Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Seit 2018 haben sich in der Region Celle die Auswirkungen des Klimawandels auf die Grundwasserneubildung und Grundwasserstände deutlich gezeigt. Grundwasserabhängige Biotope (Fließgewässer und Landökosysteme) sind in eine extreme Stresssituation geraten. Damit hat sich die Konkurrenzsituation mit Grundwassernutzern und hier insbesondere auch mit der Feldberegnung zugespitzt. Um diese Konkurrenzsituation zu entschärfen, wollen die Flächennutzer und Bewirtschafter in diesem Projekt gestalterisch behutsam im Sinne eines nachhaltigen Managements eingreifen. Immer dort, wo es konfliktfrei möglich ist, soll das anfallende Oberflächenwasser vor Ort zurückgehalten und möglichst dem Grundwasser zugeführt werden. Durch die Rückhaltung von Wasser in sommertrockenen Gräben soll der Oberflächenabfluss reduziert, die Grundwasserneubildung erhöht und der Grundwasserstand ausgeglichener werden. Zudem sollen die Phasen von Grundwasser-Tiefstständen verkürzt werden mit den sich daraus ergebenen positiven Effekten für Feuchtbiotope, Basisabfluss in Fließgewässern etc. sowie für weitere Grundwassernutzer. Damit wird einerseits der Landschaftswasserhaushalt gestützt und andererseits der für Grundwasserentnahmen verfügbare Vorrat erhöht. Durch das Pilotprojekt sollen die konkreten örtlichen Zusammenhänge der Wasserhaushaltskomponenten (Oberflächenabfluss, Grundwasserneubildung, Verdunstung) transparent gemacht und deutlich dargestellt werden. Es wird aufgezeigt, wie mit einfachen technischen Mitteln den Änderungen, die sich aus dem Klimawandel ergeben, entgegengesteuert werden kann. Geplant sind dafür eine Vielzahl von kleinen und kleinsten Maßnahmen in den örtlichen Grabensystemen. Diese verhältnismäßig kleinen Maßnahmen werden durch ein Monitoring (hydrogeologisch, hydrologisch, bodenkundlich, naturschutzfachlich) begleitet, in dem an jeder Maßnahme regelmäßig qualitativ deren Wirksamkeit - individuell an die jeweilige Situation angepasst - überprüft werden soll. An ausgewählten Maßnahmen finden zusätzlich Grundwasser- und Oberflächenwasserstandsmessungen statt, um die Effekte auch quantitativ einschätzen zu können. - Aus Betroffenen Beteiligte machen!?. Dieser Ansatz bedeutet, dass Landwirte ein Teil der vorgeschlagenen Lösungsstrategie für die Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels sind. Das Pilotprojekt soll Landwirten eine Möglichkeit geben, aktiv am Lösungsweg mit zu wirken. Vorgesehen ist es, an landwirtschaftlichen Entwässerungsgräben (Gräben 3. Ordnung, die in den letzten Jahren sommertrockenfallend waren) Staustufen zu installieren, um dadurch einen Wasser-rückhalt und weitergehend auch die Versickerung des Niederschlagswassers ins Grundwasser zu ermöglichen. Als technische Maßnahmen sind geplant: - temporäres Setzen und Betreiben von kleinen Stauanlagen (z. B. einfache Holzbohlenwehre) in Gräben ? i. d. R. in den Wintermonaten und abhängig von der Flächenbewirtschaftung auch darüber hinaus (bis zu ganzjährig) und ggf. Veränderung der Stauhöhe oder - Reduzieren der Unterhaltung (komplett oder in Teilen) in Gräben oder - Anheben von Grabensohlen oder - Rückbau (vollständig oder in Teilen) von Gräben.
Die Karte zeigt den mittleren potentiellen Bodenwasservorrat (in %nFK) in der Vegetationsperiode (April – September) für die Dekade 1971-1980 berechnet mit dem Bodenwasserhaushaltsmodell BOWAB (für 0 – 60 cm). Für die Pflanzen ist die Wasserverfügbarkeit im Boden ein zentrales Element für das Wachstum. Diese Verfügbarkeit von Bodenwasser hängt von der Bodenart und der Menge des im Boden gespeicherten Wassers ab. Wobei letztere maßgeblich vom Niederschlag und der Temperatur (bzw. Verdunstung) beeinflusst wird. Das für Pflanzen nutzbare Bodenwasser wird als Prozent der nutzbaren Feldkapazität (%nFK) angegeben. Ein Wert von 100% nFK oder mehr bedeutet die Speicherfähigkeit des Bodens für pflanzenverfügbares Wasser erreicht ist. Ab etwa 40 % nFK wird eine Beregnung von Ackerkulturen empfohlen, um einen optimalen Ertrag erzielen zu können.
