Anlass

Die Auswirkungen des Klimawandels sind in Deutschland zunehmend deutlich erkennbar. Neben einem generellen Temperaturanstieg nimmt insbesondere die Häufigkeit und Intensität von Extremereignissen zu. Dazu zählen unter anderem langanhaltende Frühjahrs- und Sommertrockenperioden. Diese Entwicklung führt dazu, dass Dürreereignisse in Deutschland an Bedeutung gewinnen und sich negativ auf Grundwasserstände, Landwirtschaft und Ökosysteme auswirken [1]. Dazu kommt die Verschiebung der Niederschlagsverteilung, wodurch mehr Niederschlag im Winterhalbjahr fällt. [2]

Besonders stark betroffen ist Nordostniedersachsen. Die Region ist durch überwiegend leichte, sandige Böden gekennzeichnet, die eine geringe Wasserspeicherfähigkeit aufweisen und daher einen vergleichsweise hohen Wasserbedarf haben [3]. Bereits unter den heutigen Klimabedingungen zählt Nord-Ost-Niedersachsen zu den am intensivsten bewässerten Regionen Deutschlands [4]. Die klimatischen Veränderungen verstärken diese Ausgangssituation zusätzlich, da natürliche Niederschläge immer weniger zur Deckung des Wasserbedarfs beitragen können.

Infolge der zunehmenden Frühjahrs- und Sommertrockenheit steigt der Bewässerungsbedarf weiter an, während gleichzeitig die Grundwasserstände bereits vielerorts niedrig sind. Bleiben Niederschläge über längere Zeiträume aus, sinkt das verfügbare Wasserdargebot insbesondere während der Sommermonate weiter ab. Die Kombination aus dem steigenden Wasserbedarf, rückläufigen Wasserdargebot und den standorttypischen Sandböden potenziert die Problematik zusätzlich. Vor diesem Hintergrund ergibt sich ein wachsender Handlungsbedarf im Hinblick auf ein nachhaltiges Wassermanagement und eine Anpassung der landwirtschaftlichen Nutzung an die veränderten klimatischen Rahmenbedingungen.

Diese Herausforderungen machen Wasserspeicher zu einer strategisch wichtigen Option, Niederschläge außerhalb der Vegetationsperiode aufzufangen und so die landwirtschaftliche Bewässerung bei starker Trockenheit in der Bewässerungsperiode zu sichern, ohne zusätzliches Grundwasser entnehmen zu müssen [5]. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass der Bau eines Speicherbauwerks hohe Investitionskosten bedeutet, was eine optimale Auslegung der Größe erstrebenswert macht, um diese Kosten, bei ausreichender Versorgungssicherheit, so gering wie möglich zu halten.

Im Rahmen des Forschungsprojektes WassKli, gefördert durch die Europäische Innovationspartnerschaft (EIP-Agri) und Innovation Niedersachsen, werden praxisnahe Nutzungsstrategien eines theoretischen Wasserspeichers in Nordostniedersachsen erörtert. Dabei werden reale Anbaufelder von zwei Praxispartnern betrachtet und unterschiedliche Wasserressourcen zur Füllung des Speichers evaluiert. Auch soll die Dimensionierung des theoretischen Speichers optimiert werden, um so die Wirtschaftlichkeit landwirtschaftlicher Betriebe in Nordostniedersachsens langfristig gegen die Einflüsse des Klimawandels zu sichern.

Anforderungen an Wasserspeichern in der Landwirtschaft

Wasserspeicher unterliegen einer Vielzahl von Anforderungen, die je nach geographischer Lage, klimatischen Bedingungen und Nutzungszweck unterschiedlich ausgeprägt sind. Diese Anforderungen betreffen sowohl die technische Ausgestaltung, die hydrologische Dimensionierung als auch die ökologischen und sozioökonomischen Rahmenbedingungen, die im Planungs- und Bauprozess berücksichtigt werden müssen.

