Bedeckung mit Pflanzen und Boden-und Wasserschutz

Vegetativer Bodenschutz

Eine gute Schutzbedeckung nahe der Bodenoberfläche zu Beginn der Vegetationsperiode ist wichtig für den Boden- und Wasserschutz – zumindest in Streifen quer zum Hang, an steilen Hängen, unter hohen Bäumen und entlang von Bächen.

Pflanzendecken sind für den Boden- und Wasserschutz unerlässlich und können auch gegen Winderosion wirksam sein. Sie kann die Bodenoberfläche direkt schützen, z. B. vor schweren, energiereichen Regentropfen, die Wasserinfiltration fördern und in Bewegung geratene Partikel stabilisieren. Außerdem kann eine größere Pflanzendecke die organische Substanz des Bodens allmählich erhöhen, die Bodenaggregate und biologische Aktivitäten stabilisieren und die Stabilität der Bodenaggregate sowie die Wasserinfiltration und -aufnahme verbessern. Biologische Aktivitäten stabilisieren Bodenaggregate durch Wurzeln, Schleim und Pilzgeflechte und schaffen Poren im Boden. Sie hängt weitgehend von Nahrungsquellen wie Pflanzenresten ab. Um wirksam zu sein, sollte sich jedoch ein ausreichender Teil der Deckung nahe der Bodenoberfläche befinden und während der pflanzenarmen Jahreszeiten in der Nähe der Aussaat vorliegen. Eine Abdeckung mit abgestorbenen Pflanzen (Streu) kann ebenfalls hilfreich sein. Mehr Nährstoffe und eine intensivere Bewirtschaftung bedeuten zwar mehr Pflanzenwachstum und biologische Aktivität, aber ein hoher Phosphatgehalt im Vergleich zu einem angemessenen Gehalt kann das Wachstum der Feinwurzeln und der symbiotischen Mykorrhizapilze, die die Wurzeln verlängern, verringern. Ebenso kann eine stärkere Unkrautbekämpfung die Gesamtbiomasse über das Jahr hinweg ohne eine Deckfrucht verringern.

Die Etablierung einer ausreichenden Anzahl von Pflanzen ist entscheidend für die frühe Pflanzendecke, die Keimung, den Austrieb und die frühe Wachstumsrate. Eine geringe, unregelmäßige Keimung kann auf eine späte Bodenvorbereitung, beschädigtes Saatgut, schlechten Kontakt zwischen dem Saatgut und dem Boden darunter, zu tiefe oder zu flache Aussaat, verdichtete oder heiße Böden usw., Samenfresser, langsames Wachstum nach der Keimung oder ungeeignetes Wetter zurückzuführen sein. Pflanzen, die hauptsächlich als Beitrag zur Bodenerhaltung und -verbesserung angebaut werden, haben oft ein Saatgut, das sich stark von dem unterscheidet, was die Landwirte im Allgemeinen gewohnt sind. Das neue Mehrzwecksaatgut kann kleiner (oder größer) sein und erfordert eine angepasste Saattiefe. Siehe auch den folgenden Unterabschnitt.

Wilde Leguminosen („Bohnengewächse“) werden oft in Mischungen mit anderen Deckfrüchten verwendet. Diese Arten können auch dazu beitragen, Stickstoff aus der Bodenluft (N₂) in erodierten Böden zu fixieren, damit die Pflanzen ihn in Form von Ammonium- und Nitratstickstoff nutzen können. Reife, trockene Samen können ohne geeignete Vorbehandlung oft kein Wasser in die harte, glatte, undurchlässige Samenschale oder in ihre wenigen kleinen und geschlossenen Poren aufnehmen. Es handelt sich um eine Art von Samenschale oder eine harte Samenruhe. Heißes Wasser öffnet vielleicht ein paar Tage lang ein paar kleine Poren für die Wasseraufnahme, kann aber den vitalen Keim im Samen abtöten. Die Bedürfnisse und die Resistenz des Saatguts variieren je nach Reifegrad, Feuchtigkeitsgehalt, genetischem Typ usw. Mechanische Beschädigung durch mindestens einen Kratzer in der äußeren Samenschale funktioniert, und die Ergebnisse sind nach einigen Sekunden oder Minuten in Wasser eingeweicht zu sehen (extra grobes Schleifpapier, Schleifmaschinen oder Drücken mit einem Schuh gegen abgenutzten Beton können verwendet werden, Mandal (z. B. 2010).

