1.2.02 Untersuchung an Rhein und Ems – Managementsysteme für die Wasserqualität in Flusseinzugsgebieten

Flüsse sind zentraler Bestandteil des Wasserkreislaufs. Um diese Funktion nachhaltig zu gewährleisten, müssen sie unter anderem vor Stoffeinträgen geschützt werden. Dieser Sicherungsaufgabe hat sich die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL Wasserrahmenrichtlinie der Europäischen Gemeinschaft, vgl. EU-Wasserrahmenrichtlinie. ) mit der Forderung nach einer entsprechenden Umweltgestaltung verschrieben. Im Projekt REGFLUD hat ein interdisziplinäres Team diese Anforderungen aufgegriffen und sich wissenschaftlich mit dem systematischen Management regionaler Flusseinzugsgebiete befasst. Am Beispiel der Flüsse Rhein und Ems untersuchten die Experten Maßnahmen der Landwirtschaft zur Verbesserung der Wasserqualität.

Deutsche Gewässer sind heute weniger mit Nährstoffen belastet als früher; sie sind in den vergangenen Jahrzehnten erheblich sauberer geworden. Zu dieser positiven Entwicklung haben in erster Linie eine verbesserte Abwasserreinigung und eine verringerte Verwendung von Phosphaten in Waschmitteln beigetragen. Trotz dieser bisher erreichten Erfolge im Gewässerschutz sind aber nach wie vor große Teile der Gewässer mehr oder weniger stark mit Nährstoffen belastet. Ein Großteil der Nährstoffe in Flüssen stammt aus diffusen – also nicht genau lokalisierbaren – Quellen, insbesondere aus der Landwirtschaft. Durch die landwirtschaftliche Produktion werden Stickstoff und Phosphor eingetragen, die dann den ökologischen Zustand und die Nutzbarkeit des Wassers und der Meere beeinflussen. Um den Zustand der Gewässer weiter zu verbessern, verlangt die EU-Wasserrahmenrichtlinie Die Richtlinie 2000/60/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Oktober 2000 „zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik“ – Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) – bildet den Ordnungsrahmen zum Schutz aller Gewässer. Vorrangiges Ziel ist die Herstellung eines „guten Zustands“ der Gewässer. Die WRRL verfolgt einen flächenhaften, flussgebietsweiten Ansatz, der alle signifikanten Belastungen im Einzugsgebiet der Gewässer erfasst und ihre Auswirkungen auf die Gewässer bewertet. aus dem Jahr 2000 Managementsysteme für alle Flusseinzugsgebiete einzurichten.

Neue Anforderungen

Viele für Gewässernutzung und -schutz verantwortliche staatliche Stellen betreten Neuland, wenn sie sich mit diffusen Nährstoffeinträgen befassen. Anders als bei punktuellen Einträgen lassen sich hier weder Verursacher noch Wirkung eindeutig identifizieren. Das liegt vor allem an den unterschiedlichen naturräumlichen Verhältnissen wie Wasserhaushalt und Bodenbeschaffenheit, die Transport, Bindung und Abbau der Nährstoffe im Untergrund und im Grundwasser beeinflussen. In vielen Fällen fehlen den Behörden die Instrumente und Methoden, um über effiziente Strategien oder Maßnahmen zur Reduzierung der diffusen Gewässerbelastung durch die Landwirtschaft zu entscheiden.