International sind Wasserspeicher in der Landwirtschaft in zahlreichen Regionen seit langem eine etablierte Praxis und haben schon früh eine zentrale Rolle als integraler Bestandteil vieler Wassermanagementsysteme eingenommen. [6]

In Deutschland spielen Wasserspeicher für die landwirtschaftliche Bewässerung aktuell nur eine geringe Rolle. Der überwiegende Anteil (etwa 77 %) des Wassers für die landwirtschaftliche Bewässerung stammt aus Grund- und Quellwasser [7]. Historisch betrachtet wurden in den 1980er Jahren in der DDR vermehrt Wasserspeicher geplant und gebaut mit dem Ziel, die landwirtschaftliche Autarkie zu erhöhen und Versorgungssicherheit in Trockenperioden zu gewährleisten. Mit der politischen und wirtschaftlichen Umstrukturierung nach der Wiedervereinigung und dem Übergang zur Marktwirtschaft ging jedoch die Bewässerungsintensität in den neuen Bundesländern stark zurück und damit auch die Relevanz technischer Speicherlösungen. [8]

In den letzten Jahrzehnten sind in Deutschland zum Beispiel der Wasserspeicher Stöcken (2002/2003) und der Speicher Borg im Landkreis Uelzen gebaut worden. Primäres Ziel dieses Speichers ist es, das Prozesswasser der Zuckerfabrik Uelzen zu speichern und im Folgejahr für die Feldbewässerung verfügbar zu machen. Durch die frühzeitige Berücksichtigung naturräumlicher Aspekte erfüllt der Speicher zudem ökologische Funktionen, indem er als Lebensraum für unterschiedliche Flora und Fauna dient und für Besucher eine Vogelbeobachtungsstation bietet. [9]

Projektgebiet

Das Projektgebiet liegt im Landkreis Lüchow-Dannenberg, auf landwirtschaftlichen Flächen in den Ortsteilen Rehbeck und Seerau, in der Nähe der Stadt Lüchow. Die Region ist durch einige spezifische Herausforderungen geprägt. Dazu gehört die Vermutung von teils erhöhten Salzgehalten im Boden, hochanstehendes Grundwasser, sowie die Besonderheit des intensiveren Anbaus von Gemüse- und Kräuterkulturen, die hohe Anforderungen an die Wasserqualität und Quantität stellen. Zurückzuführen ist die Kulturwahl auf die Nähe zum Unternehmen Steinicke Haus der Hochlandgewürze für Trocknung von Gewürzpflanzen.

Klimatisch ist die Region dem humiden mitteleuropäischen Klimaraum zuzuordnen, der grundsätzlich durch ganzjährig ausreichende Niederschläge geprägt ist. Infolge des fortschreitenden Klimawandels ist jedoch eine deutliche Veränderung der saisonalen Niederschlagsverteilung zu beobachten. Während die Wintermonate zunehmend von höheren Niederschlagsmengen geprägt sind, nehmen die Niederschläge in den Sommermonaten ab, beziehungsweise häufen sich Starkregenereignisse [2]. Gleichzeitig steigen die Temperaturen und damit die Verdunstungsraten, wodurch sich die Wasserverfügbarkeit während der Vegetationsperiode zunehmend verschlechtert. Diese Entwicklung führt trotz insgesamt ausreichender Jahresniederschläge zu einer Zunahme von Phasen mit ausgeprägter Trockenheit im Frühjahr und im Sommer, mit entsprechend negativer Wirkung für landwirtschaftliche Kulturen.

In der Vergangenheit konnte das Trockenheitsrisiko in der Region durch eine angepasste Bewirtschaftungsweise und aufgrund der lokalen Situation, wie von hochanstehendem Grundwasser, weitgehend abgefangen werden. Erst seit der Jahrtausendwende wurde sporadisch mit zusätzlicher Bewässerung begonnen. Die derzeitige Praxis stößt jedoch an ihre Grenzen und bedarf einer grundlegenden Neugestaltung. Die Möglichkeiten der Wasserentnahme sind limitiert, und dies erhöht den Druck auf die Landwirte in der Region, alternative Wasserquellen zu erschließen und effiziente Bewässerungsmethoden einzusetzen. In Bild 1 ist eine Drohnenbefliegung zur Ermittlung potenziell geeigneter Flächen für Wasserspeicherstandorte dargestellt. Die Datenerfassung erfolgte mithilfe einer Multispektralkamera. Auf Grundlage der aufgenommenen Bilddaten wurde anschließend ein digitales Geländemodell erstellt, das als Grundlage für die Analyse der topographischen Gegebenheiten dient.