Einige werden in rotierenden Trommeln bei den Saatgutlieferanten behandelt. Auch elektrische Schleifpapierwerkzeuge können verwendet werden. Heißes Wasser kann dazu beitragen, dass das Wasser langsam durch einige kleine Poren eindringt, oder die Samen abtöten. Kochendes Wasser für 3 Sekunden oder 80 °C heißes Wasser für 3 Minuten oder 60 °C heißes Wasser, das unter einer Abdeckung abkühlt, kann zuerst getestet und nach 3 bis 7 Tagen Beobachtung in einer Platte mit Wasser angepasst werden. Ohne Thermometer können die folgenden Methoden angewandt werden: Ein Volumenverhältnis von 3 zu 1 von 100 ^oC und 20^oC ergibt 80 oC. 100^oC und 20^oC im Verhältnis 1:1 ergeben 60^oC. Bei Raumtemperatur gelagertes Wasser hat oft eine Temperatur von etwa 20 °C. Leitlinien sind oft riskant in der Anwendung oder haben nur eine geringe oder gar keine Wirkung, so dass ein Versuch vor Ort nach der Lagerung des Saatguts sinnvoll ist.

Schwefelsäure kann ebenfalls verwendet werden, aber sie kann für Menschen und Keime gefährlich sein und ist schwer zu standardisieren, da eine sichtbare oberflächliche Einwirkung auf die Oberfläche nicht immer ausreichend ist. Leitlinien sind oft unzuverlässig, und eine Prüfung nach der Lagerung (Trocknung) ist ratsam. Das tiefe Anritzen zwischen zwei Lagen extra groben Sandpapiers, das zu einer Quellung führt, kann als zuverlässiger Maßstab zum Vergleich mit schnelleren Methoden dienen. Das Einweichen einer Saatgutprobe in nicht erhitztem Wasser kann helfen zu prüfen, ob eine Vorbehandlung für eine frühe (oder langsame) Keimung erforderlich ist. Der Zeitpunkt der Keimung ist wichtig für die Bewirtschaftung, Dürreperioden und den Wettbewerb.

Weitere Informationen finden Sie unter Mandal (2010) oder im Abschnitt über Agroforstwirtschaft von Mandal – z. B. zu verbesserten Low-Input-Methoden.

Die Aussaat oder Anpflanzung in Reihen quer zur Windrichtung oder zum Hang kann einen Beitrag zum Schutz vor Erosion und Wasserverlust leisten. Dies gilt sowohl für die geernteten Hauptkulturen als auch für andere Pflanzen (Gras, Wildkräuter, Sträucher und/oder Bäume), die zum Schutz von Boden, Wasser und Nährstoffen dienen. Ebenso helfen einfache ungepflügte Streifen mit spontan aufkommenden Pflanzen quer zur Erosionsrichtung.

Streifen mit Dauervegetation können auch Schutz und Nahrung für Schädlingsfresser bieten, die sich in Saisonkulturen schnell vermehren könnten. Die Pflanzenfresser-Schädlinge sind in der Regel unkomplizierter und vermehren sich schneller als ihre natürlichen Feinde. Der Nektar der Blüten dient als Nahrung für verschiedene junge Nützlinge, darunter auch insektenfressende Arten. Abbildung 1, links und Mitte.

Abbildungen 1. Schützende Erdoberflächenabdeckung

Abbildungen 1. Schützende Bodenbedeckung. Relativ schmale (links) oder breite (Mitte) Grasstreifen können Wasserabfluss und Erosion verringern. Stickstoffbindende Leguminosen einschließlich Bäumen werden möglicherweise benötigt, insbesondere wenn die Nährstoffe als Futtermittel entnommen werden. Es können auch andere Pflanzen verwendet werden, wenn in der erosionsintensivsten Jahreszeit eine niedrige Deckung der Oberfläche in den Streifen beibehalten wird. Eine frühe oberflächennahe Bodenbedeckung zwischen den Kulturen ist ebenfalls wichtig. Abgestorbenes Pflanzenmaterial (oft Mulch oder Streu genannt) ist ebenfalls hilfreich (rechts). Auch Steine sind geeignet. Aus Kenia in Muriuki & Macharia (2011).