Unterschiedliche Untersuchungsregionen

Hier setzte das vom BMBF geförderte Verbundprojekt „Management regionaler Flusseinzugsgebiete in Deutschland (REGFLUD) – Rahmenbedingungen und Politikoptionen bei diffusen Nährstoffeinträgen (Stickstoff und Phosphor) der Landwirtschaft“ an. Ziel war es, wissenschaftliche Methoden zu erarbeiten, mit deren Hilfe sich effiziente Maßnahmen zur Reduktion diffuser Nährstoffeinträge der Landwirtschaft in Flusseinzugsgebieten ermitteln lassen. Die Untersuchungen zwischen Juli 2001 und Oktober 2005 konzentrierten sich exemplarisch auf zwei Flusseinzugsgebiete: ein Teileinzugsgebiet des Rheins zwischen den Nebenflüssen Sieg, Erft, Wupper und Ruhr und das gesamte Einzugsgebiet Teil der Erdoberfläche, von dem aus Wasser einem bestimmten Gewässerabschnitt zufließt. Es wird zwischen oberirdischem und unterirdischem Einzugsgebiet unterschieden. Die Wasserscheide markiert die Grenze des Einzugsgebiets. der Ems. Die Untersuchungsregionen unterscheiden sich sowohl in Bezug auf die landwirtschaftliche Nutzung als auch durch die Standortbedingungen.

Kopplung von Systemen und Modellen

Den Schwerpunkt des REGFLUD-Projekts bildete die Kopplung des „Regionalisierten Agrar- und Umweltinformationssystems“ (RAUMIS) für Deutschland mit den hydrologischen Modellen GROWA98 und WEKU. Mit RAUMIS können regionale Auswirkungen unterschiedlicher agrar- und agrarumweltpolitischer Maßnahmen auf landwirtschaftliche Landnutzung, Produktion und Einkommen sowie diverse Agrar-Umweltbeziehungen, wie beispielsweise die landwirtschaftlichen Nährstoffüberschüsse, analysiert werden. Die Modelle GROWA und WEKU bilden auf dieser Basis – unter Berücksichtigung vielfältiger Standortbedingungen wie Boden, Klima und Geländeform – den Nährstoffeintrag in Gewässer flächendifferenziert ab. Die Ableitung effizienter Maßnahmen zur Reduktion von Stickstoffeinträgen aus der Landwirtschaft mithilfe des Modellverbunds wurde beispielhaft an einer Stickstoffsteuer sowie einer Begrenzung der Viehbesatzdichte getestet.

Maßgeschneiderte Maßnahmen notwendig

Die Modellergebnisse zeigen, dass durch die unterschiedlichen regionalen Standorteigenschaften sehr unterschiedlich Anteile der Stickstoffbilanzüberschüsse aus der Landwirtschaft in Grund- und Oberflächengewässer eingetragen werden. Die nachgewiesenen, räumlich stark voneinander abweichenden Auswirkungen einer Stickstoffsteuer und einer Limitierung der Viehbesatzdichte auf die Stickstoffausträge dokumentieren, dass nur auf die jeweilige Region zugeschnittene Maßnahmen zu einer nachhaltigen Lösung des Nitratproblems beitragen können. Die integrierte Betrachtung der Standorteigenschaften und der komplexen Wechselwirkungen durch den Modellverbund ermöglicht es, effizientere Gewässerschutzmaßnahmen zu entwickeln.

Schritt in die Praxis

Im Rahmen des von Bund und Anrainerländern getragenen Pilotprojekts AGRUM-Weser werden weitere regionale Lösungen mit dem REGFLUD-Ansatz entwickelt. Dazu wird der Verbund um das Modell MONERIS erweitert, das alle relevanten Eintragspfade berücksichtigt. In Zusammenarbeit mit den für die WRRL Wasserrahmenrichtlinie der Europäischen Gemeinschaft, vgl. EU-Wasserrahmenrichtlinie. zuständigen Akteuren im Flusseinzugsgebiet der Weser werden zusätzlich länderspezifische Vorgehensweisen berücksichtigt. Das Ziel ist, operationelle Maßnahmen zur Reduzierung diffuser Nährstoffeinträge der Landwirtschaft hinsichtlich ihrer Auswirkungen zu analysieren und zu bewerten. Damit hat das Forschungsvorhaben REGFLUD den entscheidenden Schritt in die Praxis getan.

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1.2.03 Verbundprojekt SEDYMO

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1.2.01 Flussbewirtschaftung im Elbegebiet