Erosionsanfälligkeit

Starke Bodenerosion in einem Kornfeld in den USA.

Bodenerosion ist durch Wasser oder Wind ausgelöste und durch die Tätigkeit des Menschen (Entfernung der schützenden Vegetation durch Überweidung oder Abholzung) verursachte übermäßige Abtragung von Böden, die zu Bodenverarmung (Bodendegradation) bis hin zu Bodenzerstörung (Bodendevastierung) führen kann. Im Gegensatz zum geologischen Verständnis der Erosion bezeichnet die Bodenerosion auch flächenhafte Abtragung (Siehe auch: Erosion (Geologie)).

Typen

• Linienhafte Erosion entsteht, indem sich abfließendes Wasser bündelt. Der konzentrierte Abfluss erzeugt Rinnen, bei größerem Ausmaß Kerben oder 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 (Denudation) wird durch auf den Boden aufschlagende Regentropfen oder durch auf der Oberfläche abfließendes Wasser verursacht. Deshalb wird der Boden unbemerkt gleichmäßig tiefergelegt.
• Winderosion erfolgt meist auf leichten Böden. Bei dieser Erosion wird der Boden angehoben und der Wind weht die obersten Bodenschichten weg. Diese werden an anderer Stelle wieder abgelagert.(Siehe auch: Äolischer Transport)
• 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

Durch linienhafte Erosion gebildete Schluchten auf einer Weide in Australien

Klima- und Witterungserscheinungen, die die Bodenerosion stark beschleunigen:

• Lang anhaltende, häufige und starke Niederschläge (Wassererosion). Sie erzeugen Abfluss auf der Bodenoberfläche, der erodierend wirkt.
• Wasserreiche Schneedecken, die schnell abschmelzen (Schneeerosion).
• Stürme mit hohen Windgeschwindigkeiten (Winderosion).

Substrat- und Bodeneigenschaften, die Erosionsprozesse fördern. Als erosionsanfällig bezeichnet man Böden dann, wenn sie folgende Eigenschaften aufweisen:

Abschwemmung von Ackerbrache trotz geringen Gefälles

• Geringe Porenvolumina für präferentiellen Fluss (siehe dazu: Boden (Bodenkunde))
• Neigung zur Oberflächenverdichtung und geringe Stabilität des Aggregats
• geringe Infiltrationskapazitäten
• Die Bodenart nimmt Einfluss auf die Erosivität des Bodens. So weisen sandige und schluffige Böden eine erhöhte Erosionsanfälligkeit auf.

Das Relief wirkt auf die Geschwindigkeit und Menge des abfließenden Wassers:

• Je größer die Hangneigung, desto schneller fließt das Wasser ab und die Erosionswirkung wird stärker
• Die Menge des Abflusses erhöht sich bei langen Hängen und bei Oberflächenformen, bei denen sich das Wasser mehrerer Hänge sammelt.

Der Grad der Bodenbedeckung durch Vegetation oder Mulch bestimmt wieviel Oberfläche erosivem Regen ausgesetzt ist.

• Je geringer die Bodenbedeckung ist, desto größer ist ist die Erosivität. Der Schutz gegen Regenerosion beruht auf dem Effekt, dass Wassertropfen, durch den Aufprall auf die bodenbedeckende Schicht abgebremst werden und so weniger kinetische Energie beim Aufprall auf den Boden haben. Ein hoher Grad an Bodenbedeckung bremst außerdem den Wind unmittelbar über der Bodenoberfläche und mindert so Winderosion.
• Die Art der Bodenbedeckung beeinflusst die Erosivität abhängig von der Höhe der Vegetation. So bremsen zwar Maispflanzen aufprallende Tropfen, diese fallen aber von der hohen Pflanze wieder relativ weit auf den Boden und entwickeln so wieder eine hohe Geschwindigkeit. Für einen optimalen Erosionsschutz sollte der Boden unmittelbar über der Oberfläche bedeckt sein.
• Pflanzenwurzeln stabilisieren den Boden physikalisch und mindern ebenfalls die Wirkung von Wind, Regen und Oberflächenabfluss.

