Bodenerosion ist die übermäßige Erosion von Böden, verursacht durch unsachgemäße menschliche Landnutzung, zum Beispiel Entfernung der schützenden Vegetation durch Überweidung oder Abholzung, sowie zu kurze Brachezeiten. Besonders problematisch ist hierbei der Verlust des Oberbodens, das heißt des fruchtbarsten und landwirtschaftlich bedeutendsten Teils der Böden.

Anhaltende Bodenerosion hat zunächst eine Verschlechterung der Qualität des Bodens (Bodendegradation) zur Folge. Seit 1945 summiert sich die von Bodendegradation betroffene Fläche auf weltweit mehr als 1,2 Milliarden Hektar – das entspricht der gemeinsamen Landfläche von China und Indien.

Die Degradation kann schließlich bis zum vollständigen Verlust der landwirtschaftlichen Nutzbarkeit des Bodens führen (Bodendevastierung). Es wird geschätzt, dass sich der Verlust von Oberboden durch Erosion pro Jahr weltweit auf etwa 23 bis 26 Milliarden Tonnen beläuft (im Schnitt 14 bis 16 Tonnen pro Hektar und Jahr). Das entspricht einem jährlichen Verlust von nicht ganz einem Prozent der landwirtschaftlich nutzbaren Böden.

Bodenerosion ist ein Problem mit weitreichenden ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Folgen. Daher wurden weltweit verschiedene Bodenschutz­maßnahmen eingeleitet, die das Problem jedoch bislang nicht vollständig beseitigen konnten. So schätzt das United States Department of Agriculture, dass trotz der Maßnahmen, die in den USA mittlerweile gegen Bodenerosion ergriffen worden sind, jährlich Millionen Tonnen fruchtbarer Böden von den Feldern der Farmer im Einzugsgebiet des Mississippi in den Golf von Mexiko geschwemmt werden.

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.

Direkt auf den Boden aufschlagende schwere Regentropfen – sie bilden in feinkörnigen Lockersedimenten Regentropfeneinschlagkrater – spielen für die Abschwemmung von Boden auch indirekt eine Rolle, da durch die hohe kinetische Energie 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 (Verschlämmung).

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

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.
• Die Durchwurzelung mit Pflanzenwurzeln der an den jeweiligen Standorten natürlich vorkommenden und angepassten Pflanzen (Präriegras) stabilisiert den Boden physikalisch optimal und mindert die erodierenden Wirkungen von Wind, Regen und Oberflächenabfluss. Andere Pflanzen mit schlechterer Bodendurchwurzelung wie Phedimus stoloniferus haben auch schlechtere bodenstabilisierende Eigenschaften.

• Insbesondere die Landnutzung in den Tropen verlangt durch die extremen Starkregenfälle und eine dünne Bodenkrume eine ausreichend lange Brachzeit der bewirtschafteten Flächen. Wenn eine brandgerodete Fläche traditionell ein bis zwei Jahre genutzt wird und dann 20 bis 25 Jahre brach liegt, kann sich der Boden auch nach einsetzender Erosion wieder regenerieren. Zunehmende Intensivierung durch Bevölkerungswachstum führt jedoch zu einer Verkürzung der Brache und zunehmender Bodenerosion.

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

Bodenerosion in Europa

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 Nord- und Nordwesteuropa ist die Bodenerosion vergleichsweise gering, weil der Regen auf meist sanfte Hänge niedergeht und über das ganze Jahr hinweg gleichmäßig verteilt ist. Infolgedessen ist die von Erosion betroffene Fläche recht klein. In den skandinavischen Ländern Norwegen, Schweden, Finnland und Dänemark gilt die Wassererosion insbesondere wegen ihres erheblichen Beitrags zur Phosphorbelastung der Gewässer als Hauptproblem. In Island sind die Erosionsraten wegen des strengeren Klimas deutlich höher, weshalb dort bereits 1907 eine Bodenschutzbehörde (Landgræðsla ríkisins) gegründet wurde.
• Im Mittelmeerraum folgen auf längere Trockenperioden oft starke Niederschläge, die insbesondere an relativ steilen Hängen erhebliche Erosionsschäden verursachen können. Hierbei wird die Auswaschung von Tonpartikeln und somit der „Kittsubstanz“ zwischen größeren Bodenpartikeln durch hohe Natrium­konzentrationen im Boden (ein Maß unter anderem für anthropogene Bodenversalzung) begünstigt, was den erosiven Effekt der Starkregenfälle auf die Böden deutlich erhöht. Ähnliches gilt für Regionen mit vergleichbarem Klima in anderen Regionen der Erde.

