Bodenerosion

Erosionsrinne in einem Kornfeld im Nordwesten der USA.

Wind weht die feinen Bestandteile der Ackerkrume des Feldes (rechts) in eine benachbarte Baumschule (links). Fife-Halbinsel, Schottland.

Bodenerosion bezeichnet einen Vorgang, bei dem natürliche Erosionsmechanismen durch unsachgemäße menschliche Landbewirtschaftung (Entfernung der schützenden Vegetation durch Überweidung oder Abholzung) zu einer übermäßigen flächenhaften Abtragung von Böden führen. Bodenerosion kann zur Bodenverarmung (Bodendegradation) bis hin zur Bodenzerstörung (Bodendevastierung) führen.

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.

Auf den Boden aufschlagende schwere Regentropfen spielen für die Abschwemmung von Boden nur indirekt eine Rolle, indem 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.

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

Große, tiefe Erosionsrinne in Weideland.

Abschwemmung von Ackerbrache trotz relativ geringen Gefälles

Klima- und Witterungserscheinungen

welche die Bodenerosion stark beschleunigen

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

Substrat- und Bodeneigenschaften

welche die Erosionsprozesse fördern. Als erosionsanfällig bezeichnet man Böden dann, wenn sie folgende Eigenschaften aufweisen:

• Geringe Porenvolumina für präferentiellen Fluss
• Neigung zur Oberflächenverdichtung und geringe Stabilität des Bodenkörpers
• 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, wie viel Oberfläche erosivem Regen ausgesetzt ist:

• Je geringer die Bodenbedeckung ist, desto größer 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 der an den jeweiligen Standorten natürlich vorkommenden und angepassten Pflanzen (Präriegras) stabilisieren den Boden physikalisch optimal und mindern die erodierenden Wirkungen von Wind, Regen und Oberflächenabfluss. Andere Pflanzen mit schlechterer Bodendurchwurzelung wie Phedimus stoloniferus haben auch schlechtere bodenstabilisierende Eigenschaften.

• Bodenerosion in Manaus, Brasilien
• 

  Illegale Landnahme

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  Zerstörte Straße

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 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 (oft durch 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 Zwischenfrüchte 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- 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^[1] die rechtlichen Grundlagen geschaffen zur Erstellung und Veröffentlichung von Katastern zur Erosionsgefährdung.^[2]

Bodenerosion in Europa

Bodenerosion durch Wasser in Europa im Jahre 1993

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. Island hat auf Grund dieser Schwierigkeiten bereits 1907 den Soil Conservation Service gegründet.^[3]

Dust Bowl

Wüstenhafte Szenerie in South Dakota im Jahre 1936

Die Dust Bowl-States im mittleren Westen der USA haben ihren Namen von großen Winderosionsereignissen und den damit verbundenen Staubstürmen in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts. Daraufhin wurde die Soil Conservation Service, die staatliche Bodenschutzorganisation der USA, gegründet und somit die Grundlage für die Erosionsforschung gelegt.

Siehe auch

• Desertifikation
• Chinas Grüne Mauer
• Bodenschutz
• Allgemeine Bodenabtragsgleichung
• Monokultur
• Bewässerung
• Dürre
• Permakultur
• Hecke

Literatur

• 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.
• H. Leser: Landschaftsökologie. 4. Auflage. Stuttgart 1997. ISBN 3825205215.
• Christiane Martin, Manfred Eiblmaier (Hrsg.): Lexikon der Geowissenschaften : in sechs Bänden, Heidelberg [u. a.]: Spektrum, Akad. Verl., 2000-2002
• G. Richter (Hrsg.): Bodenerosion. Analyse und Bilanz eines Umweltproblems. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 1998. ISBN 3534125746.
• 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

• neatorama.com: Luftbild einer extremen Erosion 10 Meilen nördlich von Grady, New Mexico
• picasaweb.google.com, Öffentliche Galerie, Volker Prasuhn: Große Sammlung von Erosionsbildern

Einzelnachweise