Bodenerosion in Manaus, Brasilien

Illegale Landnahme

Zerstörte Straße

Maßnahmen zur Verminderung der Erosion

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 10t/ha und Jahr (entsprechend einer Schichtdicke von etwa 0,6mm) für tolerierbar gehalten. Angesichts der langsamen Bodenneubildung durch Verwitterungsvorgänge sollte dieser Wert jedoch im allgemeinen wesentlich unterschritten werden. 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:

• Förderung der Bodengare: Humusversorgung, Kalkung, schonende Bodenbearbeitung, Vermeiden von Bodenverdichtung und -verkrustung fördern die Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens. Gleichzeitig mindern sie damit die Erosionsgefahr. Bei staunassen Böden hat die Regelung des Wasserhaushalts (z.B. Dränage) eine ähnliche erosionsmindernde Wirkung.
• Mulchbewirtschaftung: Die wichtigste Maßnahme zum Schutz vor Bodenerosion ist das Belassen von Pflanzenresten auf der Bodenoberfläche (Mulch). Eine Mulchdecke bricht die Aufschlagskraft der Regentropfen, erhöht die Wasserinfiltration in den Unterboden und vermindert damit den Oberflächenabfluss.

Die Saat in eine Mulchschicht ist in 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 Zwischfrüchte haben sich für die Mulchbereitung bewährt:

• Senf (im Zuckerrübenanbau nematodenresistente Sorten) ist eine wenig anspruchsvolle, sicher abfrierende Art. Bei rechtzeitiger Aussaat (Ende August) bildet er ausreichend Sprossmasse für eine gute Bodenbedeckung.
• Phacelia verlangt ein feinkrümeliges Saatbett und frühere Aussaat. Die Bestellung der Hauptfrucht in den Phaceliamulch bereitet wegen geringer Bedeckung wenig Schwierigkeiten.
• Als überwinternde Arten kommen Gräser (insbesondere das Deutsche Weidelgras und Winterrübsen) in Betracht. Vor Aussaat der Hauptkultur ist der Zwischenfruchtaufwuchs meist durch chemische Behandlung abzutöten.

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- bzw. 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.

Bodenerosion in Europa

aktuelles Bodenerosionsrisiko in Südeuropa

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.

• In den skandinavischen Ländern Norwegen, Schweden, Finnland und Dänemark gilt die Wassererosion als Hauptproblem, nicht nur wegen der negativen Auswirkungen die sie auf die Böden und die Landwirtschaft haben kann, sondern auch wegen ihres erheblichen Beitrags zur Phosphorbelastung der Gewässer. Die Erosionsgefahr ist dort aber, mit Ausnahme der Wassererosion auf Island, aufgrund des milden Klimas und der wenig erosionsanfälligen Böden nicht gravierend.
• In der Mittelmeerregion folgen auf lange Trockenperioden schwere erosive Niederschläge, die auf steile Hänge mit gefährdeten Böden niedergehen und erhebliche Erosionsschäden verursachen. -- Der Einfluss von atmosphärisch eingetragenem Natrium auf das Auswaschen von Tonpartikeln und somit der "Kittsubstanz" zwischen größeren Partikeln wird am Mittelmeer häufig beobachtet und ist neben dem Oberflächenabfluss hier der wichtigste Einflussfaktor auf die Bodenerosion (Schmittner und Giresse).
• In Nordwesteuropa ist die Bodenerosion vergleichsweise gering, weil der Regen auf meist sanft abfallende Hänge niedergeht und über das ganze Jahr hinweg gleichmäßig verteilt ist. Infolgedessen ist die von Erosion betroffene Fläche recht klein.

Trivia

Dust Bowl States

• Die Dust Bowl-States haben ihren Namen von großen Winderosionsereignissen und die dadurch entstandenden Staubstürmen. Daraufhin wurde die Soil Conservation Service gegründet und somit die Grundlage für die Erosionsforschung gelegt.

Siehe auch

• Desertifikation
• Chinas Grüne Mauer
• Bodenschutz
• Allgemeine Bodenabtragsgleichung

Literatur

• G. Richter (Hrsg.): Bodenerosion. Analyse und Bilanz eines Umweltproblems. Wiss. Buchgesellschaft, Darmstadt 1998, ISBN 3534125746
• H. Leser: Landschaftsökologie. 4. Aufl., Stuttgart 1997, ISBN 3825205215
• H.-R. Bork, H. Bork, C. Dalchow, B. Faust, H.-P. Piorr, Th. Schatz: Landschaftsentwicklung in Mitteleuropa. Klett-Perthes, Gotha 1998, ISBN 3623008494
• M. Fuchs, A. Lang, J. Maran: Rekonstruktion einer antiken Landschaft. In: Spektrum der Wissenschaft. November 2003
• Karl-Erich Schmittner und Pierre Giresse: The impact of atmospheric sodium on erodibility of clay in a coastal Mediterranean region. In: Environmental Geology. 37/3. 1999, 195-206.

Weblinks

• Luftbild einer extremen Erosion 10 Meilen nördlich von Grady, New Mexico