Agroforstwirtschaft – Verknüpfung von Bäumen und Landwirtschaft zur Verbesserung des Boden-Wasser-Schutzes

Titelbild: Schutzgürtel als Windschutz. Dies ist eine Form der Agroforstwirtschaft, bei der das Zusammenspiel von Bäumen oder Sträuchern und Nutzpflanzen eingesetzt wird.

Agroforstwirtschaft bedeutet nicht unbedingt, dass das Feld wie ein Wald oder ein Waldgarten aussehen muss.

Es kann sich um überwiegend landwirtschaftliche Anlagen mit Hecken, verstreuten Bäumen oder vielen Bäumen entlang von Grenzen und Gebäuden handeln. Für den Bodenschutz ist es jedoch wichtig, dass zumindest die Gürtel quer zum Hang oberflächennah bewachsen sind – insbesondere unter Bäumen.

Agroforstwirtschaft besteht aus Obst-, Nuss- und Mehrzweckbäumen in Wäldern. Es kann sich um gemeinsam angelegte Waldgärten handeln, aber auch um  das Anlegen, Jäten und Schützen von jungen Wäldern oder Pflanzungen inmitten von Kulturen während der ersten Jahre. Es kann sich z. B. auch um eine Baum- oder Strauchbrache drehen, die in den ersten Jahren mit dem Anbau von Kulturpflanzen einhergeht. Auch Weiden mit Bäumen gehören zur Agroforstwirtschaft. Die für Naturwälder verfügbaren Flächen sind jedoch rückläufig.

Ein natürlicher Wald bedeckt in der Regel die Bodenoberfläche, konserviert den Boden und lässt das Wasser in den Boden eindringen. Hohe Bäume über kahlen Bodenflächen können jedoch die Tropfengröße und -energie von Regenfällen und damit die Erosion erhöhen.

Mit einer oberflächennahen Bedeckung kann die Agroforstwirtschaft zur Bodenerhaltung und Wasserinfiltration beitragen:

• Aufwertung und Anreicherung von Konturstreifen, Terrassenrändern und Feldrändern mit dauerhafter oberflächennaher Vegetation wie Gräsern, Kräutern und niedrigen Sträuchern mit organischem Material wie Laub.
• Hecken, die mit einem geringen Abstand von z. B. 10 cm gesät werden und Zweige und Blätter an der Oberfläche auffangen, so dass das abfließende Wasser verlangsamt wird und gut eindringen kann. Hecken mit einem Abstand von z. B. 50 cm und intensiver Unkrautbekämpfung sind weit weniger wirksam, wenn sie stark verunkrautet sind

Als beschnittene Hecken können stickstoffbindende Leguminosen proteinreiche Blätter abwerfen, die die biologische Aktivität unter ihnen fördern und die Oberfläche beschatten. Dadurch sickert das Wasser schnell ein und führt zu Ablagerungen und Terrassenbildung. So können beispielsweise die Blätter der Art Calliandra calothyrsus den Boden einige Wochen lang bedecken und geben aufgrund ihres Gehalts an eiweißbindenden Polyphenolen allmählich ihren Stickstoff ab. Diese werden auch als Tannine bezeichnet und können dazu führen, dass die Zunge leicht im Mund kleben bleibt, wenn man ein Blatt kaut. Blattfasern steigern auch die Haltbarkeit (zerkleinern Sie getrocknete Blätter, um das zu testen). Im Westen Kenias konnte ich meinen Finger 8 cm tief in den Boden unter solchen Hecken stecken, die von den Landwirten direkt gesät worden waren und unter Terrassen, die sich im Laufe einiger Jahre gebildet hatten.

Im Gegensatz dazu hatten sie keine offensichtliche Wirkung, wenn die Bodenoberfläche unter ihnen frei gehalten wurde (z. B. in der internationalen Agroforst-Forschungszentrale in Nairobi). Eine Verringerung der Erosion um etwa 50 % in den ersten Jahren ist typisch für Studien in den Tropen, bei denen der Unterbewuchs nicht beachtet und in einem Abstand von etwa 50 cm gepflanzt wurde. Bei Standardrichtlinien ist es für die Landwirte eine Herausforderung, genug zu pflanzen (Mandal (2010).  Siehe Abbildung 1.

Abbildung 1:  Mehrzweckhecke aus der Familie der Hülsenfruchtgewächse. Hecke aus dem stickstoffbindenden Mehrzweck-Futterbaum Calliandra calothyrsus mit bodenschützendem Unterwuchs, die mit bodennahen Blättern, Falllaub, Wurzeln und Nährstoffanreicherung Böschungen stabilisiert und nicht bewirtschaftete (bearbeitete) Flächen zusätzlich aufwertet. Hohe Bäume in landwirtschaftlichen Betrieben können auch eine Herausforderung darstellen, weil Regentropfen, die auf sie treffen, mit mehr Erosionsenergie pro Quadratmeter fallen, wenn die Bodenoberfläche nicht bedeckt ist wie z. B. in einem natürlichen Wald. Ihr Gewicht und die Windbewegung können an steilen Hängen ein Problem darstellen, doch die Wurzeln sorgen für eine Stabilisierung des Bodens. Foto von T. Mandal 2019, Kitale Kenia bei Vi Agroforestry.

