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Bodenerosion




Bodenerosion ist die übermäßige Erosion von Böden, verursacht durch unsachgemäße menschliche Landnutzung, zum Beispiel Entfernung der schützenden Vegetation durch Überweidung oder Abholzung, sowie zu kurze Brachezeiten. Besonders problematisch ist hierbei der Verlust des Oberbodens, das heißt des fruchtbarsten und landwirtschaftlich bedeutendsten Teils der Böden.

Anhaltende Bodenerosion hat zunächst eine Verschlechterung der Qualität des Bodens (Bodendegradation) zur Folge. Seit 1945 summiert sich die von Bodendegradation betroffene Fläche auf weltweit mehr als 1,2 Milliarden Hektar – das entspricht der gemeinsamen Landfläche von China und Indien.[1]

Die Degradation kann schließlich bis zum vollständigen Verlust der landwirtschaftlichen Nutzbarkeit des Bodens führen (Bodendevastierung). Es wird geschätzt, dass sich der Verlust von Oberboden durch Erosion pro Jahr weltweit auf etwa 23 bis 26 Milliarden Tonnen beläuft (im Schnitt 14 bis 16 Tonnen pro Hektar und Jahr).[2][3] Das entspricht einem jährlichen Verlust von nicht ganz einem Prozent der landwirtschaftlich nutzbaren Böden.[3]

Bodenerosion ist ein Problem mit weitreichenden ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Folgen. Daher wurden weltweit verschiedene Bodenschutz­maßnahmen eingeleitet, die das Problem jedoch bislang nicht vollständig beseitigen konnten. So schätzt das United States Department of Agriculture, dass trotz der Maßnahmen, die in den USA mittlerweile gegen Bodenerosion ergriffen worden sind, jährlich Millionen Tonnen fruchtbarer Böden von den Feldern der Farmer im Einzugsgebiet des Mississippi in den Golf von Mexiko geschwemmt werden.[4]

Inhaltsverzeichnis

Mechanismen


Bodenerosion erfolgt im Wesentlichen durch abfließendes Niederschlagswasser oder durch Wind.

Linienhafte Erosion durch Wasser (Rillenerosion)

Diese wird bewirkt durch in kurzlebigen Rinnsalen abfließendes Niederschlagswasser. Dort, wo dieses Wasser sich sammelt und zusammenfließt, erzeugt der konzentrierte Abfluss Rinnen, bei besonders starkem Abfluss auch regelrechte Schluchten im Gelände. Dabei kann eine rückschreitende Erosion entstehen, bei der ein besonders steiler Hang oder eine Tiefenlinie im Zuge fortschreitender Erosion hangaufwärts wandert.

Flächenhafte Erosion durch Wasser (Denudation)

Bei besonders starken Regenfällen kann an einem vegetationsfreien Hang über einen kurzen Zeitraum Regenwasser faktisch flächig abfließen und dabei Boden abschwemmen. In den meisten Fällen erfolgt die flächige Erosion aber durch das Zusammenspiel kleinmaßstäblicher linienhafter Erosion. So wird der Boden unbemerkt mehr oder weniger gleichmäßig tiefer gelegt.

Direkt auf den Boden aufschlagende schwere Regentropfen spielen für die Abschwemmung von Boden auch indirekt eine Rolle, da durch die hohe kinetische Energie die derartig über sehr kurze Distanzen (Zentimeter) bewegten feinen Bodenbestandteile größere Poren verstopfen und die Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens insgesamt verringern und damit dessen Erosionsanfälligkeit erhöhen (Verschlämmung).

Der durch das Niederschlagswasser abtransportierte Boden wird entweder zusammen mit dem Wasser in ein nahegelegenes Gewässer gespült oder weiter unten am Hang, dort wo die Hangneigung und damit die Fließgeschwindigkeit des Wassers abnimmt, als Schwemmfächer abgelagert.

Winderosion (Deflation)

Winderosion erfolgt meist auf leichten Böden. Bei dieser Erosionsform weht der Wind die obersten, relativ feinkörnigen Bodenschichten weg. Diese werden an anderer Stelle wieder abgelagert.

