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Bodenversalzung

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Unter Versalzung versteht man die Anreicherung von wasserlöslichen Salzen in Böden oder Bodenhorizonten. Zu unterscheiden ist zwischen einer Salzzufuhr durch die Niederschläge, die nur unter ariden Klimaverhältnissen zu einer Salzanreicherung führt (= Tagwasserversalzung), und einer Zufuhr aus dem Grundwasser, die auch an Meeresküsten des humiden Klimas zu beobachten ist (= Grundwasserversalzung). Außerdem können Düngung, Bewässerung oder Streusalzeinsatz zu einer künstlichen Versalzung führen
Die wichtigsten im Boden vertretenen Salze sind NaCl, Na2SO4, Na2CO3, CaCl2, Nitrate und Borate. Salze stabilisieren das Bodengefüge bei Austrocknung. Die pHWerte salzhaltiger Böden schwanken, je nach Bodenzusammensetzung, zwischen „schwach sauer (bei hohem Gipsgehalt) bis stark alkalisch (bei hohem Sodagehalt)
Erhöhte Salzgehalte beeinflussen den Pflanzenwuchs, da sie das osmotische Potenzial des Bodenwassers erhöhen und dadurch die Wasseraufnahme erschweren. Eine zu hohe Konzentration gelöster Salze im Boden kann auf salzempfindliche Pflanzen eine toxische Wirkung haben.

Ursachen der Bodenversalzung

Tagwasserversalzung

Den Böden werden mit dem Niederschlag gelöste Salze zugeführt, die hauptsächlich den Meeren entstammen (=atmogene Salze). In den Wüsten gibt es neben den Salzen aus dem Niederschlag Salze im Staub, die den Böden zugeführt werden. In humiden Klimazonen ist die Zufuhr von atmogenen Salzen vernachlässigbar, da sie rasch wieder ausgewaschen werden. In ariden Klimaten hingegen akkumulieren die Salze. Das hat zur Folge, dass Wüstenböden fast immer salzhaltig sind. Die Menge an akkumulierten Salzen hängt von der Nähe zum Meer, der Niederschlagsmenge, der Dauer arider Klimaverhältnisse, der Reliefposition und der Wasserdurchlässigkeit eines Bodens ab. Sandböden mit hoher Durchlässigkeit sind meist relativ salzarm, da selbst die Extremwüsten der Erde (20 mm Jahresniederschlag) während des Holozäns feuchtere Verhältnisse erlebten, unter denen Salze in den Untergrund ausgewaschen wurden. Außerdem können kurzfristige, seltene Starkregen zur Verlagerung des Salzes in Sandböden führen.

Grundwasserversalzung

Natürliche Grundwasserversalzung ist in humiden Klimaten meist nur im Einflussbereich des Meeres oder salzhaltiger Flüsse zu finden. Die Salzgehalte des Meeres können zwischen 1 % (Brackwasser an Flussmündungen) und 3,5 % (offenes Meer) variieren. Böden der Watten und der nicht eingedeichten Marschen sind von der Grundwasserversalzung betroffen. An den subtropischen und tropischen Meeresküsten entstehen ebenfalls salzreiche Böden. Im Binnenland kommt es relativ selten zu einer Grundwasserversalzung. Dort sind Salzböden an Grundwasser gebunden, welches oberflächennah und salzreich ist (z.B. Salzstöcke oder salzhaltige Quellen). Es kann in extrem ariden Klimagebieten selbst bei salzarmem Grundwasser im Binnenland zur Salzakkumulation kommen. Dort steigen verschiedene Salze mit dem Kapillarwasser auf und werden je nach Löslichkeit gefällt: Zuerst CaCO3, dann Gips, weiterhin Soda und Na2SO4 und an der obersten Schicht Na- und Ca-Chloride und Nitrate. Bei Anreicherung mit Salzen kann es in Extremfällen zur Ausbildung von Salzbänken kommen. Steht das Grundwasser bis an die Bodenoberfläche entstehen Salzkrusten, die sich bei Regen allerdings wieder verflüssigen bzw. wieder in Lösung gehen und somit im Jahresverlauf zwischen Oberund Unterboden pendeln.

