Landwirtschaftliche Bodenbearbeitung in Hanglagen führt zu geringeren Ernten

Seit Jahrhunderten bestellen Bauern den Boden auf ihren Feldern, um das Saatbeet für den Anbau von Feldfrüchten vorzubereiten. Früher wurde dies traditionell mit von Tieren gezogenen Pflügen durchgeführt. Im Zuge der Mechanisierung der Landwirtschaft im vergangenen Jahrhundert kommen schwerere und schnellere Traktoren zum Einsatz. Mit ihnen bearbeiten die Landwirtinnen und Landwirte den Boden durch Pflügen und Grubbern, um ein besseres Pflanzenwachstum zu erreichen. 

Dabei wird eine große Menge an Boden in den Agrarlandschaften bewegt und umverteilt. "Es ist bereits bekannt, dass durch die Bodenbestellung, zu der auch das Pflügen gehört, erhebliche Mengen an Boden an Hängen abgetragen werden und dies die wetterbedingte Erosion verstärken kann. In konvexen Hangbereichen - also eher nach oben gewölbten Bereichen - wird Boden abgetragen und in konkaven Hangbereichen - also beispielsweise im Übergang von steilen zu flachen Bereichen - wird dieser abgelagert, erklärt der Geograph Prof. Dr. Peter Fiener. Im Zuge des Bodenverlustes an Hängen geht Wachstumspotential aufgrund des Verlusts an Nährstoffen und vor allem Wasserspeicherfähigkeit verloren. Insbesondere in trockenen Jahren führt der Verlust an Wasserspeicherfähigkeit zu geringeren Erträgen. 

"Während wir wissen, dass durch die Bodenbestellung an Hängen erhebliche Mengen an Boden abgetragen werden, was regional die Menge übersteigen kann, die durch Wasser- und Winderosion bewegt wird, wussten wir bislang wenig darüber, wie sich die daraus resultierende Verminderung der Bodentiefe auf die Ernteerträge ganzer Regionen auswirkt", sagt Prof. John Quinton von der Lancaster University, einer der beiden verantwortlichen Studienleiter. 

Die Forscher gehen in ihrer Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Food publiziert wurde, der Frage nach, ob die höheren Ernteerträge, die mit mächtigeren Böden in konkaven Hangpositionen verbunden sind, die geringeren Ernteerträge bei dünnen Böden in konvexen Hangpositionen ausgleichen können und wie sich dies in Zukunft ändern könnte. Sie untersuchen dies an einem Beispiel in der Uckermark und nutzen dafür eine Kombination aus Bodenerosionsmodellierung, Erntemodellierung und Fernerkundung. Damit untersuchen sie, wie sich die Ernteerträge in dem 200 km2 großen Gebiet, das 100 km nördlich von Berlin liegt, entwickeln werden. 

Obwohl in der Uckermark seit ungefähr 1.000 Landwirtschaft betrieben wird, zeigt die Modellierung der Forscher an, dass die Weizen- und Maiserträge in den nächsten fünfzig Jahren wahrscheinlich zurückgehen werden, da die moderne mechanisierte Landwirtschaft die Erosion durch die Bodenbestellung an Hängen beschleunigt. Denn sie stellten fest, dass die Ertragsverluste der Teile der Landschaft die Boden verlieren, nicht durch Ertragsgewinne der Teile der Landschaft, wo Boden abgelagert wird, ausgeglichen werden können. 

Ihre Berechnungen zeigen, dass die Landwirte im gesamten untersuchten Gebiet der Uckermark bei einer Fortsetzung des "Business-as-usual"-Ansatzes bei der Bodenbestellung an Hängen einen kombinierten Rückgang der Winterweizenerträge von bis zu 7,1 Prozent innerhalb von 50 Jahren und bis zu 10 Prozent über ein Jahrhundert (in normalen bis trockenen Jahren) erleben werden. Für Mais prognostizieren die Forscher einen Rückgang der Erträge um bis zu 4 Prozent über fünfzig Jahre und um 5,9 Prozent über 100 Jahre (in normalen bis trockenen Jahren). 

Die Auswirkungen der Erosion durch Bodenbearbeitung sind in Zeiten der Dürre am stärksten ausgeprägt, da erodierte Böden weniger Wasser speichern können. In eher nasseren Jahren werden, wenn auch nicht so ausgeprägt wie in normalen und trockenen Jahren, über die nächsten 50 bis 100 Jahre ebenfalls Ertragsrückgänge zu spüren sein. Allein in der Uckermark bedeuten diese Rückgänge tausende Tonnen verlorener Nahrungsmittelproduktion. Laut der Forscher müssen wir mit Rückgängen bei Ernteerträgen aufgrund von Bodenerosion überall dort auf der Welt rechnen, wo Böden an Hängen bestellt werden. Sie argumentieren, dass dieser prognostizierte Anstieg die Notwendigkeit dringender Maßnahmen zur Verringerung der durch die Bodenbestellung verursachten Bodenerosion unterstreicht. 

Die beiden Forscher haben die Auswirkungen des Klimawandels nicht in ihre Analyse einbezogen und gehen davon aus, dass ihre Schätzungen konservativ sind, da in Zukunft längere Trockenphasen während der Vegetationsperiode zu erwarten sind. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Bodenerosion durch Bodenbearbeitung in Phasen intensiverer landwirtschaftlicher Mechanisierung beschleunigt hat, sodass die größten Veränderungen bei der Bodenerosion in Regionen zu erwarten sind, in denen die landwirtschaftliche Mechanisierung derzeit noch minimal ist. 

Um die Bodenerosion durch Bodenbearbeitung zu bekämpfen, müssen landwirtschaftliche Praktiken eingeführt werden, die den Boden nur minimal stören und dazu beitragen, die Bodentiefe zu erhalten. Es bedarf weiterer Forschung, um die derzeitigen Praktiken anzupassen und neue zu entwickeln, die für die Pflanzenproduktion in den unterschiedlichsten landwirtschaftlichen Umgebungen auf der ganzen Welt wirksam sind. 

Die Ergebnisse sind in dem von Nature Food veröffentlichten Artikel "Tillage exacerbates the vulnerability of cereal crops to drought" (Die Bodenbearbeitung erhöht die Anfälligkeit von Getreidekulturen gegenüber Trockenperioden) aufgeführt. 

Kontakt:  Universität Augsburg, Prof. Dr. Peter Fiener | peter.fiener@geo.uni-augsburg.de | www.uni-augsburg.de