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Nitrat im Wasser
Der Pflanzenertrag hängt massgeblich von der Verfügbarkeit von Stickstoff ab. Die Düngung ist deshalb eine wichtige Grundlage für die landwirtschaftliche Produktion. Durch die komplexen natürlichen Vorgänge kommt es insbesondere im Ackerbau zu Situationen, wo im Boden mehr Nitrat vorliegt als die Pflanzen aufnehmen können. Stickstoff kann dann in Form von Nitrat mit versickernden Niederschlägen ins Grundwasser ausgewaschen werden. Dadurch gelangt es auch in unsere wichtigste Trinkwasserressource. Über 80 % des Schweizer Trinkwassers stammen aus dem Grundwasser. Via Grundwasser oder direkte Abschwemmung in Fliessgewässer und Seen gelangt Nitrat schliesslich ins Meer und verändert dort die Nährstoffverhältnisse vor allem in küstennahen Gebieten. Algenblüten können entstehen. Algengifte und Sauerstoffmangel, der durch den Abbau von abgestorbenen Algen entsteht, können verheerende Folgen für Fauna und Flora des Meeres haben.
Neben Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Flächen gelangt reaktiver Stickstoff in Form von Nitrat oder Ammonium auch aus anderen Flächen sowie aus Punktquellen wie Abwasserreinigungsanlagen und Regenwasserentlastungen in die Gewässer. Die Nitratemissionen aus nicht landwirtschaftlich genutzten Flächen werden via Deposition von Ammoniak durch die Landwirtschaft indirekt beeinflusst.
Nitratgehalte im Grundwasser stabil
Grundwasser enthält von Natur aus nur wenige Milligramm Nitrat pro Liter. In Gewässern, die der Trinkwassernutzung dienen oder die dafür vorgesehen sind, besteht in der Gewässerschutzverordnung die numerische Anforderung von maximal 25 mg Nitrat pro Liter. Für Trinkwasser ist im Lebensmittelrecht ein Wert von 40 mg Nitrat pro Liter festgelegt.
Deutlich erhöht sind die Nitrat-Konzentrationen unter Ackerland. Dort liegt die Nitratkonzentration bei knapp der Hälfte der Messstellen der Nationalen Grundwasserbeobachtung NAQUA über 25 mg pro Liter.
Die Nitrat-Konzentrationen liegen heute auf etwa ähnlichem Niveau wie im Jahr 2002. Die Situation hat sich in den letzten Jahren nicht signifikant verbessert.
Nitrat-Konzentration als Maximalwert und Mittelwert pro NAQUA-Messstelle. Anteil offenes Ackerland pro Gemeindefläche.
Quelle: Nationale Grundwasserbeobachtung NAQUA
Entwicklung der Nitrat-Konzentration im Grundwasser für Messstellen, deren Einzugsgebiet überwiegend für «Ackerbau» bzw. «Gras- & Viehwirtschaft» genutzt wird. Maximalwert pro NAQUA-Messstelle. Anzahl Messstellen pro Hauptbodennutzung: Ackerbau: 95; Gras-& Viehwirtschaft: 144.
Quelle: Nationale Grundwasserbeobachtung NAQUA
Überschreitet die Nitrat-Konzentration im Grundwasser, das der Trinkwassernutzung dient oder dafür vorgesehen ist, die Anforderung von 25 mg Nitrat pro Liter, haben die Kantone die Ursachen abzuklären und dafür zu sorgen, dass gestützt auf die entsprechenden Vorschriften die erforderlichen Massnahmen getroffen werden. Sie können dazu im Rahmen der bewilligten Kredite Abgeltungen an Massnahmen der Landwirtschaft erhalten (vgl. Artikel Gewässerschutzbeiträge). Da sich das Grundwasser häufig nur langsam erneuert, dauert es einige Jahre oder unter Umständen sogar Jahrzehnte, bis die Wirkung von Massnahmen im Grundwasser sichtbar wird.
Der Nitratgehalt im Wasser bleibt ein Thema. Durch die Ausdehnung der Siedlungsfläche wird die Möglichkeit von Trinkwasserfassungen eingeschränkt. Gleichzeitig gibt es Hinweise darauf, dass durch den Klimawandel die Nitratgehalte im Grundwasser ansteigen könnten.
Nitrateinträge aus der Landwirtschaft ins Wasser
Im Übereinkommen zum Schutz der Meeresumwelt des Nordostatlantiks (OSPAR) und im Übereinkommen zum Schutz des Rheins ist die Schweiz die Verpflichtung eingegangen, die Nährstoffeinträge ins Wasser zu senken. Es wurde ein generelles 50 %-Reduktionsziel (nicht zeitlich terminiert) gegenüber 1985 vereinbart. Das gleiche Ziel wurde in den Umweltzielen Landwirtschaft (BAFU/BLW 2008) für die Landwirtschaft festgelegt.
Nitrateinträge in die Gewässer stammen aus Punktquellen (vor allem Siedlungsabwässer) und diffusen Quellen (vor allem Landwirtschaft). Mit dem Modell MODIFFUS können die diffusen Nitrateinträge in die Gewässer abgeschätzt werden.
