Lexikon des Agrarraums

Kurt G. Baldenhofer

Zuckerrohrplantage in Australien

Bodenerosion

Bodenerosion ist ein an vielen Stellen der Erde auftretender natürlicher Vorgang, unter dem man den Abtrag von Bodenmaterial auf der Erdoberfläche durch Wind oder Wasser versteht. Dieser Prozess tendiert daraufhin, Unterschiede im Schwerkraftpotential der Bodenkörner durch Einebnung des Reliefs auszugleichen. Trotz der Bedeutung der Schwerkraft wird erodiertes Material oft über beträchtliche horizontale Distanzen verfrachtet, insbesondere bei der Winderosion.

Durch verschiedene Formen der Landnutzung können Erosionsprozesse verstärkt oder durch diese an bestimmten Standorten erst ausgelöst werden. In der Kulturlandschaft ist Erosion unerwünscht, da sie den Oberboden und damit den fruchtbarsten Teil des Bodens erfasst. Ein Boden ist um so erosionslabiler, je geringer seine Kohäsion und je feiner seine Körnung ist. Besonders erosionsgefährdet sind daher unverkittete Schluff- und Feinsandböden.

Die Winderosion wirkt vor allem auf ebene Flächen ein, die Wassererosion schädigt besonders unbedeckte Ackerflächen in Hanglagen. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Erosion der Böden gerade durch die intensive landwirtschaftliche Nutzung der Ackerflächen vorangetrieben oder primär oft sogar verursacht worden ist. Nach Schätzungen der FAO werden weltweit jährlich ca. 25 Mrd. t Boden weggeschwemmt.

Jeder Prozess, der die Struktur der Bodenoberfläche destabilisiert, wirkt erosionsfördernd, so vor allem der Aufschlag von Regentropfen. Dabei wird die kinetische Energie der Tropfen in Verformungsarbeit und Wärme umgesetzt und durch die Befeuchtung die Kohäsion der Bodenteilchen vermindert. Wegen seines geringen Elektrolytgehaltes wirkt das Regenwasser zudem dispergierend auf Bodenkolloide. Mit der Zerstörung der Aggregatstruktur werden Grobporen zerdrückt; abgelöste Feinpartikel führen zu einer Verschlämmung der Bodenoberfläche. Dadurch nimmt das Infiltrationsvermögen ab, es kommt zum Wasserstau an der Bodenoberfläche und zu Oberflächenabfluss an Hanglagen.

Niederschläge von mehr als 50 mm/h wirken abrupt erosiv. Bei diesem Wasseranfall von über 1,4 x 10-3 cm/s liegt normalerweise die Durchlässigkeitsgrenze vieler Böden.

Hydrophobe Bodenoberflächen hemmen die Wasserinfiltration. Es bildet sich an der Oberfläche ein frei beweglicher Wasserfilm, der das Austreten der Bodenluft verhindert und erodierendes Oberflächenwasser verursachen kann. Stark ausgetrocknete Humusböden wirken oft hydrophob, sie brauchen längere Zeit, um sich zu benetzen.

Hangwasser, das aus geologischen Schichten austritt, kann den darüberliegenden Boden zum Abrutschen veranlassen, sofern genügend Hangenergie mitwirkt.

Der gleichmäßige Bodenabtrag auf einer horizontalen Fläche mit der Folge verkürzter Bodenprofile wird als Flächenerosion bezeichnet. Je stärker die Oberfläche geneigt ist und je mehr sich der Oberflächenabfluß in einzelnen Gerinnen sammelt, um so höher wird die Fließgeschwindigkeit. Mit zunehmender Schleppkraft des Wassers verstärkt und konzentriert sich der Oberflächenabtrag zur Rillenerosion und schließlich zur Grabenerosion. Je größer die Sedimentfracht des abfließenden Wassers ist, um so größer ist die Reibung an den Gerinnewänden und damit die Erosionswirkung.

Das Erosionsvermögen einer Luftströmung hängt in erster Linie von ihrem Geschwindigkeitsprofil über der Bodenoberfläche ab. Direkt über der Oberfläche befindet sich eine laminar strömende Luftschicht; mit zunehmendem Abstand steigt die Geschwindigkeit, und die laminare Strömung geht in eine turbulente Strömung über. Winderosion setzt ein, wenn Bodenpartikel von der turbulenten Strömung erfaßt und aufgewirbelt werden. Kleinere Partikel setzen sich langsamer wieder ab als große und werden entsprechend höher und weiter transportiert. Größere Partikel rollen oder springen (Saltation) teilweise nur an der Oberfläche entlang. Beim Wiederaufschlag saltierender oder suspendierter Partikel werden weitere Partikel von der Oberfläche abgelöst und in die turbulente Strömung geschleudert. Die abreibende Wirkung der Luftströmung (Reibung) steigt mit dem Gehalt an suspendierten Festpartikeln, der um so größer ist, je länger die freie Erosionsstrecke des Windes ist ("Lawineneffekt"). Durch Winderosion sind vor allem kohäsionsarme Böden mit vegetationsfreier, trockener Oberfläche gefährdet, z.B. Feinsand- und Schluffböden, sowie feinkrümelige organische Böden. Feuchte bis nasse Böden werden durch Wind kaum erodiert.