Als Grundwasser bezeichnet man das unterirdische Wasser in der Sättigungszone, das in unmittelbarer Berührung mit dem Boden oder dem Untergrund steht. Grundwasser führende Schichten nennt man Grundwasserleiter. Je nach geologischen Verhältnissen können ein oder mehrere Grundwasserstockwerke übereinander liegen, deren einzelne Grundwasserleiter jeweils durch zwischengelagerte undurchlässige Schichten voneinander getrennt sind. Das Grundwasser ist durch die als Filtersystem wirkenden Deckschichten vor Verunreinigungen gut geschützt. Dennoch besteht eine Gefährdung auch tiefer gelegener Grundwasservorkommen durch andauernde Schadstoffeinträge, die z. B. aus Luftverschmutzungen, übermäßiger Ausbringung von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln oder aus Altlasten stammen können. Zum Schutz dieses Trinkwassers müssen die Grundwasservorkommen erkundet, bewertet und ständig überwacht werden. Das Entnehmen von Grundwasser ist grundsätzlich erlaubnispflichtig. Dies gilt auch für zeitlich begrenzte Bauwasserhaltungen.
Beregnungsflächen für die Feldberegnung im Landkreis Nienburg/Weser. Zeigt die Abgrenzung der landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Flächen, die zur Deckung des Wasserbedarfes beregnet werden.
Standorte von Beregnungsbrunnen für die Feldberegnung im Landkreis Nienburg/Weser. Vor allem auf Standorten mit leichten Böden kann es während der Vegetationsperiode bei defizitären Niederschlagsverhältnissen erforderlich werden, zur Qualitäts- und Ertragssicherung der angebauten Feldfrüchte eine Beregnungsanlage einsetzen zu müssen. Neben der Beregnung zu Trockenzeiten kann bei bestimmten Sonderkulturen im Frühjahr der Einsatz einer Frostschutzberegnung als Maßnahme des Pflanzenschutzes erforderlich werden.
Die mathematische Beschreibung des Kapillarpotentials als Funktion des Ortes an mehrschichtigen Boeden geht von der Bedingung aus, dass an den Schichtgrenzen in den sich beruehrenden Boeden das Kapillarpotential gleich sein muss. Das ist erforderlich, da die benetzende Phase (Wasser) auch im geschichteten Boden ihre Eigenschaften nicht aendert, somit kann an der Schichtgrenze keine Unstetigkeitsstelle vorkommen. Untersucht werden sollen feinsandige Boeden mit Schluff- und Tonanteilen. Rein tonige Boeden sind fuer die Untersuchung nicht zweckmaessig. Sie sind zwar durch ein starkes Wasserhaltevermoegen gekennzeichnet, aber ihre geringe Druchlaessigkeit laesst schon bei sehr niedrigen Beregnungshoehen einen fuer die Beregnung unerwuenschten Ueberstau auftreten. Auch Sandboeden, die eine hohe Regenintensitaet aufnehmen koennten, muessen ausgeschieden werden, wenn ein zu geringes Wasserhaltevermoegen sie fuer eine Beregnung als unwirtschaftlich ausweist.
Im Projekt erfolgt eine Langzeitbeobachtung des Eintrages von Nitrat, Nitrit und Ammonium in das sich unter landwirtschaftlichen Nutzflächen befindliche Grundwasser. Dazu werden im Landkreis Gifhorn seit 1989 ausgewählte Beregnungsbrunnen beprobt. Diese Erhebungen werden ergänzt durch eine Auswertung der beim Gesundheitsamt des Landkreises Gifhorn vorliegenden Daten zur Trinkwasserüberwachung. Herangezogen werden auch die Grundwasser-Überwachungsdaten aus den im Landkreis Gifhorn verbreitet anzutreffenden Trinkwasserschutzgebieten. Mit dem Projekt soll insbesondere der Fragestellung nachgegangen werden, in wieweit bei Böden mit hohem Nährstoffauswaschungspotential Stickstoffeinträge langfristig in immer tiefere Grundwasserbereiche verlagert werden. Da aus tieferen Grundwasserleitern in der Regel auch die öffentliche Trinkwasserversorgung gespeist wird, ist diese Fragestellung von besonderer Relevanz. Wegen des Vorhandenseins vielfach sandiger Böden in Kombination mit verbreitet intensiver Landwirtschaft und mit einer i.d.R. auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen gegebenen Grundwasserneubildung, kann im Landkreis Gifhorn von einem insgesamt hohem Nährstoffauswaschungspotential ausgegangen werden. Das Untersuchungsgebiet Landkreis Gifhorn eignet sich daher gut als 'worst case'.
