Das Problem der Bodenversalzung bei der Bewässerung

Inhalt

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1. Einleitung

2. Das Problem der Bodenversalzung bei der Bewässerung
2.1. Definitionen
2.2. Ursachen und Entstehung der Bodenversalzung bei der Bewässerung
2.2.1. Der Grundwasserstand und der kapillare Aufstieg
2.2.2. Das Bewässerungswasser.
2.2.3. Die Bodenart
2.2.4. Die topographischen und klimatischen Bedingungen
2.2.5. Die Einflüsse der Bewässerungsverfahren
2.3. Die Folgen der Versalzung
2.3.1. Die Folgen für den Boden
2.3.1.1. Neutralsalzböden
2.3.1.2. Alkaliböden
2.3.2. Die Folgen für die Pflanzen und den Menschen
2.4. Die Melioration der Bodenversalzung
2.4.1. Das mechanische Verfahren
2.4.2. Das biologische Verfahren
2.4.3. Das chemische Verfahren
2.4.4. Das hydrologische Verfahren
2.4.5. Die Auswahl des Verfahrens
2.4.6. Die Methoden zur Melioration von Neutralsalzböden
2.4.7. Die Methoden zur Melioration von Alkaliböden
2.4.8. Die Methoden zur Melioration von Salzalkaliböden
2.4.9. Die Folgemaßnahmen nach der Melioration

3. Abschließende Bemerkungen

Anhang

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis:

- Abbildung 1

Der Salzkreislauf und anthropogene Versalzung. In: Hoppe, W. (1998): Bodenversalzung und Trockenfeldbau in den nördlichen Great Plains, Geologische, geomorphologische, ökozonale und agrarstrukturelle Rahmenbedingungen von Dryland Salinity. Dortmund (Duisburger Geographische Arbeiten, 17), S. 13

- Abbildung 2

Hydrologische Abgrenzung und Gliederung des Unterbodens In: Volkmann, S. (1990): Probleme der Bodenversalzung in semi-ariden Gebieten – am Beispiel des Breede-Flusses, Westliche Kap.-Region, Republik Südafrika, Bonn, S. 4

- Abbildung 3

Einflussgrößen auf den Boden- und Grundwasserhaushalt In: Volkmann, S. (1990): Probleme der Bodenversalzung in semi-ariden Gebieten – am Beispiel des Breede-Flusses, Westliche Kap.-Region, Republik Südafrika, Bonn, S. 5

- Abbildung 4

Salzanreicherung im Boden bei der Furchenbewässerung In: Achtnich, W. (1980): Bewässerungslandbau, Agrotechnische Grundlagen der Bewässerungswirtschaft, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, S. 333

- Abbildung 5

Eigenschaften eines Grundwasser-Solontschaks In: Scheffer, F., Schachtschnabel, P. & Bisdom, E.B.A. (1993): Lehrbuch der Bodenkunde, Enke Verlag, S. 445

- Abbildung 6

Bildung der Solontschakierung in einer Senke mit Wasserzufluss In: Ganssen, R. (1965): Grundsätze der Bodenbildung, (B-I-Hochschultaschenbücher, 327), S. 103

- Abbildung 7

Eigenschaften eines Solonetzes In: Scheffer, F., Schachtschnabel, P. & Bisdom, E.B.A. (1993): Lehrbuch der Bodenkunde, Enke Verlag, S. 446

- Abbildung 8

Schrumpfrisse im Alkaliboden In: Scheffer, F., Schachtschnabel, P. & Bisdom, E.B.A. (1993): Lehrbuch der Bodenkunde, Enke Verlag, S. 446

- Abbildung 9

Klassifikation der Pflanzen nach ihrer Salztoleranz In: Volkmann, S. (1990): Probleme der Bodenversalzung in semi-ariden Gebieten – am Beispiel des Breede-Flusses, Westliche Kap.-Region, Republik Südafrika, Bonn, S. 11

-Abbildung 10

Skizze einer Querdränung In: Achtnich, W. (1980): Bewässerungslandbau, Agrotechnische Grundlagen der Bewässerungswirtschaft, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, S. 207

- Abbildung 11:

Skizze einer Entwässerungsanlage In: Achtnich, W. (1980): Bewässerungslandbau, Agrotechnische Grundlagen der Bewässerungswirtschaft, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, S. 202

Tabellenverzeichnis:

- Tabelle 1: Klassifikation der wichtigsten Salze nach ihrer pflanzenschädigenden Wirkung In: Volkmann, S. (1990): Probleme der Bodenversalzung in semi-ariden Gebieten – am Beispiel des Breede-Flusses, Westliche Kap.-Region, Republik Südafrika, Bonn, S. 7

