Elmar Schlecker Aufbau eines Landschafts-Informationssystems und landwirtschaftliche Gewässerschutzberatung im Einzugsgebiet der Seefelder Aach Culterra Schriftenreihe 37 des Instituts für Landespflege der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg 2004 Die Deutsche Bibliothek – CIP-Einheitsaufnahme Schlecker, Elmar Aufbau eines Landschafts-Informationssystems und landwirtschaftliche Gewässerschutzberatung im Einzugsgebiet der Seefelder Aach Freiburg i. Br.: Institut für Landespflege, 2004 (Culterra 37) ISSN 1435-8506 ISBN 3-933390-24-9 Bezugsadesse: Institut für Landespflege Albert-Ludwigs-Universität Sekretariat 79085 Freiburg © Verlag des Instituts für Landespflege der Universität Freiburg, Prof. Dr. Werner Konold Tennenbacher Str. 4, 79106 Freiburg im Breisgau Alle Rechte vorbehalten; dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und Einspeicherung in elektronische Datenverarbeitungssysteme. Vorwort und Danksagung Den Mitgliedern des Facharbeitskreises „Koordinierung Seefelder Aach“ und Die vorliegende Arbeit entstand im des Arbeitskreises „Diffuse Belastungen Rahmen des Projektes „Integrierter aus der Landwirtschaft“ danke ich für Gewässerschutz im Einzugsgebiet der die konstruktive Zusammenarbeit. Seefelder Aach“ am Institut für Landes- Die Erstellung dieser Arbeit wurde pflege der Albert-Ludwigs-Universität durch die freundliche Unterstützung Freiburg. zahlreicher Institutionen ermöglicht. Herrn Prof. Dr. Werner Konold danke Für die Bereitstellung von Daten danke ich ganz besonders für die Überlassung ich der Landesanstalt für Umweltschutz des Themas, für die wissenschaftliche Baden-Württemberg, dem Landesver- Betreuung und die vielen fachlichen messungsamt, der Gewässerdirektion Ratschläge sowie für die Übernahme Donau/Bodensee – Bereich Ravens- des Referates. burg, den Finanzämtern in Überlingen Herrn Prof. Dr. Rainer Glawion danke und Sigmaringen, dem Entwicklungs- ich für die Übernahme des Korreferates. und Betreuungszentrum für Infor- mations- und Kommunikationstechnik Die angenehme und freundliche Art (EBZI) des Ministeriums für Ernährung meiner Kolleginnen und Kollegen am und Ländlichen Raum beim Landesamt Institut für Landespflege hat dazu für Flurneuordnung und Landent- beigetragen, dass auch ich als einge- wicklung und dem Deutschen Wetter- fleischter „Oberschwob“ eine sehr dienst. schöne Zeit in Freiburg verbringen konnte. Frau Diplom-Forstwirtin Das dieser Dissertation zugrundliegende Bettina Burkart sei an dieser Stelle ganz Forschungsprojekt wurde vom Mini- besonders Dank gesagt für die präzise sterium für Umwelt und Verkehr Durchsicht des Manuskriptes. Baden-Württemberg finanziert. Die Beratungsstelle war im Amt für Ein ganz großes Dankeschön gilt Landwirtschaft, Landschafts- und meiner Freundin Sarah Stemmer und Bodenkultur Markdorf angesiedelt. Für meinen Eltern für Ihre persönliche und die freundliche Aufnahme und die drei liebevolle Unterstützung. angenehmen Jahre im Landwirtschafts- amt danke ich allen Kolleginnen und Elmar Schlecker Kollegen. Ganz besonders danke ich Herrn Dr. Dieter Eberhard und den Freiburg i.Br. im März 2004 Landwirten des Arbeitskreises „ge- wässerschonende Landbewirtschaftung“ für die freundschaftliche und ertrag- reiche Zusammenarbeit. Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung.............................................................................................. 1 2 Beschreibung des Einzugsgebietes der Seefelder Aach...................... 4 2.1 Geographische Lage und naturräumliche Gliederung .....................................4 2.2 Klima......................................................................................................................7 2.3 Topographie ..........................................................................................................8 2.4 Geologie.................................................................................................................9 2.5 Pedologie .............................................................................................................11 2.6 Landnutzung .......................................................................................................13 2.7 Agrarstruktur und Folgen der intensiven Landnutzung ................................15 3 Stand des Wissens................................................................................18 3.1 Charakterisierung gewässergüterelevanter Stoffe ...........................................18 3.1.1 Stickstoff..............................................................................................................18 3.1.2 Phosphor .............................................................................................................19 3.1.3 Sonstige gewässergüterelevante