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Anja Herkner
Institut für Ländliche Räume

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Räumlich differenzierte Analysen zum landwirtschaftlichen Gewässerschutz

Projekt

Landwirtschaftlicher Gewässerschutz (c) aid infodienst/Peter Meyer
Die Verbesserung der Gewässerqualität ist ein wichtiges gesellschaftliches Ziel (© aid infodienst/Peter Meyer)

Analyse von Agrar- und Umweltmaßahmen im Bereich des landwirtschaftlichen Gewässerschutzes vor dem Hintergrund der EU-Wasserrahmenrichtlinie

Diffuse Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft sind ein wesentlicher Grund dafür, dass die Ziele der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) für die Gewässerqualität in vielen Regionen Deutschlands voraussichtlich verfehlt werden. In verschiedenen „AGRUM-Teilprojekten“ untersuchen wir Maßnahmen des landwirtschaftlichen Gewässerschutzes mit Hilfe eines agrarökonomischen und hydrologischen Modellverbundes und bewerten, inwiefern und zu welchen Kosten sie helfen, die Gewässerqualitätsziele zu erreichen. Die verschiedenen „AGRUM-Teilprojekte“ nutzen die gleichen Modellansätze und gehen sehr ähnlich vor, unterscheiden sich aber hinsichtlich der Untersuchungsregion, der Laufzeit und der Auftraggeber.

Hintergrund und Zielsetzung

Der Gewässerzustand hat sich nach Einschätzungen von Experten in den vergangen Jahrzehnten deutlich verbessert. Dennoch sind weitere Anstrengungen notwendig, um die festgelegten Gewässerschutzziele erreichen zu können.

Insbesondere beim Grundwasser ist die Belastung aus diffusen Quellen bedeutend.

Die Bestandsaufnahme in der Flussgebietseinheit Weser ergab, dass nur 19 % der Oberflächenwasserkörper in gutem Zustand sind bzw. diesen wahrscheinlich erreichen werden. Hauptgrund dafür, dass Zielwerte überschritten werden, sind zumeist Nährstoffeinträge aus landwirtschaftlich genutzten Flächen. Die Wasserbewirtschaftung in der Flussgebietseinheit Weser wird daher vordringlich die Einträge landwirtschaftlicher Nährstoffe reduzieren müssen.

Übergeordnetes Ziel des Projektes ist es, dafür einen für die gesamte Flussgebietseinheit universell verwendbaren Modellansatz zur Bewertung und Analyse zu entwickeln. So unterstützt es einen länderübergreifend koordinierten Bewirtschaftungsplan und das zugehörige Programm an Maßnahmen. Mit diesem Ansatz führen wir modellgestützt integrative Analysen des Status Quo und von Maßnahmen durch. Wir berücksichtigen dabei alle wesentlichen naturwissenschaftlichen und sozioökonomischen Einflussfaktoren. Auf dieser Grundlage entwickeln wir Strategien bzw. wie von der WRRL gefordert, Maßnahmenprogramme für einen nachhaltigen (landwirtschaftlichen) Gewässerschutz.

Zielgruppe

politische Entscheidungsträger (Bund, Länder, Bezirksregierung); Landwirtschaftskammern, landwirtschaftliche Betriebsleiter, Umweltverbände, Bauernverband, interessierte Fachöffentlichkeit

Vorgehensweise

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, sehen wir folgende Arbeitsschritte vor:

  • Zusammenführen, Aktualisieren und Harmonisieren einer einheitlichen Datengrundlage für die jeweilige Flussgebietseinheit.
  • Kopplung des Regionalisierten Agrar- und UmweltInformationsSystems für Deutschland RAUMIS {Link: RAUMIS im Modellverbund} mit dem großräumigen Wasserhaushaltsmodell GROWA und dem hydrogeologischen Modell WEKU sowie dem Modell MONERIS (MOdelling Nutrient Emissions in River Systems).
  • Durchführen modellgestützter Analysen der ex-post-Entwicklung und des Ist-Zustandes.
  • Durchführen modellgestützter Wirkungsanalysen von mit Experten abgestimmten Szenarien und Maßnahmen zur Reduktion der Belastung der Oberflächengewässer und des Grundwassers durch diffuse Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft.

Dabei sind soziale und ökonomische Folgen für den landwirtschaftlichen Sektor (Einkommen und Arbeitsplätze) zu berücksichtigen, ebenso diskutieren wir die Modellergebnisse mit den Experten aus den Anrainerländern der Flussgebietseinheit Weser.

