Aspects of peat conservation and water management

Abstract

An extended water regime model was used for calculating the evapotranspiration, groundwater recharge, and peat mineralization (CO2 and N release) for various fen locations with grassland utilization in dependence on the groundwater level. The results show that an increasing groundwater level leads to a strong decline of the actual evapotranspiration Et. For example, increasing the groundwater level from 30 to 120 cm diminishes the Et by up to 230 mm a—1. A positive groundwater recharge only takes place at groundwater levels of 90 cm and more. At smaller distances the capillary rise into the rooting zone during the summer months is greater than the water seepage during the winter months, so that a negative groundwater recharge-balance is reached in the course of a year. The CO2- and the N-release, as well as the annual decline in peat thickness, increase significantly with rising groundwater levels. The results show, that varying the groundwater level can influence the water regime and the peat mineralization significantly. The lower the groundwater level the less is the peat decomposition. The demand for a groundwater level as small as possible is, however, limited by an agricultural utilization of the fens. Choosing the optimum groundwater level should consider the aims (1) peat mineralization, (2) gas emission (CO2, CH4, N2O), and (3) crop production. If a grassland utilization is supposed to be made possible and all three aims above are given equal importance, the groundwater level should be maintained at 30 cm. At this distance, about 90 % of the optimum plant output can be reached. The peat mineralization can be reduced to 30 to 40 % of the maximum peat mineralization. The gas emission amounts to 50—60 % of the maximum value. Aspekte zum Niedermoorschutz und Wassermanagement Mit Hilfe eines erweiterten Wasserhaushaltsmodells wurden Eva-potranspiration, Grundwasserneubildung und die Torfmineralisation (CO2- und N-Freisetzung) in Abhängigkeit vom Grundwasserflurabstand für verschiedene Niedermoorstandorte unter Grünlandnutzung ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmendem Grundwasserflurabstand die reale Evapotranspiration Et stark ab-sinkt. So vermindert sich Et bei einem Anstieg des Grundwasserflurabstandes von 30 cm auf 120 cm bis zu 230 mm a—1. Eine positive Grundwasserneubildung findet nur bei Grundwasserflurabständen von 90 cm und mehr statt. Bei geringeren Flurabständen ist der kapillare Aufstieg in den Wurzelraum während des Sommers größer als die Versickerung im Winterhalbjahr, so dass innerhalb eines Jahres negative Grundwasserneubildungsraten auftreten. Mit steigendem Grundwasserflurabstand nehmen die CO2- und N-Freisetzung sowie die jährliche Abnahme der Torfmächtigkeit deutlich zu. Die Ergebnisse zeigen, dass durch Steuerung des Grundwasserflurabstandes der Wasserhaushalt und die Torfmineralisation entscheidend beeinflusst werden können. Je flacher der Grundwasserflurabstand ist, um so geringer ist der Torfabbau. Der Forderung nach möglichst flachen Grundwasserflurabständen sind aber Grenzen gesetzt, wenn die Niedermoore landwirtschaftlich genutzt werden sollen. Für die Wahl des optimalen Grundwasserflurabstandes sind die Zielgrößen (1) Torfmineralisation, (2) Gasemission (CO2, CH4, N2O) und (3) Pflanzenertrag zu be-rücksichtigen. Bei gleichrangiger Berücksichtigung dieser Größen und unter der Voraussetzung, dass eine Grünlandnutzung möglich sein soll, ergibt sich ein einzuhaltender mittlerer Grundwasserflurabstand von 30 cm. Bei diesem Grundwasserflurabstand erreicht man etwa 90 % des optimalen Ertrags. Die Torfmineralisation kann dabei auf 30 bis 40 % der maximalen Torfmineralisation herabgesetzt werden. Die Gasemission liegt bei 50—60 % des maximalen Wertes.