künstliche Bodenversalzung

In humiden Klimaten findet die künstliche Versalzung durch Bewässerung mit Nareichen Abwässern statt und am Straßenrand durch Streusalzeinsatz. Aufgrund des humiden Klimas werden Salze aus Niederschlägen oder Stäuben, rasch wieder ausgewaschen, so dass es selten zu einer Versalzung kommt. Es kann aber zu einer erhöhten Na-Sättigung der Austauscher kommen, wodurch tonreiche Böden verschlämmen können. In ariden Klimagebieten ist die Versalzung künstlichen Ursprungs oftmals im Zusammenhang mit Bewässerung zu beobachten. Zur Bewässerung wird Flusswasser oder Grundwasser herangezogen. Im Durchschnitt enthalten diese Gewässer unter 0,1 % Salze, im Laufe der Zeit können sich die Salze allerdings anreichern. Bei starker Bewässerung kann es ebenfalls zu einer Erhöhung des Grundwasserspiegels kommen. Dann findet, durch Aufwärtsbewegungen und Verdunstung des Wassers, eine Akkumulation von Salzen im Oberboden statt. Die Gefahr der Versalzung bewässerter Flächen steigt, wenn nicht gleichzeitig eine Abfuhr des salzhaltigen Bewässerungswassers über Entwässerungssysteme vorhanden ist. In humiden Klimaten kann auf solche Systeme teils verzichtet werden, da die abwärtsgerichtete Bodenwasserströmung das Salz in tiefer gelegene Schichten transportiert. Im Bezug auf die Salzkonzentration wird die Bewässerungswasserqualität in 4 Stufen differenziert. Maß für den Salzgehalt ist die elektrische Leitfähigkeit EC (dS/m).

Die Intensität der Versalzung hängt ebenfalls von der Art der Bewässerung ab. Bei der Berieselung der Flächen in ariden Klimagebieten verdunstet ein Teil des Wassers bereits, bevor es den Boden erreicht, und die im Wasser gelösten Salze akkumulieren auf der Bodenoberfläche.

Bodenversalzung
Bodenversalzung

Auswirkungen der Bodenversalzung

Wirkung auf Bodeneigenschaften

Sowohl unter ariden als auch humiden Bedingungen erhöht sich mit der Erhöhung der Salzkonzentration der pHWert kalkhaltiger Böden, weil sich Soda bildet. In kalkfreien Böden kann es aufgrund freigesetzter WasserstoffIonen kurzfristig zu einer Erniedrigung des pHWertes kommen. Bei weiterer Salzzufuhr erhöht sich der pHWert allerdings wieder. Die pHWerte liegen, je nach Zusammensetzung der Salzkonzentration bei bis 8,5 (bei NaCl) bzw. > 8,5 bei Na2CO3 oder NaHCO3. Bei einem erhöhtem Salzgehalt steigt die Bedeutung des osmotischen Potenzials, da mit erhöhtem osmotischem Potenzial des Bodenwassers bei gegebener Wasserleitfähigkeit des Bodens der hydraulische Gradient sinkt (z.B. zwischen Wurzel und Bodenwasser). In salzhaltigen Böden sind die Wasserbindungskräfte erhöht und die Wassernachlieferungsraten verringert. Gleichzeitig wird die Bodenstruktur labiler.

Wirkung auf Vegetation

Wie schon erwähnt, steigt das osmotische Potenzial der Bodenlösung, wenn ein Boden stark salzhaltig ist, und das Wasseraufnahmevermögen der Pflanzen wird gehemmt, da nun größere Kräfte aufzuwenden sind, um dem Boden Wasser zu entnehmen. Es kann bei den Pflanzen zu Wuchsreaktionen kommen, die zu einem Schadbild führen, das Dürresymptomen ähnelt.Pflanzen reagieren unterschiedlich auf bestimmte Salzkonzentrationen. Es gibt Pflanzen, die sehr salztolerant sind und es gibt Pflanzen, die schon bei geringen Salzgehalten reagieren.

Wirkung auf Bodenorganismen

So wie das Salz Auswirkungen auf die Bodeneigenschaften und die Vegetation hat, so verändern sich auch die Bodenorganismen bzw. deren Zusammensetzung. Die Artenzusammensetzung verschiebt sich zugunsten salztoleranter Arten. Neben der Zusammensetzung ändert sich ebenfalls die Enzymaktivität, welche sich deutlich verringert. Je höher die Salzkonzentration, desto geringer die Enzymaktivität.