Stoffe.............................................................20 3.2 Nährstoffeinträge in Gewässer aus der Land(wirt)schaft..............................24 3.2.1 Herkunft der Nährstoffeinträge und deren langzeitige Veränderung..........24 3.2.2 Charakterisierung der Nährstoffformen und deren Wirkung in Gewässerökosystemen .......................................................................................27 3.2.3 Ursachen landwirtschaftlicher Nährstoffeinträge und Maßnahmen aus der Pflanzenproduktion zu ihrer Verringerung........................................30 3.3 Landschafts-Informationssysteme und –modellierung..................................35 3.3.1 Begriffsbestimmungen .......................................................................................35 3.3.2 Landschaftsmodelle in der Umweltplanung....................................................36 3.3.3 Probleme und Unsicherheitsbereiche in der Landschaftsmodellierung ......38 3.3.4 Lösungsansätze einer praktischen Landschaftsmodellierung........................41 3.4 Methodische Ansätze zur Beschreibung der Bodenerosion .........................42 3.4.1 Bodenerosion durch Wasser .............................................................................42 3.4.2 Typisierung von Bodenerosionsmodellen .......................................................42 3.4.3 Empirische Modelle ...........................................................................................44 3.4.4 Deterministisch-analytische Modelle................................................................45 3.4.5 Deterministisch-numerische Modelle ..............................................................46 3.5 Methodische Ansätze zur Beschreibung der Auswaschungsgefahr von Nitrat ............................................................................................................47 3.5.1 Nitratauswaschung .............................................................................................47 3.5.2 Eigenschaften von Modellen zur Beschreibung der Auswaschungsgefahr von Nitrat.......................................................................47 3.5.3 Wasserhaushaltsmodelle ....................................................................................47 3.5.4 Modelle zur Simulation der Stickstoffdynamik...............................................48 Inhaltsverzeichnis II 3.5.5 Bilanzierungsmethoden ..................................................................................... 48 3.6 Landwirtschaftliche Beratung und Gewässerschutz...................................... 50 3.6.1 Ziele, Definition und Abgrenzung von Landwirtschaftlicher Beratung ..... 50 3.6.2 Integration des Gewässerschutzes in die Landwirtschaftliche Beratung .... 50 3.6.3 Probleme der gewässerschutzbezogenen, landwirtschaftlichen Beratung .. 51 3.6.4 Neue Ansätze der landwirtschaftlichen Beratung.......................................... 53 4 Rahmenbedingungen für den Gewässerschutz in der Landwirtschaft.......................................................................... 55 4.1 Internationale Abkommen und rechtliche Regelungen................................. 55 4.2 „Ordnungsgemäße Landwirtschaft“ und „gute fachliche Praxis“ ............... 61 4.3 Ökonomische Anreizprogramme..................................................................... 66 5 Aufbau des Landschafts-Informationssystems Seefelder Aach ........ 69 5.1 Allgemeines......................................................................................................... 69 5.2 Modellformulierung – Bodenerosion durch Wasser...................................... 71 5.3 Modellformulierung – Nitrataustrag mit dem Sickerwasser ......................... 75 5.4 Eingangsdaten..................................................................................................... 80 5.5 Regionalisierung von Geodaten ....................................................................... 87 6 GIS-gestützte Abschätzung des Bodenabtrages................................ 89 6.1 Integration der Daten in das Landschafts-Informationssystem................... 89 6.2 Ergebnisse........................................................................................................... 95 6.3 Fazit....................................................................................................................114 7 GIS-gestützte Abschätzung der Nitratauswaschung ....................... 115 7.1 Integration der Daten in das Landschafts-Informationssystem.................115 7.2 Ergebnisse.........................................................................................................121 7.3 Fazit....................................................................................................................134