Zielsetzung: Im Zuge des Klimawandels, insbesondere durch einen steigenden Verdunstungsanspruch bei gleichzeitig stagnierenden Niederschlagsmengen, steigen die Anforderungen der Landwirtschaft an Wasserressourcen für die Feldberegnung. Diese stoßen aber regional auf Einschränkungen, da das nachhaltig verfügbare Bewässerungswasser begrenzt ist und konkurrierende Nutzungsansprüche bestehen. Dadurch können optimale Wassergehalte im Boden für das Pflanzenwachstum nicht durchgehend gewährleistet werden. Aus diesem Grund sollte sich die mengenmäßige und zeitliche Verteilung der Bewässerungsgaben am zu erwartenden Ertragseffekt orientieren. Ziel ist es, ineffiziente Wassergaben, also solche ohne relevanten Mehrertrag oder ohne Beitrag zur Produktqualität, zu vermeiden. Ein enger Zusammenhang besteht zudem zwischen der Wasserversorgung, der Ertragsbildung und der Stickstoffnutzungseffizienz. Eine bedarfsgerechte Bewässerung steigert nicht nur die Effizienz der Stickstoffnutzung, sondern ermöglicht auch, das Wasserangebot bei der schlagbezogenen Abschätzung des Ertragspotenzials zu berücksichtigen. Auf diese Weise wird eine gezieltere Düngung möglich, wodurch Emissionen reaktiver Stickstoffverbindungen vermieden werden können. Zur Entscheidungsunterstützung im Bereich der Beregnungssteuerung werden derzeit verschiedene methodische Ansätze genutzt, darunter Messungen des Wasserzustands in Boden und Pflanze sowie wasserhaushaltsbasierte Berechnungen. Diese Verfahren sind jedoch in der Praxis oft zu aufwändig, insbesondere bei einer einzelschlagbasierten Anwendung. Fernerkundliche Messverfahren bieten hier Vorteile, da sie leichter anwendbar sind, schlagbezogen repräsentativere Daten liefern und dadurch in der landwirtschaftlichen Beratungspraxis auf größere Akzeptanz stoßen können. Die bislang dominierenden Wasserhaushaltsberechnungen berücksichtigen allerdings keine Rückkopplungseffekte auf das Pflanzenwachstum und sind daher nicht in der Lage, mögliche Ertragswirkungen zu quantifizieren. Ein vielversprechender Ansatz ist die Nutzung gekoppelter Pflanzenwachstums- und Bodenwasserhaushaltsmodelle. Diese Modelle können Ertragseffekte in Abhängigkeit von Wasserverfügbarkeit besser abbilden, vorausgesetzt, es stehen hinreichend genaue Modelle zur Ertragsbildung der betreffenden Kulturen sowie präzise Felddaten für die Modellkalibrierung zur Verfügung. Ziel des Vorhabens ist es, ein Entscheidungsunterstützungssystem zur Optimierung von Bewässerung und Stickstoffdüngung für die Kulturen Kartoffel und Winterweizen zu entwickeln und in die landwirtschaftliche Beratungsplattform ISIP (Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion) zu integrieren. Für Winterweizen kann dabei teilweise schon auf bestehenden Ansätzen aufgebaut werden. Auf Basis von Feldversuchen sollen Methoden und Modelle entwickelt oder weiterentwickelt werden, um, differenziert nach lokalem Boden- und Wetterregime, funktionale Zusammenhänge zwischen Bewässerungsmenge und -zeitpunkt sowie Ertragsbildung zu erfassen. Hieraus erfolgt dann die Entwicklung optimierter Düngungs- und Bewässerungsstrategien, wobei auch die Allokation knapper Ressourcen innerhalb der Fruchtfolge des Betriebs berücksichtigt wird. Nach der Implementierung soll das Entscheidungsunterstützungssystem in der Beratungspraxis etabliert und evaluiert werden.
A) den Beduerfnissen der Pflanzen an die Wasserapplikation soll unter Beibehaltung der Arbeitswirtschaftlichen Vorteile heutiger Beregnungstechniken gerecht werden. B) fort- und Neuentwicklung, Bewaesserungstechniken. C) Freilandversuche, Untersuchungen im Labor.
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