Gegenmassnahmen

Hohe Salzkonzentrationen mindern die Ertragsfähigkeit der Böden. Die Landwirtschaft versucht, der Versalzung und den daraus resultierenden Produktionsverlusten, entgegenzusteuern. Es gibt eine Reihe von Gegenmaßnahmen. Einige sind kurzfristig und dauerhaft wenig erfolgreich, andere hingegen sind durchaus nachhaltig. Eine Erkenntnis ist bei einer notwendigen Bewässerung die Verwendung salzarmen Wassers. So einfach es klingt, viele Landwirte, besonders in armen, ariden Regionen haben nicht immer die Möglichkeit an salzarmes Bewässerungswasser zu kommen und selbst Bewässerung mit relativ salzarmen Wasser über viele Jahre hinweg hat eine Versalzung zur Folge. Eine andere Möglichkeit wäre, bei beginnender Versalzung, die oberste, salzreiche Schicht zu entfernen oder tief einzupflügen. In Verbindung mit Chemikalien (z.B. Gips) würde sich eine kurzfristige Absenkung des Salzgehaltes einstellen. Aber diese Maßnahmen sind ebenfalls wenig nachhaltig, da hierbei zwar das Auswirkung einer Versalzung gestoppt wird, die Ursachen jedoch nicht beseitigt sind. Es gibt im Boden zum einen die löslichen Salze, die sich auswaschen lassen und zum anderen diejenigen, die an die Tonminerale gebunden sind und sich durch chemische Reaktion austauschen lassen. Allerdings ist die Menge an austauschbaren Salzen oder Ionen durch die Kationenaustauschkapazität (KAK) begrenzt. Eine dauerhafte Melioration, mit dem Ziel das Salz aus dem Boden zu bekommen, ist eine Maßnahme, die aus vielen Zwischenschritten besteht. Die Melioration eines Standortes umfasst neben bodenverbessernden Maßnahmen in vielen Fällen auch Flurneuordnungen, Wirtschaftswegebau, Gewässerausbau, Landschaftspflegerische Begleitmaßnahmen, infrastrukturelle Maßnahmen sowie Dorferneuerungen. Grundformen der Bodenverbesserungen sind Hydro, Profil- und Gefügemelioration sowie Chemomelioration. Standorte versalzter Böden sollen den Anforderungen, die an sie gestellt werden, gerecht werden und den landwirtschaftlichen Ertrag sichern. Bei der Hydromelioration in versalzungsgefährdeten Regionen (semiarid, arid) ist nicht nur der Wasserbedarf der Pflanzen zu sichern, auch der Bedarf an Wasser zur Auswaschung von Salzen muss gedeckt werden. Die Wassermenge richtet sich nach dem Wasserbedarf der Pflanzen, dem Salzgehalt des Bewässerungswassers und des Bodens sowie der Salztoleranz der zu bewässernden Pflanzen. „Versalzte“ Böden werden durch hydrologische Maßnahmen regeneriert. Die Topographie, die Böden und die Bewirtschaftung machen unterschiedliche Bewässerungsverfahren erforderlich. Wasserund energiesparende Verfahren sind vorzuziehen. Gemüse, Obst und Hackfrüchte sind besonders bewässerungsbedürftig. Bei Bewässerung muss ebenfalls für eine entsprechende Entwässerung gesorgt werden, um die Versalzung zu vermeiden. Wie bei der Bewässerung muss auch die Entwässerung viele Standortund Bewirtschaftungseigenschaften berücksichtigen, um keine negativen Effekte wie Staunässe, Anstieg des Grundwasserspiegels oder Versalzung zuzulassen. Ziel der Melioration ist es, Wasserbewegungen und Wasserspeicherung im Boden zu verbessern. Dazu dient die Drainage. Bewässerung und Entwässerung müssen aufeinander abgestimmt werden. Die Installation von Drainagen ist eine ziemlich kostspielige Angelegenheit, so dass es für Bauern ärmerer Regionen schwierig werden kann, solche Systeme aufzubauen. Auch eine nachhaltige Landbewirtschaftung kann viel zur Versalzungsvermeidung beitragen. Man kann z.B. die Fruchtfolge verändern. Eine wichtige Rolle spielt auch der Maschineneinsatz, denn wenn die eingesetzten Maschinen zu schwer sind, wird das Bodengefüge verdichtet, wodurch die Versickerungs- und Auswaschungsrate herabgesetzt wird.

 

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