Schätzung der diffusen Nitrateinträge in die Gewässer
|Eintragsquelle||Kg N / ha||t N||%|
|Ackerland||47.8||19 449||38|
|Dauerwiesen||11.8||4044||8|
|Heimweiden||21.8||3664||7|
|Alpwirtschaftliche Nutzfläche||7.7||3964||8|
|Obst-, Garten-, Rebbau||21.3||1087||2|
|Wald||5.7||7356||14|
|Geröll, Sand, Fels, Gletscher||6.9||3983||8|
|unproduktive Vegetation||4.1||1221||2|
|Gewässer||15.2||2653||5|
|Siedlungsflächen||21.3||4072||8|
|Total||12.5||51 493||100|
Quelle: Prasuhn et al., 2016
Berechnungen für das Rheineinzugsgebiet der Schweiz unterhalb der Seen zeigen, dass die Stickstoffeinträge aus diffusen Quellen zwischen 1985 und 2001 um 18 % zurückgegangen sind. Zwischen 2000 und 2010 betrug der Rückgang der diffusen Stickstoffeinträge in der gesamten Schweiz weitere 3,5 %.
Die Landwirtschaft trägt zu den diffusen Stickstoffeinträgen mit den Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Flächen bei. Dazu kommt ein Teil der Stickstoff-Einträge aus dem Wald und von unproduktiven Flächen, da diese durch die Deposition von Ammoniak aus der Landwirtschaft erhöht werden. Die so ermittelte Stickstoff-Fracht aus der Landwirtschaft beträgt für die gesamte Schweiz 49 000 t N für 1985 und 36 500 t N für 2010. Damit konnte eine Reduktion von 12 500 t N bzw. 26 % erreicht werden. Das gesteckte Umweltziel einer Reduktion um 50 % wurde somit bisher klar nicht erreicht (Prasuhn, 2016).
Wie können die Stickstoffeinträge in die Gewässer gesenkt werden?
Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, um die Stickstoffeinträge aus der Landwirtschaft weiter zu senken. Dazu gehört die Umwandlung von Ackerland in Grünland, da die Stickstoffeinträge unter Ackerland rund vier Mal höher sind als unter Dauerwiesen. Wenn dies zu einer vermehrten Tierhaltung führt, kann dies allerdings die Ammoniakemissionen erhöhen. Weitere Möglichkeiten zur Reduktion der Stickstoffeinträge ins Wasser sind u.a. die Extensivierung von Acker- und Futterbau, die Einschränkung von Kulturen mit speziell hoher Nitratauswaschung, die bodenschonende Bearbeitung, gezieltere Düngung, Begrünung und Bodenbedeckung. Auch die Reduktion der Ammoniakemissionen trägt wesentlich zu einer Verminderung der Stickstoffeinträge in die Gewässer bei, da ein relevanter Teil dieses Stickstoffes direkt in die Gewässer gelangt oder nach der Deposition ausgewaschen wird.
Es ist eine grosse Herausforderung, die Stickstoffeinträge aus der Landwirtschaft ins Wasser gegenüber 1985 zu halbieren, ohne die Produktion in der Schweiz massiv einzuschränken. Um die Ziellücken besser schliessen zu können, sind namhafte Verbesserungen bei der Effizienz nötig. Dazu gilt es, bewährte technische und organisatorische Verbesserungen flächendeckend umzusetzen. Darüber hinaus muss aber auch investiert werden in das Finden und Testen von weiter führenden Innovationen. Ansatzpunkte dazu finden sich in der ganzen Produktionskette, also beispielsweise bei der Züchtung, der Entwicklung neuer geschlossener Produktionssysteme oder Anwendungen von precision farming. Wenn die Steigerung der Effizienz nicht genügt um die Ziele zu erreichen, gilt es die Intensität der tierischen und pflanzlichen Produktion anzupassen, also zu reduzieren.
Der Handlungsbedarf beim Nitratgehalt von Grundwasser unterscheidet sich stark je nach Standort. Ob und was die Landwirtschaft tun sollte, hängt dabei sowohl von den natürlichen Voraussetzungen wie auch den gesellschaftlichen Ansprüchen ab. Es gilt, die Produktionssysteme optimal an die verschiedenen Standorte anzupassen.
Literatur
BAFU, BLW, 2008: Umweltziele Landwirtschaft
Prasuhn V., Sieber U., 2005: Changes in diffuse phosphorous and nitrogen inputs into surface waters in the Rhine watershed in Switzerland. Acquatic Sciences 67: 363-371
Prasuhn V., Kupferschmied P., Spiess E., Hürdler J., 2016: Szenario-Berechnungen für das Projekt zur Verminderung diffuser Nährstoffeinträge in die Gewässer der Schweiz mit MODIFFUS. Agroscope
Prasuhn V., 2016: Abklärungen zum Umweltziel Landwirtschaft: Reduktion der landwirtschaftsbedingten Stickstoffeinträge in die Gewässer um 50% gegenüber 1985. Agroscope