Versalzung

Versalzung des Bodens am Aralsee

Mit Versalzung bezeichnet man in der Bodenkunde eine überhöhte Anreicherung von wasserlöslichen Salzen. Untersucht werden die Prozesse, durch die sich in der oberen Bodenschicht Salze anreichern, die Ausprägungen und die Ursachen. Versalzung ist neben der Versauerung eine von zwei möglichen, langfristigen Ergebnissen der Bodenentwicklung. Zur Versalzung kommt es, wenn der Boden eine negative Wasserbilanz aufweist, also die Verdunstung in sechs bis neun Monaten eines Jahres größer ist, als die Niederschläge. Zusätzlich zur natürlichen Entwicklung eines Bodens kann die Versalzung durch menschliches Tun erheblich beschleunigt werden.

Streng genommen muss zwischen Versalzung, der Anreicherung von leicht löslichen Salzen und Alkalisierung, der Anreicherung von Natriumhydrogenkarbonat und Natriumkarbonat bei gleichzeitig ansteigendem pH-Wert, unterschieden werden. Ein Sonderfall der Versalzung ist die Sodifizierung, bei der sich primär Natriumchlorid (Kochsalz) in der Oberfläche anreichert.

Des Weiteren ist die Herkunft der beteiligten Salze wichtig. Sie können aus der Erdatmosphäre stammen (atmogene Salze). In diesen Fällen spricht man auch von „Tagwasserversalzung“. Auch können die Salze durch aufsteigendes Grundwasser in die oberen Bodenschichten transportiert werden. Hier spricht man von „Grundwasserversalzung“, die beispielsweise auch in Küstenregionen der humiden Zonen auftreten kann, beispielsweise durch übermäßige Entnahme von Grundwasser, durch die Seewasser in den Grundwasserkörper eindringen kann. Verwitternde Mineralien können Salze an die Umgebung abgeben, und fossile Salze (Meeressediment) können als Quelle vorkommen. Neben diesen natürlichen Quellen können auch künstliche Bewässerung und Dünger in Frage kommen.

Physikalischer Vorgang

Der physikalische Vorgang ist häufig sehr ähnlich. Die hohe Verdunstung an der Oberfläche führt dazu, dass in Wasser gelöste Salze sich an der Oberfläche anreichern. Da kein Wasser abfließt, verbleiben die Salze in der oberen Bodenschicht. Bei künstlicher Bewässerung verstärkt sich der Effekt, da nun mehr Wasser zum Transport der Salze zur Verfügung steht. Zusätzliche Salzlast durch die Verwendung von Grundwasser verstärkt den Effekt weiter. Auf der Oberfläche bildet sich eine Salzkruste.

Bedeutung der Versalzung

Versalzung betrifft 20 % der landwirtschaftlichen Nutzflächen und 50 % aller bewässerten Flächen und ist das zweitgrößte Bodenschutzproblem.

Allein in Syrien sind schon 30 bis 35 Prozent der Anbauflächen durch Versalzung verloren gegangen. In Ägypten sind es 30 bis 40 Prozent, in Pakistan weniger als 40 Prozent, im Irak 50 Prozent und in den Vereinigten Staaten 20 bis 25 Prozent. Teilweise geht dies noch auf die Bewässerungstechnik der Sumerer in Mesopotamien zurück. Nur durch Tröpfchenbewässerung und Drainagesysteme kann dem entgegengewirkt werden. Als nur mittelfristige Gegenmaßnahme sind in der Geschichte vieler Anbaugebiete auch deutliche nachweisbare Wechsel der angebauten Pflanzenarten zu verzeichnen, zum Beispiel vom Weizen zur salzresistenteren Gerste.

Auch im Reisanbau kommt es zur Versalzung. In der Trockenzeit werden die Reisfelder weiter bewässert, so dass der Salzgehalt des stehenden Wassers, in dem der Reis wächst, durch die starke Verdunstung ansteigt.

In Uferbereichen von zurückgegangenen Gewässern wie etwa dem Aralsee oder dem Toten Meer kann es zu massiven Salzverkrustungen kommen. Es gibt Pflanzen (Halophyten), die an salzhaltige Böden angepasst sind, jedoch nicht für die Landwirtschaft genutzt werden können.