Derzeit sind weltweit 1.965 Mio. Hektar (ca. 15 % der gesamten eisfreien Landoberfläche) geschädigt. In den letzten vierzig Jahren ist rund ein Drittel des weltweit nutzbaren Ackerbodens durch Erosion verlorengegangen. Die meisten der betroffenen Areale liegen in Asien (39 %) und Afrika (25 %).

Schäden, die durch Bodenerosion entstehen, werden für die USA auf einen jährlichen Betrag von 44 Milliarden Dollar beziffert. Man schätzt, daß ein Fünftel des Geldes, das zur Beseitigung der Schäden aufgewendet wird, genügte, um durch geeignete Maßnahmen und verbesserte Agrartechniken die Erosion zu stoppen.

Die unmittelbaren oder mittelbaren Schadfolgen der Bodenerosion:

Auf erosionsgefährdeten Standorten sind in Deutschland selbst bei durchschnittlichen Klimaverhältnissen Bodenabträge von bis zu 200 t/ha und Jahr gemessen worden. Weltweit werden Höchstwerte von bis zu 500 t/ha ermittelt. Schon 1 mm Bodenabtrag entspricht pro ha (10.000 m2) einem Verlust von durchschnittlich 15 t Boden. Die durchschnittlichen Abtragungsraten durch Erosion liegen in Deutschland bei etwa 10 - 12 Tonnen Bodenmaterial je Hektar und Jahr. Dem steht die Bodenbildungsrate gegenüber, die in humiden Klimagebieten 1 - 2 t Boden pro Hektar und Jahr (d.h. 0,1 - 0,2 mm) beträgt.

Während von der Winderosion vor allem die waldarmen Gebiete mit entwässerten Sand- oder Moorböden Norddeutschlands betroffen sind, tritt die Bodenerosion durch Wasser hauptsächlich auf den ackerbaulich intensiv genutzten Flächen des gemäßigt humiden Klimaraumes auf, wie wir sie in Deutschland zum Beispiel in Bayern vorfinden. In diesen Regionen beginnt die Erosion bei Niederschlägen von 10-12 mm/h und kann besonders bei Gewitterregen beträchtliche Ausmaße annehmen. Solche Niederschläge werden dann als erosiv bezeichnet und treten besonders im Mai und Juni auf schlecht geschützten Oberflächen auf. Die Erosionswirkung der Regenfälle steigt oberhalb eines Schwellenwertes von 25 mm/h, was dem Auftreffen von circa 250 Tonnen Wasser pro Hektar und Stunde entspricht. Daher drohen in den Tropen wesentlich höhere Risiken der Bodenerosion als in feuchtgemäßigten Regionen.

Der als maximal tolerierbar angesehene Bodenabtrag von 8 t/ha/a wird in Bayern auf 43 % der Ackerfläche überschritten. Dort sind 66 % der Ackerfläche und in Niedersachsen 26 % der Gesamtfläche als gefährdet eingestuft. In den neuen Bundesländern weisen 50 % der Standorte Degradationserscheinungen auf.

Die Zunahme der Bodenerosion der letzten drei Jahrzehnte in Deutschland hat folgende Ursachen:

Für die Reduzierung der Bodenerosion kommt der Bedeckung der Bodenoberfläche eine zentrale Bedeutung zu. Zum einen bewirkt die Bedeckung einen direkten Schutz vor der zerschlagenden Wirkung der Regentropfen (Spritzerosion / splash), sie bremst die Windgeschwindigkeit in Bodennähe bei gleichzeitiger Minderung der Turbulenz und verzögert die Austrocknung, zum anderen schafft sie zusätzliche Nahrung und ausgeglichene Lebensbedingungen für die Bodenlebewesen.

Die Schutzwirkung nur der Kulturen ist beim ökologischen Landbau schlechter als bei konventionellem Landbau, weil die Pflanzen i.d.R. langsamer wachsen. Dieser offensichtliche Nachteil wird aber zu einem großen Teil durch den höheren Bestand an Wildkräutern und Mulch aus dem Zwischenfruchtanbau kompensiert, so dass der Erosionsschutz bei beiden Wirtschaftsformen der gleiche sein dürfte.

Maßnahmen zur Vermeidung oder Minderung der Erosion:

Die aufgelisteten Maßnahmen haben nicht nur eine erosionsmindernde Wirkung, sondern beeinflussen auch die Bodenfruchtbarkeit und Nährstoffdynamik positiv. Dies wiederum verringert auch die Nitratbelastung.

Weitere Informationen:

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