Die Bund-Länder-Initiative Critical Loads

Die konkreten Belastungsgrenzen für Stickstoff werden bislang mit einer Interimslösung bestimmt. Ziel einer Bund-Länder-Initiative ist es daher, diese Interimslösung durch empirische Daten abzusichern und zu ersetzen. Die neue Methode umfasst Critical Level für Ammoniakkonzentration und Critical Loads für die Stickstoffdeposition und soll die Qualitätssicherung beim Stickstoffmanagement, bei der Genehmigung von Anlagen und bei der Planung von Maßnahmen zur Stickstoffminderung und Wiederherstellung deutlich verbessern (siehe unten Hintergrund Bund-Länder-Auftrag und StickstoffBW).

Vereinfachung durch Einführung von drei Trophiestufen

Während mit der Interimslösung bislang noch zahlreiche, kaum quantifizierbare Einflussfaktoren unterschieden wurden, sieht das neue Verfahren jetzt vereinfachend nur noch drei Trophiestufen (Tr1-Tr3) je Lebensraumtyp vor.

Die Zuweisung zu einer der Trophiestufen erfolgt anhand der Kriterien Magerkeitszeiger und Strukturmerkmale. Diese Klassifizierung richtet sich, sofern Stickstoff ursächlich ist, nach der von Bund und Ländern festgelegten Definition des Erhaltungszustands (Erhaltungsgrades (Hinweis siehe Artikelende)) gemäß FFH-Richtlinie (Abbildung).

Die Zuordnung zu einer höheren Trophiestufe wird entweder durch anthropogene Einflüsse, wie ein Missverhältnis zwischen den über Dekaden anhaltenden Stickstoffdepositionen und den durch die Nutzung beeinflussten Stickstoffflüssen, oder durch natürliche Gegebenheiten, wie günstige Boden- und Klimaverhältnisse, begründet.

Die Trophiestufen zeichnen sich durch signifikante Unterschiede im Stickstoffumsatz des Bodens aus, was sich wiederum auf die Biomasseproduktion auswirkt. Die Biomasseproduktion dient als wesentlicher Indikator für die Präsenz von Magerkeitszeigern. Ein erhöhter Stickstoffumsatz ermöglicht generell die Akzeptanz höherer Stickstoffeinträge, um den gewünschten Erhaltungsgrad zu gewährleisten. Folglich erhöht sich mit jeder Trophiestufe in der Regel die Grenze der tolerierbaren Stickstoffbelastung.

Die Festlegung der Trophiestufe durch die Naturschutzbehörde orientiert sich am Stichtag der FFH-Richtlinie (Soll-Zustand, häufig ist der Tag der ersten Kartierung des Erhaltungsgrades ausschlaggebend) unter Beachtung von Wiederherstellungszielen.

Erweiterte Massenbilanz für präzisere Berechnungen

Die Ermittlung von flächenspezifischen Critical Loads basiert auf einer einfachen Massenbilanz (CL_SMB simple mass balance). Sie besteht künftig aus acht anstelle von bisher fünf Bilanzgliedern (Tabelle und Gleichung 1). Mit den zusätzlichen Bilanzgliedern kann nun auch die reale Biomasseproduktion und die Auswirkungen von Düngung oder Beweidung auf die Lebensraumtypen abgebildet werden.

Gleichung 1: N-Austrag (N_le + N_ue + N_vol + N_de + N_i) = N-Eintrag (N_fert + N_sym + N_dep)

Diese allgemeingültige Bilanzformel (Gleichung 1) ist auch für Stoffflussbilanzen auf Agrarflächen, zur Düngebedarfsermittlung oder künftig für die Berechnung von kritischen Stickstoffüberschüssen in der Landwirtschaft (Critical Surplus) anwendbar. Bei der Anwendung der Gleichung ist zu beachten, welche Größe als Zielwert betrachtet wird (hier N_dep => CL_SMB) und ob für die restlichen Bilanzglieder reale IST-Werte oder SOLL-Werte eingesetzt werden.