• Gehölzwurzeln von Sträuchern und kleinen Bäumen können den Aufbau von Terrassen stabilisieren, aber auch Wurzeln allein vermögen manche Wasserströme zu konzentrieren und zu beschleunigen.
• Konturhecken, Baumreihen usw. können angeworbene Ochsen- oder Traktorpflüger dazu zwingen, verantwortungsvoll über den Hang zu fahren. Nicht alle Hecken müssen bis zu den Feldrändern reichen, so dass ein Wenden möglich ist.
• Bäume und Sträucher können Brennstoff, Holz und manchmal auch nahrhaftes Futter liefern. Dadurch verringert sich die Notwendigkeit, Ernterückstände zu verbrennen, weil Holz als Brennstoff verwendet werden kann und weil Ernterückstände mit grünem Laub angereichert und nutzbar gemacht werden können. Allein verwendet, enthalten z. B. Maisstängel zu wenig Protein oder Stickstoff, um als Futtermittel oder für die Bodenfruchtbarkeit geeignet zu sein. Eine Mischung aus proteinreichen Baumblättern und Zweigen jedoch dabei schafft Abhilfe. Insbesondere Baumleguminosen (aus der Familie der Bohnen- oder Erbsengewächse) sind reich an Proteinen und sind in der Regel in der Lage, Stickstoff aus der bodennahen Luft zu binden.
• Mehr Nährstoffe verbessern, wie bereits erwähnt, die Pflanzendecke und den Gehalt an organischer Substanz. Stickstoffbindende Bäume können langsam freisetzende Phosphatquellen wie Asche oder die meisten Rohphosphate besser nutzen. Saisonpflanzen benötigen relativ hohe Mengen an direkt biologisch verfügbarem Phosphat, wenn ihre Wurzellänge noch gering ist und von symbiotischen Pilzen (Mykorrhiza), die in Böden mit Pflanzenresten häufig vorkommen, noch nicht vollständig erweitert wurde. Bäume und Sträucher nehmen auch Nährstoffe wie z. B. N und K aus tiefen Bodenschichten auf, wenn diese ausgewaschen (ausgelaugt) wurden oder wenn sich eine tiefe Schicht Mutterboden durch Sedimentation unter Hecken ablagert.
• Agroforstliche Bäume und Sträucher können unbearbeitete Konturgürtel, Terrassenränder, abgeschnittene Entwässerungsgräben, Gullydeckel, Zäune, Weiden, Flussufer und Schutzgebiete aufwerten. Stickstoffbindende Bäume und Sträucher stellen gute und wertvolle Erstbegrünungspflanzen dar, wenn geeignete Methoden und Arten verwendet werden. Viele Hochwald- und Obstarten sind auf offenen, unfruchtbaren Flächen anfangs schwierig. Eine einfache Umzäunung und ein langjähriges Nutzungsverbot können teuer und schwer durchsetzbar sein. Lokale Vereinbarungen sind möglich und können in durchschnittlichen Jahren eingehalten werden, wenn der regionale Ertrag bedeutend ist und frühzeitig er. Das Zuwarten auf die „natürliche“ Wiederansiedlung der Vegetation kann zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. In den am stärksten geschädigten, überweideten und erodierten Gebieten haben möglicherweise nur die am wenigsten wertvollen Arten überlebt, und es finden sich unter Umständen nur harte Samen und lebensfähige Wurzeln und Stämme. Die Samen von Regenwaldbäumen und Obstbäumen überleben in der Regel nur wenige Wochen und sterben ab, wenn sie austrocknen. Solche Samen werden im Gegensatz zu herkömmlichen Samen als widerspenstig bezeichnet. Sie können auch von der Bestäubung und der Verbreitung der Samen durch bestimmte Tiere abhängig sein. Ohne eine minimale und stetige Nährstoffversorgung auf geschädigten Böden kann die Ausbreitung selbst der widerstandsfähigsten Gräser, die sich schlecht für Weidetiere eignen (wie die häufig verwendeten Vetiver-Arten), langsam und kostspielig sein. Agroforstwirtschaft, z. B. mit Obst- oder Futterbäumen, ist unerlässlich, um Konturstreifen mit dauerhafter Schutzvegetation, einschließlich Terrassenrändern, aufzuwerten, und wichtig für die Landwirte, um das Land auf ihnen zu nutzen, z. B. in Kenia.
• Schutzgürtel und Windschutzstreifen aus Bäumen können erosive Windgeschwindigkeiten etwa 30-40 mal weiter weg als die Höhe eines geeigneten Schutzgürtels reduzieren. Sie sind am wirksamsten, wenn sie eine mittlere Dichte aufweisen, z. B. 30 % bis 70 % Durchsichtsfläche in gemäßigten Zonen.
• Waldbrände schädigen und erodieren die Landschaft. Agroforstwirtschaft lässt sich manchmal für grüne Brandschneisen einsetzen, indem man Arten verwendet, die mit brennbaren Arten konkurrieren, Nährstoffe zuführen, so dass verwelktes, brennbares Material verrotten kann, und die in heißen, trockenen Jahreszeiten grün und feucht bleiben und/oder die Windgeschwindigkeiten dämpfen. So lassen sie das Feuer nicht vom Gras nach oben dringen (vielleicht für blattfressende Tiere) oder auch nicht brennende Teile weit fliegen.
• Die Bedeckung auf oder nahe der Bodenoberfläche ist für den Schutz vor Wassererosion von wesentlicher Bedeutung. Agroforstbäume können den Wert von Gras, Kraut und abgestorbener Pflanzenstreu, die unter den Bäumen liegen, erhöhen. Allerdings können Bäume über intensiv bearbeiteten Böden und ohne Blätter in Bodennähe die Erosion verstärken, weil Regentropfen auf die Blätter fallen und nach einer Beschleunigungsstrecke von 0,5 m oder mehr mit einer größeren Energie pro Flächeneinheit fallen.