Bild 1: Beginn der Drohnenüberfliegung zur Untersuchung und Findung möglicher Speicherstandorte im Testgebiet

Figure 1: Start of drone overflight to investigate and identify potential storage locations in the test area

Ermittlung des Wasserbedarfs

Im Rahmen der Vordimensionierung eines Speichers wurde der erforderliche Zusatzwasserbedarf als Anhaltspunkt für die weitergehende Modellierung ermittelt. Es ist jedoch vorab festzuhalten, dass die Einschätzung der Wasserbedarfe Unsicherheiten unterliegt und eine Annäherung darstellt.

Die Ermittlung des erforderlichen Speichervolumens orientiert sich an der Zusatzwasserberechnung gemäß DWA-M 590 [10]. Es wird der Stand 2019 des Merkblatts herangezogen, doch mit der bevorstehenden Aktualisierung des Merkblatts wird der ermittelte Zusatzwasserbedarf voraussichtlich ansteigen. Im Merkblatt wird in Abhängigkeit von standortspezifischen Gegebenheiten, wie Bodenart und Klimaraum, eine kulturspezifische Bewässerungsgabe in Millimetern pro Hektar und Jahr ermittelt. Unter Berücksichtigung der Anbaufläche der verschiedenen Kulturen ergibt sich im untersuchten Beispiel der erforderliche Zusatzwasserbedarf für ein mittleres Jahr bzw. ein mittleres Trockenjahr. Sofern durch die Praxispartner betriebsspezifische Bewässerungsmengen genannt wurden oder Kulturen angebaut werden, die im DWA-M 590 nicht erfasst sind, kommen die Angaben der Praxispartner zum Wasserbedarf bevorzugt zur Anwendung. Aus der Summe der ermittelten Zusatzwasserbedarfe für die einzelnen Kulturen ergibt sich das gesamte erforderliche Wasservolumen für die untersuchten Flächen. Zur Berücksichtigung potenzieller Verluste, im Leitungssystem und bei der Ausbringung z.B. durch Windabdrift oder Interzeption, wird pauschal ein Zuschlag von 20 % auf das Gesamtvolumen aufgeschlagen [11]. Das so ermittelte Volumen dient als Bemessungsgrundlage für die weiteren Berechnungen zur Dimensionierung des Wasserspeichers.

Zuzüglich zu den Verlusten werden, aufgrund der Lebensdauer eines Wasserspeichers, die klimatischen Veränderungen in der Zukunft bei der Dimensionierung des Beckens berücksichtigt. Dazu werden die Klimaprognosen des Niedersächsisches Kompetenzzentrum Klimawandel (NIKO) herangezogen. Dabei finden die Szenarien RCP 2.6 (starke Klimaschutzmaßnahmen) und RCP 8.5 (weiter wie bisher) für die Klimaperiode 2031 bis 2060 Anwendung [12]. Es bleibt jedoch anzumerken, dass die Projektion in die Zukunft kritisch zu betrachten ist, da je nach Modell und Berücksichtigung unterschiedlicher Parameter sehr unterschiedliche Ergebnisse erzeugt werden, was eine präzise Projektion in die Zukunft erschwert. Als vereinfachter methodischer Ansatz wird die klimatische Wasserbilanz (KWB) innerhalb der Vegetationsperiode aus den NIKO-Prognosen mit der KWB der Referenzperiode 1981–2010 verglichen, wie sie dem DWA-M 590 zugrunde liegt. Die prozentuale Abweichung der klimatischen Wasserbilanz der beiden Zukunftsszenarien von der KWB des Betrachtungszeitraums wird anschließend auf das zuvor ermittelte Gesamtvolumen des Zusatzwasserbedarfs aufgeschlagen und dient als überschlägiger Bemessungswert für die weitere Planung.

Eine Übersicht der angesetzten Kenndaten und die Ergebnisse für die verschiedenen Szenarien sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1: Übersicht der Kenndaten für die unterschiedliche Szenarien

Table 1: Overview of key data for the different scenarios

Bei der Berechnung des Wasserbedarfs landwirtschaftlicher Kulturen gemäß DWA-M 590 wird in der Regel von grundwasserfernen Standorten ausgegangen. Die potenzielle Wasserverfügbarkeit von Bodenwasser wird demnach maximal durch den kapillaren Aufstieg aus dem Bodenhorizont bestimmt. Für das vorliegende Betrachtungsgebiet in Lüchow ist jedoch eine differenzierte Betrachtung des Grundwasserstandes, aufgrund seiner Nähe zur Geländeoberkante (GOK), unerlässlich. Da für das Untersuchungsgebiet keine direkten historischen Grundwasserpegel vorliegen, wurden zur Abschätzung Informationen des NIBIS-Kartenservers, genauer die Themenkarte Bodenkarte 1:50.000 von Niedersachsen (BK50), herangezogen [13].

