Quantifizierung des Nitratabbaus in der ungesättigten Zone von Schwarzerde-böden im Labormaßstab

Ein groser Anteil der Grundwasserkorper (GWK) in Sachsen-Anhalt befindet sich aufgrund zu hoher Nitrat (NO3-)-Gehalte (>50 mg L-1) in einem nach EU-Wasserrahmenrichtlinie schlechten chemischen Zustand. Das trifft vor allem auf viele GWK im Schwarzerdegebiet des mitteldeutschen Trockengebietes zu. Im vorliegenden Projekt wurden an zwei Schwarzerdestandorten NO3--Abbau-Versuche im Labormasstab durchgefuhrt, um das Vermogen des NO3--Abbaus der Boden sowie die hauptsachlich ablaufenden Abbauprozesse zu ermitteln. Hierfur wurden Linerkern-Bohrungen bis in 8 m Tiefe angelegt und in klassischen Batch-Vorversuchen sowie in Langzeitversuchen nach dem Prinzip der Bodensattigungsextrakte (BSE) unter na-turnahen Bedingungen untersucht. Dadurch konnten erstmals NO3--Abbauraten und die entsprechenden Abbauwege fur bindige Boden belastbar bestimmt werden.Ergebnisse der Batchversuche unter idealisierten Bedingungen (Substratuberschuss von Elektronendonatoren und -akzeptoren) zeigten, dass in den untersuchten Boden-proben eine mikrobielle Gemeinschaft vor-handen ist, welche sowohl zur heterotro-phen als auch zur autotrophen Denitrifikation fahig ist. Diese Gemeinschaft ist jedoch vor allem auf die heterotrophe Denitrifikation eingestellt. Das wird anhand einer wesentlich kurzeren Adaptionszeit (Lagphase) bei Zugabe von Natriumacetat (7 Tage) im Vergleich zur Pyritzugabe (ca. 30 Tage) und hoheren N2-Bildungsraten beim hete-rotrophen Abbau deutlich (Natriumacetat: max. 0,016 g N2 * kg TS Boden-1* d-1, Pyrit: max. 0,00015 g N2 * kg TS Boden-1* d-1). In den Langzeit-BSE-Versuchen bei naturlichen NO3--Gehalten und im Boden verfugbaren Elektronendonatoren wurden im Vergleich zu den Batchversuchen deutlich geringere N2-Bildungsraten von 9,00E-07 bis 2,00E-05 g N2* kg TS Boden-1 * d-1 ermittelt. Die NO3--Abbauraten lagen zwischen 4 bis 99 %. Die hochste N2-Bildung wurde im Oberboden (0-1 m Tiefe) bei hoher Kohlenstoff(C)-Verfugbarkeit nachgewiesen. Mit zunehmender Tiefe nahmen die NO3--Abbauraten ab. In Abhangigkeit der bodenchemischen Eigenschaften wiesen die beiden untersuchten Standorte ein unter-schiedliches NO3--Abbauvermogen auf. Bei Verfugbarkeit von Sulfiden im Boden konnte auch nach langer Inkubationsdauer in Tiefen von 5 bis 6 m ein NO3--Abbau mit allerdings geringer N2-Bildung festgestellt werden. Insgesamt ist das NO3--Abbauvermogen der untersuchten Boden als gering einzuschatzen. Als Ursache hierfur werden eine C-Limitierung einerseits und geringe NO3--Gehalte (bei hohem orga-nischen Stickstoffgehalt) andererseits vermutet.