Daten und Methoden

Als Datengrundlage wurden agrarstatistische Daten sowie Daten folgender Erhebungen genutzt:

InVeKos (Integriertes Verwaltungs- und Kontrollsystem), Düngemittelhandel, landwirtschaftliche Gesamtrechnung, Daten zum Klima,zur Topgraphie, zur Bodenbedeckung, zur Gewässergüte, zu den Grund- und Oberflächenwasserkörpern und Boden- und hydrogeologische Parameter.

Für die Analysen im AGRUM-Weser-Projekt entwickeln wir einen interdisziplinären Modellverbund, bestehend aus dem regionalisierten agrarökonomischen Modell RAUMIS, den hydrologischen/hydrogeologischen Modellen GROWA/WEKU und dem Nährstoffemissionsmodell MONERIS weiterund wenden ihn an.

Ergebnisse

Mit der Kopplung der Modelle RAUMIS, GROWA, DENUZ/WEKU und MONERIS ist es uns gelungen, einen Modellverbund zu schaffen, der geeignet ist, die Nährstoffsituation eines gesamten Flusseinzugsgebietes realitätsnah und differenziert – sowohl bezüglich großer Flächen als auch nach Eintragspfaden– abzubilden und notwendige Handlungen sowie entsprechende Handlungsoptionen zu analysieren. Wir haben dabei sichergestellt, dass die Modelle sich (bei verfügbarer Datengrundlage) relativ leicht auf andere Flusseinzugsgebiete übertragen lassen. Darüber hinaus ist der Modellverbund geeignet, die Maßnahmenprogramme der Einzugsgebiete analytisch zu begleiten.

In den vergangenen 15 Jahren konnten wir beobachten, wie  Nährstoffbilanzüberschüsse reduziert werden. Das wird sich nach den Modellrechnungen auch bis 2015 fortsetzen. Abhängig von den Verweilzeiten der Nährstoffe im Boden- und Grundwassersystem kann der Zeitpunkt messbarer Verbesserungen gleichwohl regional sehr unterschiedlich sein. In einer Projektion bis zum Jahr 2015 unter Status-quo-Bedingungen (Baseline) für die beiden untersuchten Nährstoffe Stickstoff und Phosphorwerden allerdings weder die Ziele für das Grundwasser noch für die Oberflächengewässer erreicht, wenn man verzögerte Wirkungen berücksichtigt.

Links und Downloads

Im Rahmen dieses Dachprojektes sind folgende weitere Projekte verortet:

AGRUM Plus Weser

AGRUM Schleswig-Holstein

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner


Geldgeber

  • Bundesland Freistaat Thüringen
    (national, öffentlich)
  • Bundesland Hessen
    (national, öffentlich)
  • Bundesland Niedersachsen
    (national, öffentlich)
  • Bundesland Nordrhein-Westfalen (NRW)
    (national, öffentlich)
  • Bundesland Sachsen-Anhalt
    (national, öffentlich)
  • Bundesland Schleswig-Holstein
    (national, öffentlich)
  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

10.2005 - 12.2014

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen zum Projekt

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  1. Heidecke C, Hirt U, Kreins P, Kuhr P, Kunkel R, Mahnkopf J, Schott M, Tetzlaff B, Venohr M, Wagner A, Wendland F (2015) Endbericht zum Forschungsprojekt "Entwicklung eines Instrumentes für ein flussgebietsweites Nährstoffmanagement in der Flussgebietseinheit Weser" AGRUM+-Weser. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, 380 p, Thünen Rep 21, DOI:10.3220/REP_21_2015
    PDF Dokument (nicht barrierefrei) 9537 KB
  2. Gömann H, Kreins P, Heidecke C (2013) Lösungsansätze für den landwirtschaftlichen Gewässerschutz : Nährstoffsituation des Flusseinzugsgebietes Weser. Arch DLG 107:91-106
  3. Kuhr P, Haider J, Kreins P, Kunkel R, Tetzlaff B, Vereecken H, Wendland F (2013) Model based assessment of nitrate pollution of water resources on a Federal State Level for the dimensioning of agro-environmental reduction stategies : the North Rhine-Westphalia (Germany) case study. Water Resources Manag 27(3):885-909, doi:10.1007/s11269-012-0221-z
  4. Hirt U, Kreins P, Kuhn U, Mahnkopf J, Venohr M, Wendland F (2012) Management options to reduce future nitrogen emissions into rivers: A case study of the Weser river basin, Germany. Agric Water Manag 115:118-131, doi:10.1016/j.agwat.2012.08.005
  5. Kreins P, Heidecke C, Gömann H, Hirt U, Wendland F (2011) Möglichkeiten und Grenzen der wissenschaftlichen Politikanalyse zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie - Anwendung eines hydroökonomischen Modellverbundes für das Weser Einzugsgebiet. Schr Gesellsch Wirtsch Sozialwiss Landbaues 46:325-335

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