Nitrat-Abbau in der ungesättigten Sickerwasserzone im Köthener Ackerland

• Nadine Tauchnitz
• Michael Steininger
• Franz Schild von Spannenberg
• Eyk Hasselwander
• Matthias Schrödter

Die Bedeutung der ungesättigten Sickerwasserzone unterhalb der Wurzel- und Transpirationszone (=Dränzone) für Denitrifikationsprozesse und damit für die Reduktion von Nitrateinträgen in das Grundwasser wurde bisher unzureichend in Freilandstudien untersucht. Zielstellung der Untersuchungen war die Ermittlung des Nitratabbaus in der Dränzone an Tiefenprofilen mittels der Nitrat-/Chlorid-Tiefenverteilung. Hierfür wurden in zwei Messkampagnen jeweils im Herbst und im Frühjahr auf vier Ackerflächen mit unterschiedlichen Bodensubstraten (Sand, Lehm, Löss) Tiefenprofile bis max. 5 m Tiefe angelegt und in Tiefenstufen von 30 cm untersucht. Die Ergebnisse zeigen einen Nitratabbau von 2 bis 58 kg N ha^-1, mit dem höchsten in den Lehm- und Löss-Tiefenprofilen und den niedrigsten im Sand-Tiefenprofil. Höhere Niederschläge in der zweiten Messkampagne führten zu einer erhöhten Auswaschung aus der Wurzelzone und damit günstigen Denitrifikationsbedingungen (höhere Wassergehalte, höhere Verfügbarkeit von mikrobiell nutzbarem organischem Kohlenstoff und Nitrat) in der Dränzone und hierdurch zu einer signifikant erhöhten Nitratreduktion bis zu 58 kg N ha^-1. Folglich kann die Dränzone bei günstigen Denitrifikationsbedingungen entscheidend zum Nitratabbau beitragen.

The relevance of deep soil layers beneath the root and transpiration zone (=drainage zone) with regard to denitrification processes, and therefore their role in reducing nitrate inputs into groundwater, has as yet been insufficiently studied in the field. This study aimed to determine nitrate losses due to denitrification in the drainage zone by comparing nitrate and chloride concentrations in depth profiles. To do so, depth profiles (up to 5 m depth) were taken in the autumn and spring of two sampling campaigns at four farmland sites, featuring different soil substrates (sand, loam, loess) and analyzed in different layers. The results showed that the nitrate reduction ranged from 2 to 58 kg N ha^-1, with the highest nitrate (NO₃^-) reduction in the loam and loess profiles and the lowest in the sand profiles. Higher precipitation between sampling dates led to increased leaching in the second campaign, resulting in more favorable denitrification conditions (higher water saturation, higher availability of bioavailable organic carbon and NO₃^-) within the drainage zone and thus significantly increasing NO₃^- reduction to 58 kg N ha^-1. Hence, under favorable conditions, the drainage zone can significantly contribute to NO₃^- reduction.