- Tabelle 2

Klassifizierung des Bewässerungswassers nach dem Salzgehalt In: Achtnich, W. (1980): Bewässerungslandbau, Agrotechnische Grundlagen der Bewässerungswirtschaft, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, S. 110

- Tabelle 3

Kornfraktionen des Feinbodens In: Strahler, A. H. & Strahler, A. N.(32005): Physische Geographie. (UTB), S. 507

- Tabelle 4

Die kapillare Aufstiegsrate aus dem Grundwasser in den Wurzelraum in Abhängigkeit von der Bodenart und dem Grundwasserstand In: Scheffer, F., Schachtschnabel, P. & Bisdom, E.B.A. (1993): Lehrbuch der Bodenkunde, Enke Verlag, S. 200

- Tabelle 5

Einteilung saliner Böden nach dem U.S. Salinity Laboratory Staff In: Massing, L. & Wolff, P. (1987): Melioration von Salz- und Alkaliböden – eine praktische Anleitung, Witzenhausen, S. 8

1. Einleitung

Lag die Weltbevölkerung 1950 noch bei einem Wert von 2,5 Milliarden Menschen, so verdoppelte sie sich bis 1987 und überschritt bereits am 12. Oktober 1999 die sechs Milliarden Marke. Schätzungen der Vereinten Nationen von 2003 zu Folge werden im Jahr 2050 8,9 Milliarden Menschen die Erde bewohnen.

Selbst wenn die Befürchtungen von Thomas Robert Malthus, die Weltbevölkerung würde schneller steigen als das Angebot an Nahrungsmitteln, die er 1798 in seinem Buch ‚Ein Versuch über das Bevölkerungsgesetz’ äußerte nicht eintrafen, so leiden heute dennoch nach Informationen der Vereinten Nationen zu folge 800 Millionen Menschen vor allem in den Entwicklungsländern Asiens, Afrikas und Südamerikas an Hunger. (siehe Anlage 1) Der Grund dafür ist zum Einem in der ungleichen Bevölkerungsverteilung mit einem Verhältnis von 1,2 Milliarden Bewohnern in Industrieländer zu 4,7 Milliarden in den Schwellen- und Entwicklungsländern zu finden und zum Anderem an der mangelnden Verteilung der produzierten Nahrungsmittel. (Microsoft Encarta 2006)

Mit dem Versuch des Ausgleichs dieser Disparität und der Deckung der erhöhten Nahrungsmittelnachfrage ist eine Ausweitung der landwirtschaftlichen Nutzflächen in Gebiete mit ariden oder semiariden Klimas zu beobachten, welche nur durch den Einsatz von Bewässerung betrieben werden können. (Volkmann, 1990)

Die Geschichte zeigt, dass in Trockengebieten schon immer Bewässerungslandbau betrieben wurde. Die frühesten Aufzeichnungen verweisen drauf, dass die Ägypter die ersten waren, die bereits 5000 v. Chr. die Bewässerung entlang des Nils ausübten. (Microsoft Encarta 2006) Jedoch traten mit der Bewässerung auch Probleme auf. So wird berichtet, dass im mesopotamischen Zweistromland unsachgemäße Bewässerung zu einer fortschreitenden Salzakkumulation im Boden führte. Die Folgen davon waren rückläufige Ernteerträge bis hin zu kompletten Ernteausfällen, was als miteintscheidender Grund für den Niedergang der sumerischen Stadtstaaten und ihrer altorientalischen Hochkultur im 18. Jahrhundert v. Chr. gilt (Hoppe, 1998)

Dabei handelt es sich sowohl damals als auch heute um die gleichen Risiken und Probleme im Zusammenhang mit der Bewässerung, nur ist man im Gegenteil zu früher der Versalzungsproblematik nicht mehr hilflos ausgeliefert. (Massing & Wolff, 1987)

Dass es sich trotz der Entwicklungen zur Vermeidung und Beseitigung der Degradierung durch Versalzung um ein sehr ernstes Problem handelt, zeigt die flächenmäßige Verbreitung der von salz-beeinflussten Böden. Untersuchungen von Szabolcs zufolge sind weltweit 952.062.000 ha Land von salz-beeinflussten Böden betroffen, wobei sie auf allen Kontinente anzutreffen sind. Von den insgesamt ca. 227 Millionen ha bewässerten Landes werden über 45 Millionen ha von Versalzungserscheinungen beeinflusst. Die durch die Degradation entstehenden Schäden durch Produktionsausfälle im landwirtschaftlichen Bereich sind zwar nur schwerlich zu beziffern, jedoch belaufen sie sich Schätzungen zufolge jährlich auf mehrere zehn Billionen Dollar. (Wiebe, 2003) Besonderes Augenmerk muss dabei auf Landflächen in ariden und semiariden Gebieten gelegt werden, in denen in Drittel der landwirtschaftlich genutzten Fläche von Salzakkumulationen betroffen ist. (Wiebe, 2003)

Aus der Differenz der oben aufgeführten Zahlen zeigt sich: die Bodenversalzung ist nicht allein ein anthropogen verursachtes Phänomen ist, dass durch den Bewässerungslandbau hervorgerufen wird, sondern ebenso ein natürlicher Bodenbildungsvorgang.

