Erfassung der Stickstoff-Auswaschung mit Hilfe von Lysimetern

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Lysimeter sind mit Boden befüllte Behälter mit einer am unteren Rand angebrachten Öffnung für die Entnahme des Sickerwassers (Abb. 1). Der Boden wird monolithisch eingebracht oder in Schichten geschüttet. Ein schichtweiser Einbau fordert eine mehrjährige Ruhephase vor Beginn der Messungen. Die monolithische Befüllung sichert einen dem natürlichen Standort entsprechenden Nährstoff-Umsatz sowie Wasserfluss im Boden.

Die Oberfläche sollte groß genug sein für die Etablierung eines repräsentativen Pflanzenbestandes. Das Sickerwasser kann gravitativ über eine Filterschicht oder mit Hilfe eines Unterdruckes gewonnen werden. Die Sickerwassermenge wird entweder manuell durch Auslitern bestimmt oder automatisiert mit Hilfe von Kippschalenmessern oder Waagen. Die Ermittlung der Stoffkonzentration des Sickerwassers erfolgt i. d. R. in einem externen Labor.

Für die exakte Bestimmung der Wasserhaushaltsgrößen Verdunstung und Niederschlag sind viele Lysimeter mit Wägesystemen ausgerüstet. Aus der Gewichtszunahme ergibt sich der Niederschlag, aus der Gewichtsabnahme die Verdunstung. Um Messfehler aufgrund von Oaseneffekten zu vermeiden, ist es wichtig, dass sich die Lysimeter inmitten eines ebenso bewachsenenen Pflanzenbestandes befinden.

Das entscheidende Merkmal von Lysimetern ist, dass mit ihnen Stickstoff im gesamten System Wasser-Pflanze-Boden bilanziert werden kann. Auch für die Erfassung des gasförmigen Austragspfades stehen mittlerweile Probenahmesysteme in Form von Hauben und Gasprobenehmern zur Verfügung. Der Nährstoffsaldo der oberen Randbedingung (Zufuhr über Düngung und Deposition sowie Abfuhr mit dem Erntegut) ist eindeutig der Nährstofffracht der unteren Randbedingung zuordenbar und die Qualität des Sickerwassers eindeutig einer Bewirtschaftung.

Der im Lysimeter enthaltene Boden kann anhand der Zeitreihen der Sickerwasserbildung, Stoffkonzentration und -frachten des Sickerwassers hinsichtlich der Nährstoffverlagerungsgefahr bewertet werden. Durch Einbau von Sensoren sind weitere Detailkenntnisse über den Wasser- und Stofffluss bestimmbar.

Ein Nachteil von Lysimetern ist, dass laterale Zu- und Abflüsse durch Einbringen des Bodens in einen allseits umfassenden Behälter ausgeschlossen sind. Um dem zu begegnen, sollten Lysimeter eine ausreichend große Oberfläche haben. Dennoch scheiden schwer durchlässige tonige Böden, in denen sich das Bodenwasser vorwiegend in Schrumpfrissen und lateral bewegt für Lysimetermessungen

aus. Lysimeter sind i. d. R. teuer in der Anschaffung und wartungs- und personalintensiv im Messbetrieb. Sie werden deshalb vordergründig für Langzeituntersuchungen eingesetzt.

Trichterlysimeter unterbrechen in einem ungestörten Bodenkörper den vertikalen Sickerwasserfluss und leiten das aufgefangene Sickerwasser kontinuierlich in Sammelgefäße. Die Zuordnung der Sickerwassermenge zum Einzugsgebiet ist aufgrund fehlender seitlicher Abgrenzung unsicher. Für eine eindeutige Zuordnung der Sickerwasserqualität ist auf eine einheitliche Bewirtschaftung des Einzugsgebietes zu achten.

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Abb. 1: Prinzipskizze eines Lysimeters der Lysimeteranlege in Nossen

Quelle:

Kooperation Lysimeter - Wirkung landwirtschaftlicher Nutzung auf die N-Auswaschung anhand langjähriger Lysimetermessungen in Mittel- und Nordostdeutschland und Schlussfolgerungen für die Minimierung der N-Befrachtung der Gewässer.

Autoren
Knoblauch, Steffi; Albert, Erhard; Haferkorn, Ulrike; Heyn, Johannes; Herold, Lothar; Lippold, Torsten; Lehmann, Eckhard; Lorenz, Jana; Zachow, Birgit; Meißner, Ralph; Seeger, Juliane; Schrödter, Matthias; Strauß, Claudia

Herausgeber
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Dieser Artikel ist elektronisch als PDF verfügbar:

 

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