Tunnelerosion

entsteht durch schnell fließendes Wasser in den Makroporen des Unterbodens, besonders an steilen Hängen. Es bilden sich Tunnel und Sinklöcher, die die Bodenbearbeitung erschweren.

Beeinflussende Faktoren


Klima- und Witterungserscheinungen
welche die Bodenerosion stark beschleunigen
Substrat- und Bodeneigenschaften
welche die Erosionsprozesse fördern. Als erosionsanfällig bezeichnet man Böden dann, wenn sie folgende Eigenschaften aufweisen:
Der Grad der Bodenbedeckung
durch Vegetation oder Mulch bestimmt, wie viel Oberfläche erosivem Regen ausgesetzt ist:

Vorsorge


Eine Ackernutzung in Hanglagen ganz ohne Bodenabtrag ist nicht möglich. Ein wirklichkeitsnahes Ziel kann nur sein, die Bodenerosion auf ein erträgliches Maß zu begrenzen. Auf sehr tiefgründigen Böden wird heute ein Bodenabtrag von maximal 10 t/ha und Jahr (entsprechend einer Schichtdicke von etwa 0,6 mm) für tolerierbar gehalten. Angesichts der langsamen Bodenneubildung durch Verwitterungsvorgänge sollte dieser Wert jedoch im Allgemeinen wesentlich unterschritten werden.

Förderung der Bodengare und Mulchbewirtschaftung

Um die Erosion auf Ackerflächen einzudämmen muss primär dafür gesorgt werden, dass sich Regenwasser nicht auf der Bodenoberfläche ansammelt und oberflächig abfließt. Das lässt sich durch zwei Arten von Maßnahmen erreichen:

Die Saat in eine Mulchschicht ist bei nahezu allen Kulturen anwendbar. Sie ist nach einer Grundbodenbearbeitung mit und ohne Pflug möglich. Finden Zwischenfrucht zur Mulchbereitung Verwendung, so werden diese überwiegend nach Sommerfurche bestellt. Die nach dem Pflügen sorgfältig bestellte Zwischenfrucht führt neben dem Erosionsschutz zu einer Minderung des Nitrataustrages und zu einer Stabilisierung des Bodengefüges. Auf günstigen Standorten können im Frühjahr Reihenkulturen ohne zusätzliche Saatbettbereitung gesät werden (Mulchsaat ohne Saatbettbereitung). Das Verfahren Mulchsaat mit Saatbettbereitung ist anzuwenden, wenn sich Böden langsam erwärmen und mit Verzögerung abtrocknen. In Trockenlagen ist das Auflaufen der Sommerzwischenfrucht bei ausbleibenden Niederschlägen gefährdet. Unter solchen Standortbedingungen ist eine pfluglose Bodenbearbeitung mit auf der Oberfläche belassenen oder flach eingemulchten Pflanzenresten der Vorfrucht ein Weg zur Erosionsminderung.

Folgende Zwischenfrüchte haben sich für die Mulchbereitung bewährt:

Direktsaat

Eine spezielle Form der Mulchbewirtschaftung ist die Direktsaat (engl.: no-till farming), d. h., die Aussaat erfolgt ohne Bodenbearbeitung direkt nach erfolgter Ernte bzw. in das unbearbeitete Brachland. Insbesondere in Nordamerika wird diese Form der Landwirtschaft zunehmend praktiziert. Die Rückstände des Pflanzenmaterials der Vorkultur verbleiben dabei als Mulch auf dem Acker.[6] Spezielle Sämaschinen öffnen lediglich schmale Schlitze in der Bodenoberfläche, die nach Saatgutablage wieder mit Boden bedeckt werden. Der Boden erfährt damit nur in den eigentlichen Saatreihen einen mechanischen Eingriff. Verschiedene Untersuchungen in den USA belegen einen teils drastischen Rückgang der Bodenerosion, den dieser völlige Verzicht auf das Pflügen des Ackerlands zur Folge hat. Beispielsweise ging auf Maisfeldern im US-Bundesstaat Indiana die Bodenerosion um 75 Prozent zurück, auf Tabakanbauflächen in Tennessee sogar um 90 Prozent. Der Betrag der Reduktion der Bodenerosion ist allerdings abhängig vom jeweiligen Boden und der angebauten Frucht.[7] Jedoch hat die Direktsaat nicht nur Vorteile bzw. bedarf diese Methode noch einiger Verbesserungen. So ist zumindest in der ersten Zeit nach der Umstellung von konventioneller Landwirtschaft auf Direktsaat aus verschiedenen Gründen ein erhöhter Einsatz von Pestiziden nötig.