Folgen

Die potentiellen gesellschaftlichen Folgen von Bodenerosion und der damit verbundene Verlust fruchtbarer Böden verdeutlichen unter anderem die Migrationsbewegungen, die in den USA in den 1930er Jahren während der Dust Bowl und in der afrikanischen Sahelzone in den 1970er Jahren stattfanden sowie aktuell im Amazonasbecken stattfinden. Die Dust Bowl-States im mittleren Westen der USA haben ihren Namen von großen Winderosionsereignissen und den damit einhergegangenen Staubstürmen der 1930er Jahre. Infolge der Dust Bowl mussten zehntausende Farmer ihre Betriebe aufgeben. Auf der Suche nach Arbeit zogen sie teilweise bis nach Kalifornien, wo sie in Auffanglagern untergebracht und Ausbeutung und Hunger ausgesetzt waren. Der Literatur-Nobelpreisträger John Steinbeck thematisierte ihr Leiden in dem Roman Früchte des Zorns, der 1940 mit dem Pulitzer-Preis ausgezeichnet wurde. Der Soil Conservation Service, die staatliche Bodenschutzorganisation der USA, wurde in Reaktion auf dieses Ereignis gegründet und somit die Grundlage für die Erosionsforschung gelegt. Auf deren Planung hin wurde ab 1935 der Great Plains Shelterbelt angelegt, ein 100 Meilen breiter Baumgürtel von der Nord- bis zur Südgrenze der USA als Schutz vor Wind und übermäßiger Verdunstung.

Doch bereits lange vorher lösten Menschen durch unsachgemäße Landnutzung immer wieder Bodenerosion aus, mit oft schwerwiegenden Folgen:

• Umfangreiche Erosion nach Abholzung der Wälder auf den Hügeln im Umland Athens gefährdete bereits 590 v. Chr. die Versorgung der Stadt mit Nahrungsmitteln, so dass der Staatsmann Solon vorschlug, das Pflügen steiler Hänge zu verbieten. Zur Zeit des Peloponnesischen Krieges (431-404 v. Chr.) kamen ein Drittel bis drei Viertel der in den Städten des griechischen Stammlandes verbrauchten Nahrungsmittel aus Ägypten oder Sizilien.
• In Latium im Italien der Antike trugen Abholzung und intensiver Ackerbau auf den Hügeln der Campagna Romana dazu bei, dass sich die bis dahin landwirtschaftlich hochproduktive Pontinische Ebene um 200 v. Chr. in einen Sumpf verwandelt hatte, in der sich die malaria­übertragende Anophelesmücke stark ausbreitete.
• Die Stadt Antiochia gehörte zu den größten und reichsten Städten des römisch besetzten Syriens und in ihrem Umland lagen hunderte von Dörfern und kleinen Städten. In den 1970er Jahren waren nur noch sieben Dörfer bewohnt. Die Ruinen von Antiochia waren bis zu ihrer Freilegung im Rahmen von Ausgrabungen unter bis zu 8 Metern Boden begraben, der weiter nördlich im Hochland zuvor erodiert worden war. Die Türschwellen antiker Ruinen in diesem Hochland liegen heute ein bis zwei Meter oberhalb nackten Felsens, was zeigt, wie viel Boden dort verlorengegangen sein muss.
• Im Zuge des sogenannten Magdalenenhochwassers im Juli 1342 erfuhr Mitteleuropa historisch einmalig hohe Bodenerosionsraten. Starke, auf eine Vb-Wetterlage zurückgehende Regenfälle führten zu einem extrem hohen Oberflächenabfluss (geschätzt bis zu 50- bis 100-mal mehr als während der Regenfälle, die zum Oderhochwasser 1997 führten). Berechnungen zufolge wurden während dieses Ereignisses in Deutschland 13 Milliarden Tonnen Ackerboden in höher gelegenen Gebieten abgeschwemmt und die Oberfläche der Ackerböden der betroffenen Gegenden in wenigen Tagen durchschnittlich um 5 Zentimeter tiefer gelegt. Ganze Regionen wurden durch die dabei entstandenen Schluchtensysteme unbewohnbar. Diese Schluchten können heute noch in der Landschaft identifiziert werden. Als Ursache für diese Katastrophe werden neben dem Starkregen im Juli 1342 das starke Frühjahrshochwasser ebendieses Jahres sowie regenarme Perioden im Frühsommer vermutet, durch die die Böden besonders anfällig für Erosion waren. Zudem ermöglichte erst die im Vorfeld Jahrhundertelang in Mitteleuropa fortwährend betriebene Umwandlung von Wald in Ackerland ein so effektives Angreifen der Erosion auf einer so großen Fläche. Durch weitere extreme Wetterereignisse wurde die Bodenoberfläche der landwirtschaftlich genutzten Gebiete im 14. Jahrhundert insgesamt um durchschnittlich 10 Zentimeter tiefer gelegt.

