Versalzung

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Die Versalzung des Bodens beschreibt die Anreicherung von Böden und Bodenhorizonten mit wasserlöslichen Substanzen. Die durch die Verdunstung hervorgerufene Anreicherung von Mineralien, insbesondere von Salzen bildet an der Bodenoberfläche die Möglichkeit der Salzkrustenbildung.[1] Die Bodenversalzung ist Teil der chemischen Bodendegradation und kommt in ariden und semiariden Gebieten als natürlicher Prozess der Bodenbildung vor. Grundsätzlich lässt sich zwischen primärer und sekundärer Bodenversalzung differenzieren.[2] Erst im Jahr 2014 wurde die Brisanz des Themas durch eine Studie der Vereinten Nationen bekannt, dass täglich 200 Hektar fruchtbares Land durch die Bodenversalzung verloren gehen.[3]

Primäre Versalzung

Die natürliche, auch primäre Bodenversalzung genannt, ist die Folge eines natürlichen Bodenbildungsvorganges. Ein typischer Boden dafür ist der Solonchak, der in ariden und semiariden Gebieten vorkommt.[2] Durch die höhere potentielle Verdunstung in eben diesen im Vergleich zu den Niederschlagsmengen, kommt es zu einer nach oben gerichteten Wasserbewegung im Boden. Das nach oben transportierte Wasser verdunstet, das darin gelöste Salz bleibt jedoch im Boden. Dadurch kommt es zu einer Anreicherung von Salzen in den oberen Bodenschichten oder es kristallisiert an der Bodenoberfläche aus. Durch zu wenig Niederschlag wird eine Abtragung in tiefere Bodenschichten verhindert.[4] Des Weiteren unterscheidet man bei der primären Versalzung noch zwischen Tagwasser- und Grundwasserversalzung. Tagwasserversalzung bezeichnet die Versalzung durch Niederschläge. Von Grundwasserversalzung wird gesprochen, wenn die Salzanreicherung aus der Zufuhr salzhaltigen Grundwassers stammt. Dies kann auch an Meeresküsten des humiden Klimas beobachtet werden.[1]

Sekundäre Versalzung

Die künstliche, auch als sekundäre Versalzung bezeichnet, ist auf anthropogene Einflüsse zurückzuführen. Neben der Bewässerung der Böden mit salzhaltigem Wasser und unsachgemäßen Bewässerungsmethoden, ist auch die Versalzung durch Streusalz in Straßennähe ein belastender Faktor. Auch eine übermäßige Düngung mit Düngemittel kann zu einer zunehmenden Versalzung führen.[4] Die gängigsten Salze, die im Boden vertreten sind, sind Natriumchlorid (NaCl), auch Kochsalz genannt, Natriumsulfat (Na2SO4), Natriumcarbonat (Na2CO3) und Calciumchlorid (CaCl2). Teilweise kommen auch Chlor (Cl), Nitrate (NO3) und Borate (B) vor. Nitrate sind die Salze und Ester der Salpetersäure und eine Verbindung aus Stickstoff und Sauerstoff, die natürlicherweise im Boden vorkommt. Bestimmte Elemente, beispielsweise Cl oder B können toxisch wirken.[1] Durch natürlichen Niederschlag und künstliche Bewässerung der Felder und dem kapillaren Aufstieg kommt es zu einer Salzanreicherung in den oberen Bodenhorizonten. Die Salzauswaschung reicht nicht mehr aus, um die Salze im Boden in tiefere Schichten zu transportieren. Eine Durchmischung der oberen Bodenhorizonte hat zur Folge, dass sich das Salz weitestgehend nur dort befindet. Eine hohe Evapotranspiration begünstigt die Bodenversalzung.[5]

Folgeprobleme

Durch die Salze wird das Bodengefüge bei Austrocknung stabilisiert. Des Weiteren beeinflusst ein erhöhter Salzgehalt das Pflanzenwachstum, da es das osmotische Potenzial des Bodenwassers erhöht und dadurch die Wasseraufnahme erschwert. Dies führt zu einem verminderten Wachstum, zu Nekrosen, das lokal begrenzte Absterben von Gewebepartien sowie ein beschleunigtes Absterben der Pflanze. Nicht nur der osmotische Effekt macht dabei den Pflanzen zu schaffen, auch ein gefährlicher Konzentrationsanstieg durch anorganische Ionen, genannt Ioneneffekt, der zu Ionenstress führt.[6] Dies führt zu einem massiven Rückgang der Ernteerträge, der Boden wird durch die fehlende Vegetation anfällig für Bodendegradation. Problematisch ist auch, dass bereits ab einem Salzgehalt von 0,3 % im Wasser eine Schädigung der Pflanze auftritt. Doch bereits salzarmes Wasser hat einen Anteil von 0,1 % Salz. Damit liegt die Schwelle von salzarmen zu salzhaltigen Wasser sehr nah beieinander und dementsprechend schnell kann es zur Versalzungserscheinungen im Boden kommen. Abgesehen von dem ökologischen Verlust des Bodens zieht die Bodenversalzung eine Reihe von sozioökonomischen Problemen nach sich. Die ansässigen Bauern können durch die massiven Ernteeinbrüche nicht mehr genug ernten und verlieren so meist ihre Lebensgrundlagen und Existenz. Durch zu wenig Wissen werden trotzdem die bereits versalzenen Böden weiter bestellt und stark bewässert, was zu einer Verschärfung des Problems führt. Ein Teufelskreis entsteht, aus dem die ländliche Bevölkerung in strukturschwachen Regionen oft nicht alleine ausbrechen kann. Deshalb sind angepasste Managementstrategien so wichtig, um eine weitere nachhaltige Bearbeitung der Böden, trotz Versalzung, zu gewährleisten.[7]