Maßgeblich für die potenzielle Wasseraufnahme ist neben dem Grundwasserstand die effektive Durchwurzelungstiefe, die durch die pedologischen Eigenschaften des Bodens limitiert wird. Nach Auswertung der Daten der BK50 des NIBIS-Kartenservers beträgt die durchschnittliche effektive Durchwurzelungstiefe im Untersuchungsgebiet etwa 80 cm. Gleichzeitig liegt der mittlere höchste Grundwasserstand, nach BK50, bei etwa 70 cm unter GOK und der mittlere niedrigste Grundwasserstand bei etwa 140 cm. Theoretisch könnte bei maximaler Durchwurzelungstiefe zeitweise eine Anbindung an das Grundwasser erfolgen, unter der Annahme, dass der Grundwasserhöchststand vorliegt. Dies würde erklären, warum in Jahren mit ausreichend hohen Grundwasserständen auch ohne Zusatzbewässerung zufriedenstellende Erträge erzielt werden konnten. In Trockenjahren sinkt der Grundwasserstand jedoch meist ab, sodass diese Anbindung nicht mehr gewährleistet ist.

Bei der Beurteilung der effektiven Grundwasseranbindung ist weiterhin auf die Durchwurzelungstiefen der angebauten Kulturen einzugehen. Daten aus dem Thünen Report 96 zeigen, dass von den gängigen Anbausorten der Praxispartner, Zuckerrübe, Winterweizen und Silomais, Durchwurzelungstiefen bis etwa 100 cm erreicht werden können [14]. Das würde eine mögliche Anbindung an das Grundwasser für diese Kulturen bei günstigen Grundwasserständen bedeuten. Demgegenüber verfügen Feldgemüsearten und Kräuter über signifikant geringere Durchwurzelungstiefen. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit der Grundwasseranbindung, insbesondere in Trockenperioden.

Mögliche Wasserressourcen und dessen Auswirkung auf die Speichergröße

Um die zuvor ermittelten Wasserbedarfe für die landwirtschaftliche Bewässerung zu decken, stehen verschiedene Wasserressourcen zur Verfügung, die einzeln oder in Kombination zur Füllung eines Speichers herangezogen werden können. Die Eignung der einzelnen Ressourcen unterscheidet sich jedoch erheblich, da deren Erschließung mit unterschiedlichem technischem, wirtschaftlichem und ökologischem Aufwand verbunden ist. Im Folgenden werden vier potenzielle Wasserquellen betrachtet: Grundwasser aus tiefen Grundwasserleitern, Oberflächenwasser aus dem Fluss Jeetzel, Klarwasser aus der Kläranlage Lüchow sowie Drainagewasser aus den vorhandenen Grabendrainagesystemen. Jede dieser Ressourcen wird hinsichtlich Verfügbarkeit, Planbarkeit, Kosten und Restriktionen bewertet.

Die Nutzung von Grundwasser aus tiefen Grundwasserleitern stellt in der Landwirtschaft eine etablierte Praxis dar. Limitiert ist die Quantität dabei durch eine behördlich vorgeschriebene Entnahmemenge, gerichtet an ökologischer Verträglichkeit, was für das Testgebiet auf 30 mm pro Jahr vermutet wird. Somit ist die Quelle saisonal unabhängig, die Menge jedoch begrenzt und alleinstehend nicht ausreichend.

Die Option, Oberflächenwasser aus der Jeetzel zu nutzen, bietet gesamtheitlich das Potential einer höheren Quantität auf das Jahr betrachtet, jedoch lässt sich aus historischen Daten beobachten, dass ein Großteil des Abflusses im Winter erfolgt, wodurch eine saisonale Limitierung der Quantität vorherrscht. Diese wird jedoch durch das Speicherbauwerk kompensiert, vergrößert aber das Bauwerk selbst, da ein Großteil der benötigten Zusatzwassermenge bereits im Winterhalbjahr zurückgehalten werden muss. Neben der Quantität wird die Entnahme aus der Jeetzel auch eine ökologische Bewertung benötigen, was einen erhöhten rechtlichen Aufwand bedeuten kann. Für die Bewertung von Oberflächenwasser aus der Jeetzel werden die historischen Pegel- und Abflussdaten der Jeetzel von 2010 bis 2024 betrachtet, bereitgestellt vom Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN).

