Sickerwasserprognose für die Wasserschutzversuche und weitere Standorte (Boden-Dauerbeobachtung)

Das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) hat ein Modell zur Bodenwasserhaushaltsbilanzierung (kurz BOWAB für BOdenWAsserBilanzierung) entwickelt, mit dem der Bodenwasserhaushalt tagesaktuell nachgestellt werden kann.

Sickerwasseranlage LBEG in Hamerstorf - © Wolfgang Ehrecke

Um den Zeitpunkt des Beginns der Sickerwasserspende und damit den errechneten optimalen Probenahmetermin zur Nmin-Probe im Herbst ermitteln zu können, wird im Rahmen der "Landesweiten Aufgaben § 28 NWG im kooperativen Trinkwasserschutz" regelmäßig für die Wasserschutzversuche an den Versuchsstandorten mit Sickerwasseranlage in Wehnen, Thülsfelde, Hamerstorf und Schickelsheim eine Bodenwasserhaushaltsbilanzierung durchgeführt. Seit 2019 werden die Berechnungen durch Standorte der niedersächsischen Bodendauerbeobachtung ergänzt (siehe PDF-Download unten). Ziel ist es die Prognose für möglichst viele Bodenklimaregionen (BKR) durchzuführen, damit Praktiker abschätzen können, wann in ihrer Region mit Sickerwasser zu rechnen ist und Nmin-Beprobungen dementsprechend zeitlich sinnvoll terminieren können.

Der Bodenwasserhaushalt muss bei der Bewirtschaftung des Bodens Berücksichtigung finden. Durch die aktuelle Bodenfeuchte werden Wachstum, Qualitäts- und Ertragsbildung, Stickstoffmineralisation, Düngewirkung und Nährstoffverfügbarkeit, Auswaschungsgefährdung löslicher Stoffe, aber auch Bearbeitbarkeit und Befahrbarkeit des Bodens gesteuert (Müller et al. 2012).

Mit wenigen Eingangsparametern ist es möglich,

• den Bodenwassergehalt (im Boden gespeichertes Wasser und pflanzenverfügbares Wasser),
• den Wassergehalt in % der Feldkapazität,
• die fehlende Wassermenge bis Feldkapazität (Beginn der Sickerwasserspende à Terminierung der Nmin-Probenahme) sowie
• die tägliche Sickerwasserrate, anhand derer die Verlagerungstiefe von Nährstoffen abgeschätzt werden kann,

zu ermitteln.

Alternativ wird auch eine Beregnungsempfehlung (Zeitpunkt und Menge) gegeben.

Welche Eingangsparameter werden benötigt?

• Position des Standortes (Hochwert – Rechtswert)
• Bodendaten (Horizontierung, Bodenart, Lagerungsdichte, Skelettanteil, Humusgehalt)
• Fruchtfolge (Aussaat- und Erntedaten)
• Angaben zum Bodenwassergehalt an Tag X (Startwassergehalt; Wassergehalt oder Trockenmasse in Gew.-%)
• Ggf. Angaben zur Beregnungsmenge
• Ggf. Niederschlagsdaten
• Ggf. Entwicklung der angebauten Kultur (EC)

Die Eingangsparameter können standortspezifisch manuell erfasst werden oder zum Teil aus dem NIBIS® Kartenserver (Bodeninformationen) bzw. ISIP (Wetterdaten) übertragen werden. Kann kein Wassergehalt angegeben werden, geht das Modell als Startwert von einer Sättigung im Januar aus (Müller et al. 2012). Je mehr Daten vorhanden sind, desto genauer kann die Berechnung des Modelles erfolgen.

BOWAB modelliert den Wasserhaushalt für eine Gesamtbezugstiefe von 9 dm. Auf diese Bezugstiefe beziehen sich die Kennwerte (Feldkapazität), alle Aussagen zur Sickerwasserbildung und angefallenen Sickerwassermenge (siehe PDF-Download unten).

In den letzten beiden extremen Trockenjahren 2018 und 2019 ist BOWAB auf schweren Standorten an seine Validierungsgrenzen gestoßen. Es wurde eine tiefreichende Austrocknung der Böden beobachtet, die im Modell nicht vollständig nachgestellt wurde. Dadurch wurde in Einzelfällen ein zu früher Beginn der Sickerwasserbildung prognostiziert. Die Daten aus den beiden Jahren werden nun zur Verbesserung des Modells genutzt.

Zu finden ist BOWAB im NIBIS® Kartenserver (https://nibis.lbeg.de/cardomap3/) unter „Fachanwendungen“ - „Bodenwasserhaushalt“.

Die Berechnung wird - je nach Witterungsverlauf - etwa alle 14 Tage aktualisiert.

Müller, U., Engel, N., Heidt, L., Schäfer, W., Kunkel, R., Wendland, F., Röhm, H. & Elbracht, J. (2012): Klimawandel und Bodenwasserhaushalt - GeoBerichte 20; Hannover (LBEG).