Strategien gegen Versalzung

Hinsichtlich der Lösungsstrategien gibt es einige Ansätze. Zum einen gibt es die Möglichkeit, die Bodenversalzung mithilfe der Bewässerungsmethode einzudämmen, in dem man auf die Methode der Tröpfchenbewässerung umsteigt. Bei Überflutung der Felder wird der Wasserstau im Boden gefördert. Durch gezielte Tröpfchenbewässerung wäre weniger Wasser im Boden und damit die Gefahr der Versalzung geringer. Jedoch ist der Umbau der Bewässerungsanlagen extrem kostenintensiv und für die Landwirte vor Ort oft nicht erschwinglich.[8] Des Weiteren kann die oberste, mit Salz angereicherte Bodenschicht abgetragen werden. Dies wird jedoch in der Praxis selten umgesetzt, da es sehr zeitintensiv ist. Außerdem fehlt dann der humose Oberboden, der für das Wachstum der Pflanzen bedeutend ist.[8] Eine weitere Option ist, dass der Grundwasserspiegel abgesenkt wird. Durch den starken kapillaren Aufstieg hat es zur Folge, dass der Grundwasserspiegel enorm ansteigt, was zusätzlich zur Versalzung beiträgt. Entweder, weil das Grundwasser an sich versalzen ist, oder dadurch mehr Stauwasser entsteht, das die Bodenversalzung zusätzlich fördert. Auch diese Methode wird in der Praxis wenig umgesetzt, da die Absenkung des Grundwasserspiegels einige sozioökonomische Probleme mit sich bringt.[1] Ein sehr gängiger Lösungsansatz ist, dass Entwässerungsmaßnahmen in den Feldern implementiert werden. Dabei werden Drainageleitungen, also Kanäle bzw. Rohre, in den Boden verlegt, die das Stauwasser aus dem Boden leiten sollen und ihn damit dauerhaft entwässern. Diese Methode soll Stauwasser vorbeugen und dadurch die Bodenversalzung eindämmen.[9]

Referenzen

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Amelung, W., Blume, H.-P., Fleige, H., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K., Wilke, B.-M. (2018): Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde, 17. Auflage, Springer Spektrum, Heidelberg.
  2. 2,0 2,1 Zech, W., Schad, P., Hintermaier-Erhard, G. (2014): Böden der Welt: ein Bildatlas. 2. Auflage, Spektrum. Berlin.
  3. DIE WELT (2014): Täglich werden 2000 Hektar Ackerland unfruchtbar. URL: https://www.welt.de/wissenschaft/umwelt/article133763850/Taeglich-werden-2000-Hektar-Ackerland-unfruchtbar.html (Stand: 30.05.2019)
  4. 4,0 4,1 Hoppe, W. (1998): Bodenversalzung und Trockenfeldbau. Geologische, geomorphologische, ökozonale und agrarstrukturelle Rahmenbedingungen von Dryland Salinity. Dortmund.
  5. Jakeman, A., Barreteau, O., Hunt, R., Rinaudo, J.-D., Ross, A. (2016): Integrated Groundwater Management. Springer.
  6. Zhu, J. K. (2016): Abiotic stress signaling and responses in plants. Cell 167, 313-324.
  7. Breckle S.W., Haverkamp M., Scheffer A., Veste M. (2003): Ökologische Optimierung der Wassernutzung bei Bewässerungsverfahren mit salzhaltigem Wasser in ariden Gebieten. Bielefelder Ökologische Beiträge 16.
  8. 8,0 8,1 Chhabra, R. (1996): Soil Salinity and Water Quality. 1. Auflage, Balkema Publishers, London. doi:10.1201/9780203739242
  9. Rhoades, J.D., Chanduvi, F., Lesch, S. (1999): Food and Agricultural Organization of the UN. Soil salinity assessment: Methods and interpretation of electrical conductivity measurements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 57.

Literatur

Autor:innen

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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Ann-Kathrin Mühlbauer, Philipp Maly