Drainagewasser aus den vorhandenen Drainagegräben ist aufgrund der schwierigen Quantifizierbarkeit des Aufkommens schlecht planbar, bietet jedoch das Potential, überschüssige Nährstoffe im Bewässerungswasser aufzufangen, diese zu akkumulieren und in der nächsten Bewässerungsgabe zu nutzen. Erste Analysen ergaben jedoch, dass das volumetrische Potential der Gräben gering ist, was eine dezentrale Speichervariante über die Gräben wenig sinnvoll erscheinen lässt Weitere mögliche Ergiebigkeit durch niederschlags- und bewässerungsbedingter Abflüsse muss näher analysiert werden.

Klarwasser aus der Kläranlage Lüchow beinhalt die größte Herausforderung an die Qualität der Aufbereitung des Wassers. Besonders Kulturen, die zum Rohverzehr angebaut werden, haben einen sehr hohen Hygieneanspruch. Das bedeutet sehr hohe Investitionskosten für die Aufbereitung des Klarwassers und eine genaue Überwachung der Ablaufwerte. Abseits der hohen Qualitätsanforderungen stellt die Kläranlage eine gut zu quantifizierende und saisonal unabhängige Wasserressource dar, was eine sehr gute Planbarkeit und eine kleinere Auslegung des Speicherbauwerks bedeutet. Das saisonal unabhängige Aufkommen führt zu einer Wiederfüllung des Speichers innerhalb der Vegetationsperiode, was bei dem Oberflächenwasser, durch die geringen Abflüssen innerhalb der Vegetationsperiode, nur begrenzt möglich ist. Verwendet für die Bewertung von Klarwasser werden die historische Daten der Kläranlage Lüchow von 2020 bis 2024, die von dem Wasserverband Wendland-Höhbeck bereitgestellt wurden.

Insgesamt zeigt sich, dass die betrachteten Wasserressourcen deutliche Unterschiede hinsichtlich Verfügbarkeit, Planbarkeit, Kosten und Restriktionen aufweisen und damit variierende Einflüsse auf die Dimensionierung des Wasserspeichers haben. Eine kurze Übersicht der Bewertung der verschiedenen Wasserressourcen findet sich in Tabelle 2.

Tabelle 2: Zusammenfassung der Bewertung der verschiedenen Wasserressourcen nach theoretischer Menge, zeitlicher Verfügbarkeit und Wahrscheinlichkeit des Anfalls

Table 2: Summary of the assessment of different water resources according to theoretical quantity, temporal availability and probability of occurrence

Ermittlung der Versorgungssicherheiten

Im folgenden Abschnitt wird die Versorgungssicherheit betrachtet, mit welcher Methode sie ermittelt wird und welchen Einfluss unterschiedliche Speichergrößen auf die Versorgungssicherheit haben. Dabei berücksichtigt werden die einzelnen Wasserressourcen Oberflächenwasser und Klarwasser, da diese alleinstehend den Zusatzwasserbedarf am wahrscheinlichsten decken können und mit hoher Wahrscheinlichkeit anfallen.

Die Wasserbedarfe werden, basierend auf der klimatischen Wasserbilanz im Betrachtungszeitraum, unter Einbeziehung von Kulturkoeffizienten (Kc-Werte) ermittelt, um eine möglichst einfache und realitätsnahe Annäherung an tatsächliche Wasserbedarfe über die Jahre hinweg zu ermöglichen. Dabei wird ein gewichtetes Mittel der Kc-Werte nach Dauer der Entwicklungsstadien der jeweiligen Kulturen genutzt. Die Daten für zur Berechnung des gewichteten Mittels sind dem Thünen Report 96 entnommen [14]. Zu berücksichtigen ist, dass die Mittelung der Kc-Werte die Trockenspitzen zumindest reduzieren, jedoch als Betrachtung der Gesamtspeichergröße das Verfahren signifikant vereinfachen.