Bewirtschaftung quer zum Hang

Um zu verhindern, dass Wasser den Hang entlang abfließt, soll die Bewirtschaftung quer zum Hang, am besten parallel zur Höhenlinie erfolgen. Dadurch werden die erosionsfördernden Fahrspuren in Hangrichtung vermieden. Werden im Rahmen der Flurneuordnung die Feldgrenzen neu gezogen und das Wege- und Gewässernetz ausgebaut, so sollen die Schläge so angelegt werden, dass eine Querbewirtschaftung erfolgen kann. Alte Ackerterrassen, Ranken und Hecken sind zu erhalten, so weit dies möglich ist.

Verkürzung der erosiven Hanglänge

Durch eine Verkürzung der Hanglänge wird die Fließstrecke und damit die Transportkraft des Oberflächenwassers eingeschränkt. Ein einfacher Schritt ist die Unterteilung einer großen Fläche in zwei Teilflächen quer zum Hang, die abwechselnd mit Winter- und Sommerkulturen bestellt werden. Mit dem Kriterium Hanglänge ist eng die Frage nach der noch vertretbaren Schlaggröße verbunden. Die gegebenen Standortverhältnisse und die vorhandenen Strukturelemente geben im Wesentlichen den Rahmen vor. Der aus ökonomischen und arbeitstechnischen Zwängen heraus geforderten Zusammenlegung von Schlägen ist nur dann zuzustimmen, wenn dadurch der tolerierbare Bodenabtrag nicht überschritten wird.

Schutz vor Winderosion

Winderosionsgefährdet sind vor allem feinsandige, humose Böden, insbesondere ackerbaulich genutzte Moorböden. Den wirksamsten Erosionsschutz bildet eine immergrüne Pflanzendecke. Wo diese nicht möglich ist, muss der Boden durch Windschutzpflanzungen (Hecken) vor Bodenabtrag geschützt werden. Dabei kommt es auf den richtigen Aufbau und Abstand der Schutzstreifen an. Windschutzanlagen dienen nicht nur der Erosionsabwehr, sondern sie schaffen gleichzeitig ein wachstumsfreundliches Mikroklima. Sie vermindern die unproduktive Verdunstung und bieten Tieren und Pflanzen Schutz und Lebensraum.

Kataster

In Deutschland wurden mit der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV), letzte Änderung vom 31. Juli 2009, §§ 7 und 8, im Bundesland Baden-Württemberg durch das Ministerium für Ländlichen Raum, Ernährung und Verbraucherschutz mit der Verordnung zur Einteilung landwirtschaftlicher Flächen nach dem Grad der Erosionsgefährdung (Erosionsschutzverordnung - ErosionsSchV) vom 29. Mai 2010[8] die rechtlichen Grundlagen geschaffen zur Erstellung und Veröffentlichung von Katastern zur Erosionsgefährdung.[9]

Bodenerosion in Europa


Mehr als die Hälfte der Flächen in Europa sind in unterschiedlichem Maße durch Wassererosion geschädigt. Etwa ein Fünftel der Flächen ist durch Winderosion geschädigt, insbesondere in Südosteuropa.

