Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Umweltverhalten von Pflanzenschutzmitteln wird mit Hilfe von praxisnahen Lysimeterversuchen mit 14C-markierten Wirkstoffen untersucht. Dabei ist das Langzeitverhalten im Agrar\u00f6kosystem von besonderer Bedeutung. Die \u00dcbertragung der im Lysimeterversuch ermittelten Ergebnisse auf die reale Feldsituation stellt dann einen wesentlichen Beitrag zum Umwelt- und Bodenschutz dar. Zur Beantwortung dieser komplexen Fragestellung wurde das FELS-Projekt (Feld-LysimEter-Labor-Simulation) mit dem Ziel der Skalierung vom Lysimeterma\u00dfstab zur realen Feldsituation und der Prozessbeschreibung durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Aufbauten und Versuche des Projektes wurden parallel in der Lysimeterstation des Institutes f\u00fcr Chemie und Dynamik der Geosph\u00e4re 5: Radioagronomie (Forschungszentrum J\u00fclich) und auf dem Feldstandort Merzenhausen mit einer Parabraunerde als Beispiel eines strukturierten Bodens durchgef\u00fchrt. Das Versuchsdesign bestand aus einem Feldversuch (1 ha Fl\u00e4che), einem Kleinparzellenversuch (0,5 m2) in 3facher Wiederholung und 2 Lysimeterversuchen an den beiden Standorten mit jeweils 6 Lysimetern (1,0 m2). Die Sickerwassergewinnung und die Bodenprobenahme im Feld erfolgten nach geostatistischen Vorgaben. W\u00e4hrend des gesamten Versuchsverlaufs wurden an beiden Standorten Klima-daten zur Verwendung in Simulationsmodellen erfasst.
\nNach der Applikation der Testsubstanzen [14C]Ethidimuron (ETD) und Methabenzthiazuron (MBT) sowie der Wassertracer 2,6-Difluorbenzoes\u00e4ure (DFB) und Bromid erfolgte die Sickerwassergewinnung im Feld- und im Kleinparzellenversuch mit Hilfe von keramischen Saugplatten und in den Lysimetern durch frei drainierenden Wasserfluss mit 1,1 m Profiltiefe. Das Probenahmeintervall lag zwischen 2 und 3 Wochen. Die Feldbeprobung erfolgte an 10 Terminen mit unterschiedlichen Zeitabst\u00e4nden durch Bodenentnahme. Das Beprobungsraster im Feld umfasste 33 Punkte. Die Wasser- und Bodenproben wurden auf ihre Wirkstoff- und Tracergehalte hin analysiert. Nach dem Versuchsende wurde der Boden der Kleinparzellen zur Bestimmung der Wiederfindungsrate in einem Raster von jeweils 64 Punkten beprobt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die mittlere Sickerwasserspende war bei allen 3 Kleinparzellen nahezu gleich. Die Gesamtvolumina lagen zwischen 293 mm und 314 mm. Dagegen traten bei den Summenspenden der Einzelplatten im ersten Saugboden hohe kleinr\u00e4umige Variabilit\u00e4ten auf. Die beiden anderen Saugb\u00f6den zeigten nur geringe kleinr\u00e4umige Variabilit\u00e4ten. Bei allen Kleinparzellen waren jedoch deutlich die Einfl\u00fcsse einzelner Niederschlagsereignisse bzw. der Jahreszeiten zu erkennen.
\nDer Austrag durch das Sickerwasser verlief analog zur Sickerwasserspende in allen 3 Kleinparzellen gleichm\u00e4\u00dfig, obwohl auch hier die Varianzen zwischen den Einzelplatten (25 x 25 cm) sehr hoch waren. Erst zum Ende des Versuches lieferten die Saugb\u00f6den der Parzellen schwankende Tracermengen. Auffallend war, dass sich Bereiche mit erh\u00f6hten DFB-Austr\u00e4gen bildeten, die auf bevorzugte Fliesswege im Boden schlie\u00dfen lassen. Insgesamt wurden zwischen 26 % und 35 % der applizierten DFB-Menge im Sickerwasser bzw. 5 % im Boden wiedergefunden. Die verbleibende Differenz ist vermutlich abgebaut worden, da aufgrund der stofflichen Eigenschaften eine irreversible Bindung im Boden unwahrscheinlich ist.