Siehe auch

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

Literatur

• Hans-Rudolf Bork, Helga Bork, Claus Dalchow: Landschaftsentwicklung in Mitteleuropa. Wirkungen des Menschen auf Landschaften. Klett-Perthes, Gotha u. a. 1998, ISBN 3-623-00849-4.
• Markus Fuchs, Andreas Lang, Joseph Maran: Rekonstruktion einer antiken Landschaft. In: Spektrum der Wissenschaft. November 2000, S. 85–87.
• Hartmut Leser: Landschaftsökologie. Ansatz, Modelle, Methodik, Anwendung (= UTB für Wissenschaft. Uni-Taschenbücher. Geographie, Landespflege, Ökologie, Umweltforschung 521). 4., neu bearbeitete Auflage. Ulmer, Stuttgart 1997, ISBN 3-8252-0521-5.
• Lorenz King, Xiaogan Yu, Tong Jiang: Wasser und Wind gefährden die Landschaft – Bodenerosionsforschung in China. In: Spiegel der Forschung. Jahrgang 8, Heft 2, 1991, S. 6–13 (freier Volltextzugang: Giessener Elektronische Bibliothek).
• David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. Second Edition. University of California Press, Berkeley (CA) 2012, ISBN 978-0-520-27290-3.
• Gerold Richter (Hrsg.): Bodenerosion. Analyse und Bilanz eines Umweltproblems. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 1998, ISBN 3-534-12574-6.

Weblinks

• Bodenbelastungen: Erosion auf der Webpräsenz des Umweltbundesamtes (UBA)
• Bodenerosion – Gefährdung der Ressource Boden auf der Webpräsenz der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
• The Soil Erosion Site (englisch)

Einzelnachweise

1. ↑ David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012, S. 174.
2. ↑ Christoffel den Biggelaar, Rattan Lal, Keith Wiebe, Vince Breneman: The Global Impact of Soil Erosion on Productivity. I: Absolute and Relative Erosion-induced Yield Losses. Advances in Agronomy. Bd. 81, 2004, S. 1–48, doi:10.1016/S0065-2113(03)81001-5
3. 1 2 David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012, Vorwort.
4. 1 2 David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012, S. 2 ff.
5. ↑ Franz Rothe: Kulturhistorische und kulturökologische Grundlagen der Intensivierungs- und Bewässerungstechniken traditioneller Agrarkulturen in Ostafrika: Ihr Entwicklungshintergrund und ihre Überlebensfähigkeit. Philosophischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br., 2004.
6. ↑ Rolf Derpsch: Nachhaltigkeit (Stand: 14. April 2014). Direktsaat: Nachhaltiger Ackerbau im Neuen Jahrtausend.
7. ↑ David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012, S. 211 f.
8. ↑ landwirtschaft-bw.info: Begründung Erosionsschutzverordnung (9. Oktober 2010)
9. ↑ landwirtschaft-bw.info: Erosionskataster, mit weiterführenden Links (9. Oktober 2010)
10. ↑ Ása L. Aradóttir: Restoration challenges and strategies in Iceland. Landgræðsla ríkisins, Hella 2003 (PDF 321 kB)
11. ↑ Karl-Erich Schmittner, Pierre Giresse: The impact of atmospheric sodium on erodibility of clay in a coastal Mediterranean region. In: Environmental Geology. Bd. 37, Nr. 3, 1999, ISSN 0943-0105, S. 195–206, doi:10.1007/s002540050377.
12. ↑ H. Ghadiri, J. Hussein, E. Dordipour, C. Rose: The effect of soil salinity and sodicity on soil erodibility, sediment transport and downstream water quality. In S. R. Raine, J. W. Biggs, M. N. Menzies, D. M. Freebairn, P. E. Tolmie (Hrsg.): Conserving Soil and Water for Society: Sharing Solutions. Proceedings of the 13^th International Soil Conservation Organisation Conference – Brisbane, July 2004. Australian Society of Soil Science Incorporated / International Erosion Control Association (Australasia), 2004, Paper No. 631 (PDF 356 kB)
13. ↑ David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012 (siehe Literatur), S. 50.
14. ↑ David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012, S. 58.
15. ↑ David R. Montgomery: Dirt - The Erosion of Civilizations. 2012, S. 71.
16. ↑ gesamter Absatz nach Hans-Rudolf Bork, Hans-Peter Piorr: Integrierte Konzepte zum Schutz und zur dauerhaft-naturverträglichen Entwicklung mitteleuropäischer Landschaften – Chancen und Risiken, dargestellt am Beispiel des Boden- und Gewässerschutzes. S. 69–83 in: Karl-Heinz Erdmann, Thomas J. Mager(Hrsg.): Innovative Ansätze zum Schutz der Natur. Visionen für die Zukunft. Springer, 2000, ISBN 978-3-642-63075-0.