Folgen


Die potentiellen gesellschaftlichen Folgen von Bodenerosion und der damit verbundene Verlust fruchtbarer Böden verdeutlichen unter anderem die Migrationsbewegungen, die in den USA in den 1930er Jahren während der Dust Bowl und in der afrikanischen Sahelzone in den 1970er Jahren stattfanden sowie aktuell im Amazonasbecken stattfinden.[4] Die Dust Bowl-States im mittleren Westen der USA haben ihren Namen von großen Winderosionsereignissen und den damit verbundenen Staubstürmen der 1930er Jahre. Infolge der Dust Bowl mussten zehntausende Farmer ihre Betriebe aufgeben. Auf der Suche nach Arbeit zogen sie teilweise bis nach Kalifornien, wo sie in Auffanglagern untergebracht und Ausbeutung und Hunger ausgesetzt waren. Der Literatur-Nobelpreisträger John Steinbeck thematisierte ihr Leiden in dem Roman Früchte des Zorns, der 1940 mit dem Pulitzer-Preis ausgezeichnet wurde. Der Soil Conservation Service, die staatliche Bodenschutzorganisation der USA, wurde in Reaktion auf dieses Ereignis gegründet und somit die Grundlage für die Erosionsforschung gelegt. Auf deren Planung hin wurde ab 1935 der Great Plains Shelterbelt angelegt, ein 100 Meilen breiter Baumgürtel von der Nord- bis zur Südgrenze der USA als Schutz vor Wind und übermäßiger Verdunstung.

Doch bereits lange vorher lösten Menschen durch unsachgemäße Landnutzung immer wieder Bodenerosion aus, mit oft schwerwiegenden Folgen:

Siehe auch


Literatur


Weblinks


Einzelnachweise


  1. David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 174.
  2. Christoffel den Biggelaar, Rattan Lal, Keith Wiebe, Vince Breneman: The Global Impact of Soil Erosion on Productivity. I: Absolute and Relative Erosion-induced Yield Losses. Advances in Agronomy. Bd. 81, 2004, S. 1–48, doi:10.1016/S0065-2113(03)81001-5
  3. a b David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), Vorwort.
  4. a b David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 2 ff.
  5. Franz Rothe: Kulturhistorische und kulturökologische Grundlagen der Intensivierungs- und Bewässerungstechniken traditioneller Agrarkulturen in Ostafrika: Ihr Entwicklungshintergrund und ihre Überlebensfähigkeit. Philosophischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br., 2004.
  6. Rolf Derpsch: Nachhaltigkeit (Stand: 14. April 2014). Direktsaat: Nachhaltiger Ackerbau im Neuen Jahrtausend.
  7. David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 211 f.
  8. landwirtschaft-bw.info: Begründung Erosionsschutzverordnung (9. Oktober 2010)
  9. landwirtschaft-bw.info: Erosionskataster, mit weiterführenden Links (9. Oktober 2010)
  10. Ása L. Aradóttir: Restoration challenges and strategies in Iceland. Landgræðsla ríkisins, Hella 2003 (PDF 321 kB)
  11. Karl-Erich Schmittner, Pierre Giresse: The impact of atmospheric sodium on erodibility of clay in a coastal Mediterranean region. In: Environmental Geology. Bd. 37, Nr. 3, 1999, ISSN 0943-0105 , S. 195–206, doi:10.1007/s002540050377 .
  12. H. Ghadiri, J. Hussein, E. Dordipour, C. Rose: The effect of soil salinity and sodicity on soil erodibility, sediment transport and downstream water quality. In S. R. Raine, J. W. Biggs, M. N. Menzies, D. M. Freebairn, P. E. Tolmie (Hrsg.): Conserving Soil and Water for Society: Sharing Solutions. Proceedings of the 13th International Soil Conservation Organisation Conference – Brisbane, July 2004. Australian Society of Soil Science Incorporated / International Erosion Control Association (Australasia), 2004, Paper No. 631 (PDF 356 kB)
  13. David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 50.
  14. David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 58.
  15. David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 71.
  16. gesamter Absatz nach Hans-Rudolf Bork, Hans-Peter Piorr: Integrierte Konzepte zum Schutz und zur dauerhaft-naturverträglichen Entwicklung mitteleuropäischer Landschaften – Chancen und Risiken, dargestellt am Beispiel des Boden- und Gewässerschutzes. S. 69–83 in: Karl-Heinz Erdmann, Thomas J. Mager(Hrsg.): Innovative Ansätze zum Schutz der Natur. Visionen für die Zukunft. Springer, 2000, ISBN 978-3-642-63075-0



Kategorien: Bodenkunde | Erosion | Land- und Forstwirtschaft | Umwelt- und Naturschutz



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