Steidl_Güstrow 3 - Landesamt für Umwelt, Naturschutz und ...

Wirkung und Effizienz von Dränteichen auf die Reduktion
von Nährstoffeinträgen aus landwirtschaftlichen
Dränsystemen in Gewässer
-Beispiele aus Brandenburg und Vorstellung des Retentionsbeckens Jürgenshagen-
Jörg Steidl 1 , Thomas Kalettka 1 , Volker Ehlert 1 , Jürgen Augustin 2 , Peter Zander 3 , Jovanka Saltzmann 3
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. Müncheberg
1 Institut für Landschaftswasserhaushalt
2 Institut für Landschaftsbiogeochemie
3 Institut für Sozioökonomie
gefördert durch
Güstrow, 20.11.2013

Mögliche Maßnahmen zur Minderung der
Gewässerbelastungen durch Nährstoffe
aus Dränanlagen
gute fachliche Praxis der Landwirtschaft
Rückbau von Dränsystemen??
Reduzierung der Entwässerung auf das
unbedingt notwendige Maß
….
„Dränteiche“
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013

Pilotanlage eines Dränteichs in Brandenburg
34 ha
Anlagenzulauf
Anlage mit Verwallung
Dränteich
Anlagenablauf
Bauausführung: Wasser- und Bodenverband „Stöbber-Erpe“
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013

Dränteich: Zonierung, Prozesse und Messungen zum
Stoffumsatz und -rückhalt
Wasserproben Tellerfalle Dialysesampler Sedimentstecher Vegetation
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013

Gemessene Stickstoffgehalte an den Zu- und Abläufen
(IN, OUT) der Pilotanlagen der Dränteiche T1, T2 und T3
2006 2007 2008 2009
Gesamtstickstoff
T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3
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Stickstoffrückhalt und Wirkungsgrad
an Pilotanlagen der Dränteiche
Pilotanlagen der Dränteiche
Literatur
600
70%
Tanner et al. 2006:
2 Jahr e, Neuseeland, 37°
Kovacic er al. 2000:
[A, B, D], 3 Jahr e, USA, 39°
Kovacic er al. 2006 :
[1,2], 4 Jahr e, USA, 39°
retention Rückhalt in in TN g N g m -2 yr a -1 -1
500
400
300
200
100
0
Teich pond 1 I
retention Rückhalt
efficiency Wirkungsgrad
Teich pond 1 I
Teich pond 2 II
Teich pond 2 II
Teich pond 3 III
Teich pond 3 III
Tanner
Tanner
Kovacic (A)
Kovacic (A)
Kovacic (B)
Kovacic (B)
Kovacic (D)
Kovacic (D)
Kovacic (1)
Kovacic (1)
Kovacic (2)
Kovacic (2)
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Wirkungsgrad
efficiency
T 1 T 2 T 3 Tanner A B D 1 2
Dränung 34 185 15 2,6 15 5 25 2,17 12,1 ha
Dränteich 5277 2095 646 260 600 300 800 1597,2 4005 m²
Flächenverhältnis 1,6% 0,1% 0,4% 1,0% 0,4% 0,6% 0,3% 7,4% 3,3%
Dränfracht 19 3455 212 657 1120 41 886 31 81 kg N m -2 a -2
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Kumulierter Stickstoff-Rückhalt durch teichinterne
Prozesse in den Pilotanlagen
I
II
III
Dränteich
N-Sedimentationsrate
N-Entgasung
(Denitrifikation)
Max. N-
Speicherung in
oberirdischer
Makrophyten-
Biomasse
g m -2 a -1
I 30 4 136
II 96 44 230
III 60 35 285
Dränteich I 2007-2008
Dränteich II 2007-2010
Dränteich III 2006-2010 ohne 2008
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Effizienz des Nährstoffrückhaltes mit Dränteichen
(Kosten-Wirksamkeit)
- Kosten der Dränteiche -
Kosten entstehen beim Bau und den Betrieb eines Dränteiches
Betriebskosten enthalten
bis zu jährlicher teilweiser Entnahme der Biomasse,
mehrjährige teilweise Entnahme der Sedimente
ev. Pachtzins o.ä.
jährliche Gesamtkosten = Betriebskosten + Investitionsabschreibung
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Effizienz des Nährstoffrückhaltes mit Dränteichen
(Kosten-Wirksamkeit)
- Wirksamkeit des Stickstoffrückhaltes mit Dränteichen -
Stickstoffrückhalt = f(Dränfracht)
Stickstoffrückhalt = f(Flächen)
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Effizienz des Stickstoffrückhaltes mit Dränteichen
(Kosten-Wirksamkeit)
A B C D
Anlagenverhältnis % 0,1 0,5 1 1,5
Gesamtkosten €/a 1.088 4.290 8.305 12.321
Fracht
kg/haDF*Jahr
Kosten- Wirksamkeit in
€/kg N
5 23 51 77 98
10 12 26 38 49
15 8 17 26 33
20 6 13 19 24
25 5 10 15 20
30 4 9 13 16
35 3 7 11 14
40 3 6 10 12
45 3 6 9 11
50 2 5 8 10
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Retentionsbecken
Dränteich Jürgenshagen
Dränsystem
Vorteilsfläche =
Dränung =
130 ha
92 ha
HQ10 = 146 ls -1
Teich
Fläche : 3399 .. 4632m²
Tiefe1 : 1,26 .. 1,81m
Tiefe2 : 0,69 .. 1,14m
Volumen : 2656 .. 4828m³
Bauherr: Wasser- und Bodenverband „Warnow-Beke“
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Retentionsbecken
Dränteich Jürgenshagen
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Retentionsbecken
Dränteich Jürgenshagen
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Retentionsbecken
Dränteich Jürgenshagen
Messprogramm
Finanzierung: bis II. Quartal 2015 gesichert
Inhalt:
• Kontinuierliche Erfassung
• Zufluss und Abfluss
• Teichwasserstand und Grundwasserstände
• Niederschlag und Verdunstungsparameter
• tägliche Mischproben aus dem Zufluss- und dem Abflusswasser in der Dränperiode
• Stichproben aus dem Zufluss-, dem Abflusswasser und dem Grundwasser
• Chemische Analysen im Labor des Landesamtes für Umwelt, Naturschutz u. Geologie Mecklenburg-
Vorpommern
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013