Im Folgenden soll ein Einblick in das Thema der Arbeit ‚Das Problem der Bodenversalzung bei der Bewässerung’ gegeben werden. Besondere Schwerpunkte sollen dabei auf die Erkenntnisse über die Entstehung, die Folgen, die Beseitigung und die Vermeidung der anthropogen, speziell die durch die Bewässerung verursachte Bodenversalzung gelegt werden.

2. Das Problem der Bodenversalzung bei der Bewässerung

2.1. Definitionen

„Unter Versalzung versteht man die Anreicherung von Böden und Bodenhorizonten mit wasserlöslichen Salzen.“ (Scheffer et al. 1993, S. 381) Die durch die Verdunstung hervorgerufene Anreicherung von Mineralien, insbesondere von Salzen bildet an der Bodenoberfläche die Möglichkeit der Salzkrustenbildung. Dieser in ariden und semiariden Gebieten als natürlicher Prozess der Bodenbildung anzutreffende Vorgang wird mit der Landnutzung durch die Bewässerung zusätzlich verstärkt. Die Bodenversalzung ist jedoch kein, auf Gebiete mit negativer Wasserbilanz einzugrenzendes Problem, sondern lässt sich auch in den gemäßigten humiden Regionen vorfinden. (Leser et al., 2005)

Grundsätzlich muss zwischen zwei unterschiedlichen Versalzungstypen differenziert werden:

Die primäre oder auch natürliche Bodenversalzung, ist die Folge eines natürlichen Bodenbildungsvorganges. Da in ariden und semiariden Gebieten die potentielle Verdunstung höher ist, als die tatsächliche Niederschlagsmenge kommt es zu einer, anders als in humiden Gebieten, nach oben gerichteten Wasserbewegung im Boden. Das dadurch nach oben transportierte Wasser verdunstet, wohingegen das darin gelöste Salz im Boden verbleibt. Dadurch kommt es zu einer Anreicherung von Salz in den oberen Bodenschichten oder kann an der Bodenoberfläche auskristallisieren. Das Fehlen von ausreichenden Niederschlagsmengen verhindert zudem eine erneute Verlagerung in tiefere Bodenschichten. (Massing & Wolff, 1987.)

Die sekundäre und oder auch künstliche Versalzung ist auf anthropogene Einflüsse zurückzuführen. Neben der Salzbelastung der Böden durch die Bewässerung mit salzhaltigem Wasser und unsachgemäßen Bewässerungsmethoden, sind die Versalzung in Straßennähe durch Streusalz, das Emittieren von Schadstoffen durch Industrie und Verkehr als auch das Ausbringen von mineralischen Düngemitteln oder anderer Agrarchemikalien weitere belastende Faktoren. (Hoppe, 1998)

Je nach Ursache der Versalzung wird dabei zwischen Tagwasser-, Grundwasser-, und künstlicher Versalzung unterschieden. Sowohl Tagwasser-, als auch Grundwasserversalzung sind dabei der primären Versalzung zuzurechnen. Hingegen die künstliche Versalzung der Sekundären. (Scheffer et al., 1993)

Trotz einer großen Anzahl an im Boden befindlicher Kationen und Anionen, welche laut Definition von Leser die Verbindung zu leichtlöslichen Salzen eingehen, stellen doch nur wenige Ionen den Hauptanteil daran. Bei den Kationen dominieren Na+, Ca2+ und Mg2+, bei den Anionen Cl- und SO42-. Ergänzt werden diese durch kleinere Mengen des Kation K+ und der Anionen HCO3-, CO32- und NO3-. (Volkmann, 1990) Die sich daraus ergebenden Hauptsalze sind NaCl und Na2SO4. Um Missverständnissen vorzubeugen sei erwähnt, dass nicht alle Anionen-Kationen-Kombinationen eine schädigende Wirkung für Boden und Pflanzen aufweisen. In Anlehnung an Szabolcs (1979) ergibt sich folgende Gliederung der Salze anhand ihrer Toxizität.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Einstufung der Salze nach ihrer Toxizität (eigener Entwurf, nach Volkmann, 1990)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Der Salzkreislauf und anthropogene Versalzung (aus Hoppe (1998) S. 13

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