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Veröffentlicht am 26. September 2019

© Gabriele Weigelhofer
WasserCluster Lunz - Biologische Station GmbH

ORCA | Organischer Kohlenstoffumsatz in Bächen - Einfluss der Landwirtschaft

Mit über 46% Flächenanteil stellt die Landwirtschaft die dominante Landnutzungsform in Niederösterreich dar. Durch landwirtschaftliche Nutzung werden große Mengen an gelöstem organischem Material (DOM) in Bäche abgeführt. Dieses Material führt zu einer Veränderung von Gewässerprozessen und beeinträchtigt den ökologischen Zustand der Gewässer. Das Ziel des Projekts ist es, die Auswirkungen verschiedener Bewirtschaftungspraktiken auf die Menge und die Qualität des DOMs zu untersuchen und die Folgen landwirtschaftlicher Einträge auf den Kohlenstoffumsatz in den Gewässern abzuklären.

Interdisziplinärer Ansatz

Unsere Untersuchungen stützen sich auf Freilanderhebungen im „Hydrological Open Air Laboratory (HOAL)“ in Petzenkirchen sowie auf kontrollierte Laborexperimente am WasserCluster Lunz und am Bundesamt für Wasserwirtschaft (Petzenkirchen). Im HOAL Einzugsgebiet messen wir die DOM-Qualität von Wasser aus verschiedenen Eintragspfaden, wie Oberflächenabfluss, Drainage- und Grundwasser, bei Basisabfluss und Hochwasser. In Mikro-Lysimetern werden die Auswirkungen von Düngung auf die Menge und die Qualität des DOM in oberflächennahem Bodenwasser analysiert.

Mittels experimenteller Fließrinnen untersuchen wir schließlich den Einfluss des DOM auf das Wachstum und die Aktivität von Mikroorganismen, den Sauerstoffverbrauch im Gewässer und die Emission von Treibhausgasen. Durch die Kombination von Gewässerökologie und Bodenwasserhaushalt erlangen wir Einblicke in den aquatischen Kohlenstoffkreislauf, den ein rein disziplinärer Ansatz nicht gewähren würde.

Zusätzlich wird vom Zentrum für Integrierte Sensorsysteme an der Donau-Universität Krems ein Sensor für die Bestimmung von DOM in Fließgewässern entwickelt. So ist es künftig möglich, Veränderung in der Qualität des DOM vor Ort und unmittelbar festzustellen und danach gezielt ein Beprobungsschema für wissenschaftliche Studien auszuarbeiten. Des Weiteren kann der Sensor im Wasserqualitätsmonitoring verwendet werden, um organische Verschmutzungen zu erkennen.

Die Ergebnisse werden hinsichtlich der Folgen landwirtschaftlicher DOM Einträge auf den ökologischen Zustand von Bächen analysiert und in Empfehlungen für ein nachhaltiges Management von Bächen in ackerbaulichen Gebieten einbezogen. Das Projekt führt zu einer weiteren Stärkung der Wasserforschung in Niederösterreich, in dem es eine interdisziplinäre Forschungsachse zwischen Lunz – Wieselburg – Krems aufbaut und Wissenschaftler aus den Bereichen Gewässerökologie, Bodenwasserhaushalt und Sensortechnologie zusammenbringt.

 

Internationalität

Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Deutschland und Schweden wurde von Matthias Pucher das Packet staRdom für die freie Programmiersprache „R“ für statistische Berechnungen und Grafiken entwickelt, mit dessen Hilfe 3-dimensionale Fluoreszenzmuster von DOM analysiert werden können.