Für die Zukunftsszenarien RCP 2.6 und RCP 8.5 werden, analog zur vorangegangenen Methode, die prozentualen Abweichungen der klimatischen Wasserbilanz im Vergleich zur Referenzperiode des DWA-M 590 auf die untersuchte Zeitreihe übertragen. Auf diese Weise wird eine vereinfachte Abbildung der zunehmenden Trockenheit infolge des Klimawandels ermöglicht, um Trockenspitzen besser berücksichtigen zu können.

Zur Berücksichtigung des Bodenwassers wird die verfügbare Feldkapazität des Bodens ermittelt. Dabei werden die jeweiligen Bewässerungsschwellenwerte zur maximalen Entnahmemenge aus der Bodenmatrix, bevor erneut bewässert werden muss, betrachtet [14]. Auch wird ein oberer Schwellenwert von einer durchschnittlichen maximalen nutzbaren Feldkapazität von 74 % angesetzt, die sich zum Anfang der Bewässerungsperiode einstellt [15]. Die Modellierung erfolgt mit einer monatlichen Auflösung. So wird das resultierende Wasservolumen der Bodenmatrix, basierend auf durchschnittliche Wurzeltiefen, Bodenart und oberer, sowie unterer Schwellenwert von dem Gesamtwasserbedarf, abgezogen.

Unter Berücksichtigung dieser Kennwerte wurde abschließend das aufkommende Wassermenge von dem Oberflächenwasser der Jeetzel und das Klarwasser der Kläranlage Lüchow betrachtet. Zur Bestimmung der Versorgungssicherheit mit Oberflächenwasser wird über den Zeitraum von 2010 bis 2024 der Verbrauch, die Wasserbedarfe der betrachteten Flächen, und die zur Verfügung stehende Menge an Wasser unter Berücksichtigung unterschiedlicher Speichergrößen numerisch modelliert. Für die Jeetzel wurden ebenfalls verschiedene Entnahmegrenzen betrachtet. Basierend auf dem mittleren Abfluss (MQ) der Jeetzel wurde die Entnahmegrenze MQ, MQx1,2 und MQx1,5 bei gleichbleibender Entnahmemenge (0,25 m³/s) herangezogen. Bild 2 enthält eine Übersicht zu den Versorgungssicherheiten unterschiedlicher Speichergrößen bei unterschiedlicher Entnahmegrenze. Es ist zu erkennen, dass bei konstantem Speichervolumen eine geringe Entnahmegrenze die Versorgungsicherheit erhöht.

Bild 2: Versorgungssicherheiten eines Speicherbauwerks, gespeist durch Oberflächenwasser über den Verlauf von 2010 bis 2024, basierend auf dem Klimaaufschlag nach RCP 8.5

Figure 2: Supply security of a storage facility fed by surface water over the period from 2010 to 2024, based on the climate surcharge according to RCP 8.5

Für das Klarwasser wurde ein verkürzter Zeitraum von 2020 bis 2024 angesetzt, um eine Homogenität der angeschlossenen Gewerbe zu gewährleisten. Die Versorgungssicherheiten bei Nutzung von Klarwasser gehen aus Bild 3 hervor. Deutlich wird, dass aufgrund der kontinuierlichen, saisonal unabhängigen Verfügbarkeit von Klarwasser deutlich geringere Speichervolumina als bei Oberflächenwasser möglich sind und eine Reduzierung des Speichervolumens um rund 300.000 m³ möglich ist.

Bild 3: Versorgungssicherheiten eines Speicherbauwerks, gespeist durch Klarwasser über den Verlauf von 2020 bis 2024, basierend auf dem Klimaaufschlag nach RCP 8.5

Figure 3: Supply security of a storage facility fed by clear water over the period from 2020 to 2024, based on the climate surcharge according to RCP 8.5

Ausblick

Die aus den Ergebnissen abgeleiteten Erkenntnisse bilden abschließend die Grundlage für die Erstellung eines Leitfadens. Ziel dieses Leitfadens ist es, eine strukturierte Entscheidungshilfe für die Dimensionierung von Wasserspeichern für landwirtschaftliche Bewässerungszwecke bereitzustellen und damit den Planungsprozess zu vereinfachen und zu beschleunigen. Durch die systematische Betrachtung und Einbeziehung unterschiedlicher Wasserressourcen soll zudem eine möglichst grundwasserschonende Auslegung der Speicher unterstützt und der Einsatz alternativer Wasserquellen gefördert werden. Damit soll auch eine Übertragbarkeit auf andere Flächen und gegebenenfalls abweichende Randbedingungen, wie beispielsweise Grundwasserhöhe und Bodenarten, ermöglicht werden. Dies soll durch die in den vorherigen Kapiteln berücksichtigten Aspekte und Menge der Inputparameter gewährleistet werden.