Gegenmittel

Die beste Methode, versalzte Flächen wieder in Gebrauch zu nehmen, ist das großflächige Bewässern und Ableiten des Wassers über Drainagen, bevor die Sonne die Lösung eingetrocknet hat. Dieses „Spülen“ muss meist mehrfach vorgenommen werden.

Der Versalzung kann auch durch die Einarbeitung von speziellen Substrat-Mischungen entgegengewirkt werden. Das Funktionsprinzip dieser Technik liegt darin, Superabsorber so einzubringen, dass es nicht zu einer Gelbildung kommt, die das Wasser den Wurzeln verweigert. Außerdem soll damit verhindert werden, dass Regenwasser einfach weggespült wird. Wasser soll damit den Absorbern den Wurzeln weitestgehend und unmittelbar zugänglich gemacht werden. Dadurch kann die Bewässerungsmenge und -häufigkeit sehr reduziert werden und so das Versalzungsrisiko gemindert werden. Die Substrate können auch mit düngenden Eigenschaften kombiniert sein.

Auswirkung von Versalzung auf die Landwirtschaft

Die hohe Salzkonzentration der Böden stört die osmotischen Prozesse, mit denen Pflanzen Wasser und Nährstoffe aufnehmen. Gleichzeitig reichern sich Natrium-, Chlor- und Bor-Ionen in den Pflanzen an, denen gleichzeitig Kalium und Kalzium fehlen. Die mit der Versalzung einhergehende Bodenverdichtung erschwert das Wachstum der Wurzeln. Mit diesen Effekten geht eine Verschlechterung des Stoffwechsels der Bodenorganismen einher.

Verschiedene Ackerpflanzen sind in unterschiedlichem Ausmaß von einer Versalzung betroffen. Gerste gilt als das salzresistenteste Getreide, und auch Zuckerrüben sind relativ resistent. Ananas, Aprikose, Zitrusfrüchte, Apfel, Erdbeere und Erdnuss gelten als besonders salzempfindlich.

Formen der Versalzung

Abhängig von den vorkommenden Mineralen kommt es zur Bildung von typischen Bodenformen.

Solonchak

Der Solonchak (von sol = Salz und chak = salziges Gebiet) ist eine typische Versalzungserscheinung mit leicht löslichen Salzen. Nach Angaben der World Reference Base for Soil Resources (WRB) ist Solonchak wie Solonetz ein wasserbeeinflusster Boden und somit eine typische Erscheinung bei falscher Bewässerung. Weltweit gibt es ca. 300 Mio. ha Solonchak. Typischerweise bilden sich im Solonchak in Senken leicht Salzkrusten, die Böden sind fest und es findet nur wenig biologische Aktivität in den Böden statt.

Solonetz

Solonetz (von sol = Salz und etz = starke Ausprägungen) entsteht auf Böden, die im Untergrund tonangereichert sind und hohe Konzentrationen an Natrium aufweisen. Sie gehören wie der Solonchak zu den wasserbeeinflussten Böden nach der WRB. Weltweit sind ca. 135 Mio. ha von dieser Form der Versalzung betroffen. In diesen Böden finden sich hohe pH-Werte (> 8.5).

Calcisol

Der Calcisol gehört wie der Gypsisol zu den Salzakkumulationsböden (WRB). Er entsteht durch Ausfällung von Sekundärcarbonat. Weltweit werden Calcisols auf ca. 1 Mrd. ha geschätzt. Hier reichert sich sekundäres Karbonat in tieferen Bodenschichten an und das kalkhaltige Ausgangsmaterial ist oft nicht mehr vorhanden.

Gypsisol

Gypsisol (von gypsum = Gips) entsteht wie der Calcisol. Im Unterschied dazu reichern sich aber nicht Carbonate an, sondern stattdessen Gips (Kalziumsulfat). Von dieser Form sind weltweit ca. 100 Mio. ha betroffen.

Literatur

• Scheffer/Schachtschabel (2010) Lehrbuch der Bodenkunde, 16. Auflage, Springer Verlag; Kapitel 8.4.3 bis 8.4.6.