Berechnung der Critical Loads für einen idealtypischen Zustand (SOLL)

Der Critical Load ist der zur Aufrechterhaltung eines idealtypischen Trophiezustands maximal tolerierbare, langjährige N-Eintrag aus der Luft. Der flächenspezifische Critical Load (CL_SMB) ist damit rechnerisch ein Maximalwert für die Stickstoffdeposition (N_dep). Nach Ersetzen von N_dep durch CL_SMB in Gleichung 1 und Umstellung der einfachen Bilanzformel wird der flächenspezifische Critical Load (CL_SMB) gemäß Gleichung 2 berechnet.

Gleichung 2: CL_SMB = N_le + N_ue + N_vol + N_de + N_i - N_fert - N_sym

Alle Bilanzglieder - mit Ausnahme von CL_SMB (N_dep) - beziehen sich auf einen idealtypischen Trophie-Zustand (SOLL) der 1950er Jahre, der als Durchschnitt über 100 Jahre angenommen wird (Fachkonvention). Der idealtypische SOLL-Zustand ist vereinfachend ohne Co-Limitierung definiert (im IST-Zustand wirken gegebenenfalls zusätzlich limitierende Wachstumsfaktoren wie Phosphor oder Kalium).

Wenn die reale N-Deposition den berechneten CL_SMB-Wert übersteigt, resultiert dies in einem N-Überschuss im Ökosystem, was abhängig von der Trophiestufe zu einer Reihe von negativen Effekten führen kann. Dazu gehören eine Zunahme der Biomassenproduktion, ein Rückgang von Magerkeitszeigern, eine verstärkte Nitrat-Auswaschung, erhöhte Ammoniakemission sowie weitere schädliche Auswirkungen auf Fauna und Flora.

Die Empirischen Critical Loads (CL_emp) werden international auf Basis der Ergebnisse zahlreicher Studien festgelegt und definieren Wertebereiche, die als Referenzspannen für die Bestimmung von flächenspezifischen Critical Loads CL_SMB dienen. Die Ermittlung flächenspezifischer Critical Loads berücksichtigt eine idealtypische Nutzung, die aus Sicht des Naturschutzes begründet ist. Das methodische Ziel ist es sicherzustellen, dass der berechnete Critical Load (CL_SMB) innerhalb des Bereichs der empirischen Critical Loads bleibt, wie er durch vorherige empirische Untersuchungen definiert wurde.

Die Art der Nutzung, sei es als Wiese oder Weide mit oder ohne Pferch (beziehungsweise nächtlichem Stalleintrieb), hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Stickstoffentzüge und folglich auch auf den Critical Load. Die Stickstoffentzüge verringern sich von gemähten Wiesen über Weiden mit Pferch bis hin zu Weiden ohne Pferch, wodurch auch die Critical Loads entsprechend abnehmen. Im Falle von FFH-Mähwiesen wird der Critical Load auch durch eine idealtypische Düngung entsprechend der Trophiestufe bestimmt. Bei ungenutzten Lebensraumtypen ist die Auswaschung mit dem Sickerwasser oft ausschlaggebend.

Unten ist die Massenbilanz für den idealtypischen Zustand und die idealtypische Nutzung für magere Flachland-Mähwiesen (LRT 6510) dargestellt (nach Gleichung 1). Von Tr1 nach Tr3 steigen sowohl der N-Eintrag durch Düngung und die biologische N-Fixierung als auch der N-Austrag durch Biomasseabfuhr erheblich an. Wenn der N-Eintrag langfristig unter dem N-Austrag liegt, verringert sich der mineralisierbare organische N-Pool, der potenziell für Pflanzen verfügbar ist und es entwickelt sich ein Zustand mit geringerer Trophie (der in der Regel eine Zunahme der Magerkeitszeiger erzeugt).