Darüber hinaus werden die Neuerungen des Regelwerks DWA-M 590 nach dessen Veröffentlichung im weiteren Projektverlauf berücksichtigt und eingearbeitet. Insbesondere die Anpassungen der dort definierten Bewässerungswerte können zu einer erneuten Bewertung des Wasserbedarfs führen und gegebenenfalls eine Auslegung eines größeren Wasserspeichers erforderlich machen.

Weitere Untersuchungen stehen noch aus, wie die Überwachung der Auswirkung der Jeetzel auf das umliegende Grundwasser an den betrachteten Flächen, sowie die genauere Quantifizierung der Wassermengen der bestehenden Entwässerungsgräben für die Unterstützung der Schonung des Grundwassers.

Zusammenfassung

Der Klimawandel verschärft die wasserwirtschaftlichen Herausforderungen der Landwirtschaft in Nord-Ost-Niedersachsen zunehmend. Insbesondere die wachsende zeitliche Diskrepanz zwischen Wasserverfügbarkeit und Wasserbedarf führt zu einer steigenden Unsicherheit in der landwirtschaftlichen Produktion. Vor diesem Hintergrund wird deutlich, dass bestehende Wassermanagementstrukturen langfristig nicht ausreichen, um den zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.

Technische Wasserspeicher stellen einen zentralen Ansatz dar, um diese Defizite auszugleichen und die Versorgungssicherheit des landwirtschaftlichen Wasserbedarfs zu erhöhen. Ihre Eignung und Dimensionierung hängen dabei maßgeblich von den verfügbaren Wasserressourcen ab. Oberflächenwasser aus Flüssen ist durch ein stark saisonales Wasserdargebot gekennzeichnet, das infolge klimawandelbedingter Veränderungen insbesondere in den Wintermonaten hohe Abflüsse und während der Vegetationsperiode ein deutlich reduziertes Angebot aufweist. Diese ausgeprägte zeitliche Diskrepanz zwischen Wasserverfügbarkeit und landwirtschaftlichem Bedarf macht den Einsatz großvolumiger Wasserspeicher erforderlich, um den zusätzlichen Wasserbedarf in Trockenphasen vollständig abdecken zu können. Demgegenüber zeichnet sich Klarwasser aus Kläranlagen durch ein vergleichsweise geringeres, jedoch kontinuierliches Aufkommen aus, das auch während der Vegetationsperiode zur Verfügung steht. Trotz der niedrigeren Gesamtwassermengen ermöglicht diese gleichmäßigere Verfügbarkeit eine geringere Dimensionierung der erforderlichen Speicher, da das anfallende Wasser zeitnah genutzt werden kann und die saisonale Überbrückung kürzer ausfällt. Nachteilig wirkt sich jedoch der erhöhte Aufbereitungsaufwand aus, bedingt durch die hohen Hygieneanforderungen bei Kulturen zum Rohverzehr, was höhere Investitionskosten bedeuten kann. Die Nutzung weiterer Ressourcen, wie etwa Drainagewasser, kann ein zusätzliches Potenzial darstellen, erfordert jedoch vertiefende Untersuchungen hinsichtlich Menge, zeitlicher Verfügbarkeit und Wasserqualität. Erst auf dieser Grundlage lassen sich belastbare Aussagen über die Eignung dieser Ressource für eine nachhaltige Speicherung und Nutzung treffen.

Insgesamt zeigt sich, dass die Umsetzung von Wasserspeichern ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Einflussfaktoren darstellt. Neben hydrologischen und technischen Aspekten sind naturschutzfachliche Belange, rechtliche Genehmigungsprozesse sowie planerische Rahmenbedingungen maßgeblich zu berücksichtigen. Die Einbindung von Klimawandelprojektionen bleibt dabei mit Unsicherheiten behaftet, unterstreicht jedoch zugleich den dringenden Handlungsbedarf. Trotz bestehender Herausforderungen sind technische Wasserspeicher als ein wesentlicher Baustein zur Anpassung der Landwirtschaft an den Klimawandel zu bewerten und leisten einen wichtigen Beitrag zur langfristigen Sicherung der landwirtschaftlichen Wasserverfügbarkeit.

