hrsg.), Soybe- VOLLMANN, J., H. WALTER, T. SATO and P. SCHWEIGER, 2011: Digi- ans: Improvement, Production, and Uses. Series Agronomy, No. 16, tal image analysis and chlorophyll metering for phenotyping the effects third ed. American Society of Agronomy, Madison, WI, pp. 537-568. of nodulation in soybean. Computers Electronics Agric. 75, 190-195.