Abgestorbenes Pflanzenmaterial, das die Oberfläche bedeckt (Streu, Mulch), ist ebenfalls in der Lage, die Erosion zu stoppen, wenn genügend davon in Oberflächennähe vorhanden ist. Es ist jedoch oft schwierig, genügend davon zu bekommen; einige verrotten schnell, während andere, wie Eukalyptusblätter, intakt bleiben und weggespült oder weggeblasen werden können. Schlangen, Nagetiere, Waldbrände, Insekten und kratzendes Geflügel, das die Setzlinge tötet, stellen bei Mulchschichten ebenfalls ein Problem dar. Sie reduzieren zwar die Verdunstung von der Bodenoberfläche und kühlen sie ab, aber der Regen erreicht die Wurzeln möglicherweise nicht mehr. Eine Bodenoberfläche ohne lebende Pflanzen wird bald zu trocken, um schnell mehr Wasser aufzunehmen (durch kapillare Wasserbewegung), es sei denn, sie hat große Klumpen und Lücken. Das Trocknen durch zufällige Diffusion einzelner Wasserdampfmoleküle ist viel langsamer als das Saugen und andere Massenbewegungen. 

Zeitliche Abstimmung der Aussaat von Deck- und Zwischenfrüchten. Die Aussaat von Deckfrüchten oder Zwischenfrüchten kann mit einer Unkrautbekämpfung kombiniert werden, wenn die Aussaat nach der ersten Anpflanzung am besten ist. Dies kann der ersten Kultur helfen, sich mit weniger Konkurrenz zu entwickeln, und geeignete Reihen quer zum Hang reichen möglicherweise aus, um Erosion zu verhindern. Ein Ochsenpflug kann geneigt werden, um Dämme zu bilden, oder eine schnelle, grobe Bodenbearbeitung mit dem Traktor kann die Oberfläche rau machen, so dass das Wasser normalerweise nicht über die Furchen läuft.

Verlängern Sie die Zeit der Pflanzendecke. Eine weitere Möglichkeit, die Flächenkonkurrenz zu verringern, besteht darin, eine Deckfrucht oder Zwischenfrucht zu verwenden, die tiefe Wurzeln entwickelt, bevor die Oberschicht groß wird, so dass die Oberschicht auch noch lange nach der Ernte der Haupt- oder Erstfrucht wachsen kann. Auch eine Aussaat vor oder nach der Ernte ist denkbar. Selbst eine mechanisierte Aussaat zwischen Rückständen oder Deckfrüchten lässt sich mit geeigneten Maschinen realisieren.

Der vielseitige Einsatz von bodenschützenden Pflanzen und eine dichte, frühe Begrünung tragen zum Boden- und Wasserschutz bei. Für die Landwirte sind sowohl die kurzfristigen als auch die langfristigen Vorteile und Kosten von Bedeutung. Eine frühere und gute Pflanzendecke kann:

• Unkräuter bekämpfen oder ihre Auswirkungen beseitigen,
• natürliche Feinde von Pflanzenschädlingen ernähren und beherbergen,
• die Auswaschung von Stickstoff und Kalium verringern,
• die biologische Stickstofffixierung erhöhen,
• Phosphat und anderen Nährstoffen an der Bodenoberfläche konservieren,
• die Bodenstruktur und die Wasserinfiltration (die Transpiration kann jedoch zunehmen) verbessern und
• das Wurzelwachstums, die organische Bodensubstanz und die mikrobiellen Aktivität optimieren.

Einige Deckfrüchte können als Futter oder Nahrung verwendet werden. Die Kombination verschiedener Pflanzen kann dazu beitragen, dass die Bodenbedeckung früher und länger an der Oberfläche bleibt. Solche Kombinationen bieten auch einen Mehrwert für geschützte Flächen; mehr dazu im Artikel über Zwischenfruchtanbau und Agroforstwirtschaft. Um die Verschmutzung des Wassers, vor allem mit Nitrat, zu verhindern, ist es z. B. in Dänemark illegal, den Boden mehr als nötig kahl zu belassen.

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

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