Auswirkungen der Bioökonomie auf Umwelt und Wasserkreislauf - Chancen und Risikominimierung

Innerhalb des Projekts wurde untersucht, wie nachhaltige und flexible Wertschöpfungsketten für Biogas und Lignozellulose auf der Basis einer Systemanalyse und eines integrierten Landnutzungskonzeptes so eingesetzt werden können, dass Co-Benefits mit Wasserwirtschaft und Gewässerschutz entstehen. Hierfür wurden speziell Kurzumtriebsplantagen (KUP) untersucht. Es wurden Geländearbeit, Laboranalytik und Computermodelle kombiniert um eine Datenbank der Umweltauswirkungen als Planungswerkzeug zu entwickeln (Abb. 1). 

Wichtige experimentelle Methode und Grundlage der Datenerhebung war das eigens entwickelte Verfahren zur Bestimmung von Sickerwasser- und Stoffaustragsraten, mit dem diese Raten auch auch rückwirkend für vergangene Jahre erfasst werden können.

An elf repräsentativen KUP-Standorten auf unterschiedlichen Bodenarten in Baden-Württemberg wurden jeweils vor und nach der Vegetationsperiode Bodenproben genommen. 89 Bodentiefenprofile in 10 cm Auflösung wurden auf Stickstoff (Nitrat-N) sowie stabile Wasserisotope (18O, 2H) analysiert. Ebenfalls die aus Infiltrationsversuchen und installierten Saugkerzen gewonnenen Bodenwasser-Proben. 

Das hydrologische Modell SWIS (Soil Water Isotope Simulation) zur Berechnung physikalisch basierter Wasserflüsse im System Boden-Pflanze-Atmosphäre wurde im Rahmen des Projekts weiter entwickelt und mit Lysimeter-, Saugkerzen-Daten und einem weiteren Bodenwasserhaushaltsmodell validiert.

Mit den erhobenen Felddaten wurden die landesweit verfügbaren Eingangsdaten für SWIS validiert. Die Parameter Perkolation, Verweilzeit und Resilienz wurden mit SWIS für den Modellierungszeitraum 2010-2015 für typische in BW vorkommende Böden und Klimata auf unterschiedlichen Landnutzungen (Salix, Mais und Gras) berechnet. Daraus wurde die Datenbank der Umweltauswirkungen erstellt. In der Visualisierung ist das Verhältnis von Energiepflanze Salix bzw. Intensivnutzung Mais zu jeweils Gras als Referenz dargestellt (Abb. 2).