M8 Bodendegradation und biogeochemische Kreisläufe

Thema

Bodendegradation umfasst alle Prozesse, die die Produktivität und die ökologischen Funktionen des Bodens allmählich verringern – Wasser- und Winderosion, Versalzung, Versauerung, Verdichtung und Verlust organischer Substanz – und betrifft bereits etwa ein Drittel der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche der Erde. Die Folgen reichen bis in die Ernährungssicherheit, den Kohlenstoffkreislauf und die Wasserqualität. Flächenerosion ist die am weitesten verbreitete Form dieser Degradation: Trifft ein Regentropfen auf die Bodenoberfläche, zerfallen die Bodenaggregate. Durch diesen Zerfall entstehen lose Partikel, die vom Oberflächenabfluss hangabwärts transportiert werden.

Der Kohlenstoffkreislauf im Boden ist einer der wichtigsten biogeochemischen Prozesse in diesem gesamten System: Der Boden speichert insgesamt rund 1.500 Petagramm organischen Kohlenstoff, fast dreimal so viel wie die Atmosphäre selbst. Dieser Kohlenstoff ist hauptsächlich in Form von organischer Bodensubstanz gespeichert. Diese organische Substanz wird wiederum von im Boden lebenden Mikroorganismen zersetzt. Das dabei entstehende Kohlendioxid wird in einer von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und der Art des zersetzten Materials abhängigen Menge wieder in die Atmosphäre freigesetzt. Verliert der Boden durch Erosion oder Bodenbearbeitung einen erheblichen Teil seiner organischen Substanz, kann er sich von einer Kohlenstoffsenke zu einer Nettoquelle für Kohlenstoff in der Atmosphäre wandeln.

Sekundäre Versalzung, verursacht durch Bewässerung mit Salzwasser in ariden Regionen, ist eine weitere weit verbreitete Form der Bodendegradation: Sie betrifft bereits etwa 15 Prozent aller bewässerten landwirtschaftlichen Böden weltweit.

Bodenversauerung tritt auf, wenn die im Boden enthaltenen basischen Kationen – Kalzium, Magnesium und Kalium – ausgewaschen und im Kationenaustauschkomplex des Bodens durch Wasserstoff und Aluminium ersetzt werden. Genau dieser Austausch erhöht den Säuregehalt des Bodens und verringert seine Fruchtbarkeit.

Die Kreisläufe der essentiellen Nährstoffe – Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium und Magnesium – umfassen vier aufeinanderfolgende Prozesse im Boden: die Verwitterung von Mineralien, wodurch diese Nährstoffe freigesetzt werden, die biologische Fixierung von atmosphärischem Stickstoff, die Mineralisierung organischer Substanz, die diese Nährstoffe dem Boden wieder zuführt, und schließlich die Auswaschung dieser Nährstoffe.

Das zu erwartende Verhalten dieses gesamten Systems beinhaltet eine klare Korrelation zwischen Bodenerosionsraten und Nährstoffverlusten sowie eine fortschreitende Verschlechterung der Bodenfruchtbarkeit bei intensiver landwirtschaftlicher Nutzung, die den Nährstoffverlust nicht ausgleicht. Von der Verringerung der Produktivität, mit der dieses Dokument beginnt, bis hin zur fortschreitenden Verschlechterung der Fruchtbarkeit, mit der es endet – einschließlich Flächenerosion, Kohlenstoffkreislauf, sekundärer Versalzung und Versauerung –, bedeutet die Bodendegradation mit ihren biogeochemischen Kreisläufen, dass die Fruchtbarkeit eines Bodens niemals eine statische Größe ist, sondern das sich ständig verändernde Ergebnis des Verhältnisses von Bodenentnahme und -rückführung.

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