DeniDrain - Denitrifikation in der Drainzone

Hintergrund und Zielsetzung

Die Denitrifikation im Boden wird seit über 100 Jahren intensiv untersucht, jedoch beziehen sich bisherige experimentelle Untersuchungen und damit auch die Parametrisierung der Modelle fast ausschließlich auf die durchwurzelte Zone. Daher bestehen bei der Quantifizierung des Nitratabbaus in der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb des Wurzelraums (Drainzone) noch große Unsicherheiten. Wie stark diese Zone den Nitrateintrag ins Grundwasser verringern kann wird kontrovers diskutiert. Bisherige Untersuchungen zeigen deutlich Unterschiede zwischen der Denitrifikation im Oberboden und der Denitrifikation in der Drainzone, was die Übertragbarkeit von Ergebnissen und Modellen aus dem Oberboden auf die Drainzone in Frage stellt. Die Denitrifikationsverluste in Form von Lachgas (N₂O) und molekularen Stickstoff (N₂) sind bisher wenig untersucht.

Das Ziel dieses Verbundvorhabens ist die quantitative Bestimmung der Minderung von Nitrateinträgen in das Grundwasser durch den Abbau von Nitrat durch Denitrifikation in der Drainzone.

Zielgruppe

Wissenschaft, regulierende Behörden, Landwirtschaftliche Beratung, Landwirtschaftliche Praxis

Vorgehensweise

Das Verbundprojekt gliedert sich in mehrere Teilschritte. Im ersten Schritt werden typische Standorte in Deutschland anhand der für die Denitrifikation wichtigen biogeochemischen Bedingungen in der Dränzonen mittels Karten und Informationssystemen ermittelt. Im zweiten Schritt werden an diesen Standorten Bodenmonolithe entnommen und charakterisiert. Mittels ¹⁵N-Helium-Inkubationsmethode werden an diesen Monolithen die aktuellen Denitrifikationsraten (N₂O und N₂ Emissionen) und ihr Nitrat-Auswaschungspotential bestimmt. An weiteren Monolithen werden Steuerungsfaktoren der Denitrifikation umfassend untersucht. Die gewonnenen Daten werden genutzt, um auf Basis bereits vorhandener Modelle für den Oberboden eine standortdifferenzierende Bewertung der Denitrifikation in der Drainzone und eine Regionalisierung vornehmen zu können.

Unsere Forschungsfragen

• In welcher Größenordnung bewegen sie typische Denitrifikationsraten in der Drainzone und welchen Effekt hat der Standort?
• Welche Bedeutung hat die Denitrifikation in der Drainzone im Hinblick auf indirekte N₂O-Emissionen und wie variabel ist das N₂O/N₂ Verhältnis?
• Welchen Einfluss haben einzelne Steuerungsgrößen auf die Denitrifikationsverluste?
• Lassen sich mathematische Modellansätze für die Abschätzung der Denitrifikation im Oberboden auf die Dränzone übertragen?
• Welche Vorschläge lassen sich aus den Mess- und Modellergebnissen für den Grundwasser- und den Klimaschutz hinsichtlich der Minderung von Nitrateintrag bzw. N₂O-Emissionen ableiten?

Links und Downloads

Projektvorstellung bei der BGR (externer Link)