Zusammenfassung
Die Untersuchungen wurden über drei bis vier Jahre unmittelbar nach
der Installation an Pilotanlagen durchgeführt.
Die Teichgestaltung aber auch die Nährstofflast aus dem Dränsystem
beeinflussen die Nährstoffrückhalteleistung.
Erste Empfehlungen zur Gestaltung, Unterhaltung und Kosteneffizienz
von Dränteichen wurden erarbeitet ►
Die Erfahrungen aus den Pilotanlagen gingen in die Planung des
Dränteichs Jürgenshagen ein.
www.zalf.de Dränteiche
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013

Schlussfolgerungen
Nährstoffstofffrachten aus Dränsystemen können mit
Dränteichen gemindert werden.
Langzeitbeobachtungen sind für die Sicherung der „ersten“
Erkenntnisse zur Wirkung, zum Management und zur Effizienz
von Dränteichen notwendig.
Untersuchungen der Möglichkeiten von Dränteichen und deren
Wirkungen auf die Wasserbeschaffenheit sind im
Einzugsgebietsmaßstab zur Prüfung der Praxis-Tauglickeit
unerlässlich.
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013

Wirkung und Effizienz von Dränteichen auf die Reduktion von
Nährstoffeinträgen aus landwirtschaftlichen Dränsystemen in Gewässer
jsteidl@zalf.de
Leibniz-Zentrum f ür Agrarlandschaf tsforschung (ZALF) e. V. Steidl et al. Wirkung und Ef f izienz v on Dränteichen Güstr ow, 20.11.2013