Ein Teil des Regenwassers verdunstet direkt von der Oberfläche des Baumes oder fließt langsam an den Stämmen entlang. Der konzentrierte Abfluss von den Stämmen kann jedoch eine Rillenerosion auslösen, und manchmal ist der von Bäumen beschattete Boden an Hängen kahl. Im Gegensatz dazu hat z. B. ein Moskitonetz, das in 20 cm Höhe getestet wurde, die Erosion gestoppt.

Die Probleme, die vor allem mit Eukalyptus (oder manchmal mit Kiefern) auftraten, haben leider allen „exotischen“ Bäumen einen schlechten Ruf eingebracht. Auch der Leguminosenbaum Leucaena leucocephala wurde als Wunderbaum angepriesen. Doch 1990 wurden seine neuen Triebe schwer von Leucaena-Blatthüpfer befallen, die sich in der ganzen Welt ausbreiteten, bevor sich natürliche Feinde vor Ort vermehrten.

Verweise

Baumhardt RL, and Blanco-Canqui H 2014 Soil: Conservation Practices. In: Neal Van Alfen, editor-in-chief. Encyclopedia of Agriculture and Food Systems 5, Elsevier, 153-165.

Hudson W N 1987 Soil and water conservation in semi-arid areas. Silsoe Associates Ampthill, Bedford United Kingdom. Soil Resources, Management and Conservation Service. FAO Land and Water Development Division. Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome, 1987 https://www.fao.org/3/t0321e/t0321e00.htm

Land and Water Division 2000 Manual on Integrated Soil Management and Conservation Practices. FAO land and water bulletin Series number: 1024-6703. 214 pp. ISBN: 9251044171 https://www.fao.org/publications/card/en/c/31f117c4-13e2-5631-bf16-ebaaa10b714f

Luna et al. 2000. The role of olive trees in rainfall erosivity and runoff and sediment yield in soil beneath. Hydrology and Earth Sciences 4, 141-153.  https://hess.copernicus.org/articles/4/141/2000/hess-4-141-2000.pdf

Muriuki JP, Macharia PN 2011 Green Water Credits Report K12: Inventory and Analysis of Existing Soil and Water Conservation Practices in Upper Tana, Kenya. https://www.isric.org/documents/document-type/green-water-credits-report-k12-inventory-and-analysis-existing-soil-and Open access.

Mandal T. 2010. Low-cost soil and water conservation with many early benefits. Presentation Researchers’ Day: Climate Change Impact, Adaptation and Mitigation GEUS, Inst. of Geography, University of Copenhagen. 7 October 2010. Arranged by the Climate Change Task Force. https://www.yumpu.com/en/document/view/35209735/present-danish-water-forum

Thomas DB et al. 1997. Soil and water conservation manual. Soil and Water Conservation Branch, Min. Agric. Livestock Dev. and Marketing, Nairobi Kenya.

Watene G and others 2021 Water Erosion Risk Assessment in the Kenya Great Rift Valley Region Sustainability 2021, 13(2), 844; https://doi.org/10.3390/su13020844

Yoshinori et al. 2018 Factors influencing the erosivity indices of raindrops in Japanese cypress plantations. Catena 171, 54-61, December 2018, DOI：10.1016/j.catena.2018.06.030  +http://www.ffpri.affrc.go.jp/ffpri/en/research/results/2018/20180910-06.html