Die Festlegung der CL_SMB-Werte erfolgt auf der Grundlage von vereinfachten Annahmen bezüglich der in der CL_SMB-Bilanzierung berücksichtigten Bilanzglieder (Tabelle: Erläuterung der Bilanzglieder). Diese Vereinfachungen bedingen, dass alle resultierenden CL_SMB-Werte mit Unsicherheiten behaftet sind. Um diese Ungenauigkeiten zu adressieren, ist vorgesehen, dass die berechneten Bilanzsummen nur innerhalb eines definierten Prozentsatzes von den festgesetzten Grenzen der international etablierten Empirischen Critical Loads (C_Lemp) abweichen dürfen. Die Konkretisierung dieser Regelung wird in Abstimmung mit dem zuständigen Bund- und Ländergremium finalisiert.

Anwendungsbereich und Ausblick

Die Einführung eines standardisierten „CL-Datenblatts" (Tabelle: Auszug aus der CL-Datenmappe, Download am Textende) ermöglicht eine transparente und nachvollziehbare Festlegung von Belastungsgrenzen. Diese Standardisierung ist sowohl für Genehmigungsbehörden als auch für Bundes- und Landesbehörden entscheidend. Sie ermöglicht eine einheitliche Methodik bei der Erfassung und dem Abgleich von Überschreitungen der Critical Loads in regionalen und nationalen Berichten.

Die Anwendung der vereinfachten Bilanzierungsmethode wird für bestimmte Ökosystemtypen wie Moore, Sümpfe, Auwälder, Felsformationen und Schutthalden aufgrund unzureichender Datenbasis nicht empfohlen. Ferner wird die detaillierte Implementierung dieser Methode für seltene Lebensraumtypen in Baden-Württemberg, wie beispielsweise die Binnendünen mit Heideflächen (LRT 3210), die in BW nur auf einer Fläche von 3 von bundesweit 2682 Hektar vorkommen, zunächst ausgesetzt. Die Setzung von CL-Werten für diese spezifischen Fälle erfolgt von der BW-Arbeitsgruppe Critical Loads in Abstimmung mit Bund-Ländergremien.

Die Methodik zur Ermittlung von flächenspezifischen Critical Loads wird aktuell in einer Anleitung (CL-Anleitung) zusammengestellt. Die Einführung von Trophiestufen als bundesweites Instrument zur Ermittlung von Critical Level und Critical Loads ermöglicht ein sach- und praxisgerechtes Trophiemanagement und unterstützt den Vollzug zum Schutz und zur Wiederherstellung der empfindlichen Lebensräume.

Hintergrund Bund-Länder-Auftrag und StickstoffBW

Die hier vorgestellte Neufassung der Belastungsgrenzen für Stickstoff basiert auf einem Bund-Länder-Beschluss im Zuge der Veröffentlichung der Interimslösung und einem Ministerratsbeschluss zu StickstoffBW im Jahr 2014. Die Interimslösung sollte nach 10 Jahren ersetzt werden. Anwendungsbereiche sind die Umsetzung der §§ 30 und 34 BNatSchG und Genehmigungen nach TA Luft Anhang 8 und 9. Auch ein EU-Vertragsverletzungsverfahren wegen eines bundesweit ungünstig-schlechten Erhaltungszustands der FFH-Mähwiesen und die geplante Wiederherstellung der Natur erfordern einen detaillierten Blick auf den Stickstoffhaushalt.

Für die Neubewertung der Belastungsgrenzen für FFH-Lebensraumtypen wurde ein StickstoffBW-Forschungswettbewerb durchgeführt und im Rahmen von sechs Forschungs- und Entwicklungsvorhaben historische und aktuelle empirische Daten zu N-Flüssen und Vegetationsaufnahmen ausgewertet. Die Ergebnisse wurden in der StickstoffBW-Arbeitsgruppe Critical Loads diskutiert und mit Empfehlungen zur Umsetzung der FFH-Richtlinie (BfN-Handbuch), Bund-Länder-Vereinbarungen zur Ermittlung des FFH-Erhaltungsgrades, den Publikationen des Umweltbundesamtes zu Critical Level und empirischen Critical Loads sowie einem internationalen Methodenhandbuch (ICP-Mapping Manual des CCE Coordination Centre for Effects) zusammengeführt. Auf dieser Basis wurde die neue Fachkonvention für die flächenspezifischen Critical Loads entwickelt. Details der CL-Anleitung werden aktuell noch in Bund-Länder-Gremien diskutiert.