\nBereits kurz nach der Applikation konnten im Sickerwasser erh\u00f6hte Bromidgehalte nachgewiesen werden. Die Variabilit\u00e4t der Bromidkonzentrationen verhielt sich analog zu den Ergebnissen des DFB-Versuches. Der Austrag erfolgte in allen drei Saugb\u00f6den im ersten Versuchsjahr linear. Im zweiten Jahr nahm er im dritten Saugboden stark zu, w\u00e4hrend der Austrag von Bromid im ersten Saugboden nahezu stagnierte. Bis zum Versuchsende wurden im Sickerwasser der Saugb\u00f6den 16 % bis 41 % der applizierten Bromidmengen wiedergefunden, w\u00e4hrend der Anteil in den Bodenproben bei 47 % lag. Hieraus ergab sich eine Gesamtwiederfindungsrate von 64 % der applizierten Menge.
\nSchnelle Radioaktivit\u00e4tsaustr\u00e4ge deuteten auf pr\u00e4ferentielle Fl\u00fcsse im Boden hin, die \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum beobachtet wurden. Damit erfolgte eine schnelle Tiefenverlagerung des Wirkstoffes ETD. Hierbei muss jedoch beachtet werden, dass der Gesamtaustrag mit 0,2 % bis 1,1 % der applizierten Radioaktivit\u00e4tsmenge sehr gering war.
\nSowohl die Tracer als auch die Wirkstoffe wurden in ihrem Durchbruch komplett von dem Saugplattenverbund erfasst. Es traten zwar Sickerwasserdurchbr\u00fcche in den Verbindungsbereichen der Platten auf, jedoch wurden keine Abl\u00e4ufe am Randbereich der Saugbodenk\u00e4sten beobachtet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Erste Zwischenergebnisse und die angewandten Methoden wurden bisher auf Seminaren und Kongressen vorgestellt (DBG, Konstanz 1997; IUPAC-Congress, London 1998). Hinzu kamen Poster und Vortr\u00e4ge in internen Seminaren und beim Kooperationspartner BAYER AG.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Versuchsziele bzw. Fragestellungen im Rahmen des Kleinparzellen- und Feldversuches sind weitestgehend umgesetzt worden. Es hat sich gezeigt, dass durch den Einbau der Versuchsanlagen bzw. der Saugplatten keine St\u00f6rungen des Bodens aufgetreten sind und eine kontinuierliche Erfassung des Boden- und Sickerwassers mit Hilfe der keramischen Platten m\u00f6glich ist. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen einen deutlichen Verlauf der Niederschlags- und Sickerwasserperioden sowie des Transportverhalten der eingesetzten Wassertracer und der Wirkstoffe. Die Stoffbilanzen und das Durchbruchsverhalten ist mit denen der Lysimeterversuche weitgehend vergleichbar, wodurch eine \u00dcbertragbarkeit bzw. eine Best\u00e4tigung der Lysimeterversuche m\u00f6glich ist. Einschr\u00e4nkend muss jedoch festgestellt werden, dass das spezielle Design des Kleinparzellenversuches Spitzen gro\u00dfer Sickerwassermengen nicht aufzufangen vermag und diese Sickerwasserspenden oberhalb des keramischen Plattenverbandes gestaut werden oder seitlich abflie\u00dfen.
\nDer Feldversuch zeigte eine deutliche zeit- und niederschlagsabh\u00e4ngige Verlagerung der Stoffe im Boden. Auffallend war eine hohe kleinr\u00e4umige Variabilit\u00e4t bei einer gleichzeitigen gro\u00dfr\u00e4umigen Homogenit\u00e4t des Bodens.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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