Literatur

[1]     DWD: Klimawandel in Deutschland: Neuer Monitoringbericht belegt weitreichende Folgen. URL: https://​www.dwd.de​/​DE/​klimaumwelt/​aktuelle_​meldungen/​191126/​dwd_​bmu_​uba_​monitoringbericht.html​?​nn=​344870, Zugriff am: 30.01.2026.

[2]     NIKO: Klimawandel in Niedersachsen: Niederschlag – Faktenblatt (2020).

[3]     Landwirtschaftskammer Niedersachsen: Zur Zukunft der Bewässerung - Grundsatzbeitrag. URL: https://​www.lwk-niedersachsen.de​/​lwk/​news/​39060_​Zur_​Zukunft_​der_​Bewaesserung_-_​Grundsatzbeitrag, Zugriff am: 30.01.2026.

[4]     Bernhardt, J. J.; Stupak, N.; Neuenfeldt, S.; Potts, F.: Status quo der Bewässerung in Deutschland (2025).

[5]     Zhao, M.; Boll, J.: Adaptation of water resources management under climate change. Frontiers in Water 4 (2022), S. 2.

[6]     Angelakιs, A. N.; Zaccaria, D.; Krasilnikoff, J.; Salgot, M.; Bazza, M.; Roccaro, P.; Jimenez, B.; Kumar, A.; Yinghua, W.; Baba, A.; Harrison, J. A.; Garduno-Jimenez, A.; Fereres, E.: Irrigation of World Agricultural Lands: Evolution through the Millennia. Water 12 (2020) H. 5.

[7]     van Rüth, P.; Schönthaler, K.; Andrian-Werburg, S.; Buth, M.: 2019 Monitoring Report on the German Strategy for Adaptation to Climate Change (2019), S. 109.

[8]     Simon, M.: PIK Report No. 114 – Die landwirtschaftliche Bewässerung in Ostdeutschland seit 1949 (2009), S. 83-85.

[9]     NABU Uelzen e.V.: Wir stellen vor: Wasserspeicher Stöcken. URL: https://​www.nabu-uelzen.de​/​8-​artenschutz​?​n=​38.

[10]   Fritzthum, U.; Riesbeck, F.; Anter Jano; Bucher, B.; Fricke, E.; Götz, R.; Meyering, R.; Müller, U.; Probst, M.; Richter, S.; Schörling, B.; Thörmann, H.-H.; Wenkel, K.-O.; Hübsch, L.; Barion, D.: DWA-M 590 – Grundsätze und Richtwerte zur Beurteilung von Anträgen zur Entnahme von Wasser für die Bewässerung. DWA-Regelwerk, M 590, 1. Auflage, Hennef: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft Abwasser und Abfall 2019, ISBN: 9783887218430.

[11]   Hartmann, H.: Untersuchungen zu den Wasserverlusten beim Einsatz des Großflächenregners mit mobilen Beregnungsmaschinen (1992), S. 24.

[12]   NIKO: Klimawissen – Unsere Rohdaten zur Weiterverarbeitung. Niedersächsisches Kompetenzzentrum Klimawandel, URL: https://​niko-klima.de​/​klimawissen/​.

[13]   NIBIS: Bodenkarte von Niedersachsen 1:50.000 (BK50). Niedersächsisches Bodeninformationssystems, URL: https://​nibis.lbeg.de​/​cardomap3/​, Zugriff am: 01.12.2025.

[14]   Bernhardt, J. J.; Rolfes, L.; Kreins, P.; Henseler, M.: Ermittlung des regionalen Bewässerungsbedarfs für die Landwirtschaft in Bayern (2022), S. 94-96.

[15]   DWD: Überdurchschnittlich feuchte Böden trockneten zum Ende schnell aus: Die agrarmeteorologische Situation im Frühling 2023 (2023), S. 2.

Autorendaten

B. Eng. Maurice Dedolf und M. Sc. Felix Schmidt sind wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für nachhaltige Bewässerung und Wasserwirtschaft im ländlichen Raum (INBW) der Ostfalia Hochschule in Suderburg.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Röttcher ist Professor für Wasserbau und Wasserwirtschaft an der Ostfalia Hochschule in Suderburg und Institutsleiter des Instituts für nachhaltige Bewässerung und Wasserwirtschaft im ländlichen Raum (INBW).