Zu viel Salz schadet den Böden

Der massive Ausstoß von Treibhausgasen verändert vieles: Niederschläge und Verdunstung zum Beispiel. Das wirkt sich auch auf die Böden aus. Durch den Klimawandel könnte die Bodenversalzung weltweit weiter zunehmen.


Bodenversalzung in Spanien.
Extremwetter wird durch die Klimakrise häufiger und stärker. Für bewässerte, landwirtschaftlich genutzte Böden heißt das: Die Versalzung kann zunehmen. (Foto: Antonio Jordán/​imaggeo.egu.eu)

Nur wenige Nutzpflanzen können auf versalzenen Böden gedeihen. Wie Quinoa etwa. Die Pflanze, die in Südamerika heimisch ist, lagert mit den Wurzeln aufgenommenes Salz in winzigen Blasenzellen an der Blattoberfläche ab. So sind empfindliche Stoffwechselvorgänge im Pflanzeninneren vor zu viel Salz geschützt.

Auch Baumwolle verträgt Salz in geringen Mengen und lässt sich noch auf salzhaltigen Böden anbauen, wenn Weizen oder Mais längst keine Chance mehr haben. Doch selbst wenn einige Pflanzenarten toleranter gegenüber einem höheren Salzgehalt sind, ist die Versalzung von Böden ein massives Problem. Die Bodenfruchtbarkeit nimmt ab, das Wachstum von Pflanzen wird gehemmt oder gar unmöglich gemacht. Die Artenvielfalt sinkt.

Für die Menschen, die in Gebieten mit hohen Bodensalzgehalten leben, hat das Phänomen weitreichende Konsequenzen. Die Versorgung mit Lebensmitteln wird erschwert. Der Untergang alter Kulturen, wie der Maya in Mittelamerika oder von Stadtstaaten in Mesopotamien, wird mit Bodenversalzung in Verbindung gebracht.

"Die Versalzung der Böden ist ein globales Problem, das überall auf der Welt zu finden ist", sagt Nima Shokri von der Technischen Universität Hamburg. Der Wissenschaftler leitet das Institut für Geo-Hydroinformatik und beschäftigt sich mit physikalischen Prozessen nahe der Erdoberfläche, wie etwa der Versalzung von Böden. Vor allem in Asien, besonders in China, Kasachstan und Iran, sowie in Afrika und Australien reichern sich Salze in Böden an.

Mit Daten und Modellen hat Shokri Versalzung beziffert: Weltweit ist von den Tropen über die Subtropen bis in die gemäßigte Zone eine Fläche von geschätzt fast zwölf Millionen Quadratkilometern versalzen – davon werden 16 Millionen Hektar oder 1,3 Prozent landwirtschaftlich genutzt. Für den Anbau von Lebensmitteln taugen diese Flächen in der Regel nicht mehr.

Natürliche Prozesse haben Einfluss auf den Salzgehalt der Böden. In Dürreperioden verdunstet mehr Wasser und mehr Salze können sich anreichern. Häufiger Regen oder Sturzfluten können dagegen den Boden auswaschen und so Salze freisetzen und umverteilen, sodass ehemals intakte Böden versalzen.

Andererseits können auch menschliche Aktivitäten die Bodenversalzung fördern. Das Düngen oder das Bewässern von landwirtschaftlich genutzten Flächen kann zu höheren Salzgehalten in Böden führen, wenn beispielsweise mit salzhaltigem Wasser bewässert wird. Oder wenn bei der Bewässerung zu viel Wasser verwendet und überschüssiges Wasser nicht abgeleitet wird – dann verdunstet das zurückbleibende Wasser, während die im Wasser gelösten Mineralien im Boden verbleiben und sich in oberen Bodenschichten anreichern.

Auch in Deutschland drohen Böden zu versalzen

Aufgrund des Meeresspiegelanstiegs könnte Salzwasser in Flussmündungen wie die der Elbe gelangen und sich auch flussaufwärts ausbreiten. Das könnte zu einem Eindringen von Salzwasser ins Land führen. Die Gebiete entlang der Unterelbe dienen aber der Gewinnung von frischem Grundwasser. "Das Eindringen von Salzwasser könnte die Verfügbarkeit und Qualität von Wasser für die Trinkwasserversorgung und die Bewässerung entlang der Unterelbe ernsthaft in Frage stellen", warnt Nima Shokri von der TU Hamburg.

 

Das würde die Voraussetzungen für den Obstanbau im Alten Land vor den Toren Hamburgs verschlechtern. "Mit rund zehn Millionen Bäumen und 10.500 Hektar ist es eine der größten zusammenhängenden Obstplantagen Europas, die von der Versalzung infolge des prognostizierten Meeresspiegelanstiegs betroffen sein könnte", so Shokri weiter.

Etwa 16 Prozent aller landwirtschaftlichen Flächen weltweit werden künstlich bewässert, auf ihnen werden etwa 40 Prozent der Ernten erzielt. Ohne künstliche Bewässerung wäre der Anbau von Reis in China, Indien oder Pakistan unmöglich. Aber auch die Landwirtschaft in weiten Teilen Brasiliens oder auf dem australischen Kontinent wäre gefährdet. Längst nicht überall sind Tröpfchenbewässerung und Drainage-Systeme, die die Versalzung der Böden verhindern könnten, verbreitet.

Künftig könnte die Versalzung der Böden noch weiter zunehmen, denn auch die voranschreitende Klimakrise wirkt sich auf Böden und ihren Salzgehalt aus. Trockenheit, Hitze und Extremwetter wie Starkregen können die Versalzung begünstigen. "Das Problem der Bodenversalzung wird sich durch die prognostizierten klimatischen Veränderungen und das Auftreten extremer Klimaereignisse noch verschärfen", sagt Shokri von der TU Hamburg.

Die Veränderungen in der Häufigkeit, Intensität, räumlichen Ausdehnung und Dauer von Extremereignissen wie den jüngsten schweren sommerlichen Hitzewellen und Dürren in Europa werden zu noch nie dagewesenen Entwicklungen bei allen Faktoren führen, die die Bodenversalzung beeinflussen. Steigende Temperaturen im Sommer führen zu mehr Verdunstung, was wiederum die Salzkonzentration im Boden erhöht. Auch die Häufigkeit und Intensität von Niederschlägen wird sich direkt auf die Auswaschung von Salzen auswirken, wie Shokri weiter erläutert.

Drainage-Rohr gegen Bodenversalzung
Drainage-Rohr, um die Versalzung eines landwirtschaftlich genutzten Bodens zu kontrollieren. (Foto: Antonio Jordán/​imaggeo.egu.eu)

Mit seinem Team hat der Professor über 40.000 Messwerte zum Bodensalzgehalt aus verschiedenen öffentlich zugänglichen Quellen und Satellitendaten ausgewertet und in Modelle eingespeist, um Vorhersagen über die Bodenversalzung bis zum Ende dieses Jahrhunderts zu treffen – je nachdem, wie sich der Treibhausgasausstoß der Menschheit entwickelt. Dabei wurden auch klimatische und bodenbezogene Parameter wie Niederschlag, Bodenart und Verdunstung berücksichtigt, da sie den Salzgehalt von Böden beeinflussen.

"Wir haben einen umfassenden Satz von Klima-, Boden-, topografischen und Fernerkundungsdaten verwendet, um mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens Modelle zu trainieren, die in der Lage sind, den Salzgehalt des Bodens unter verschiedenen Bedingungen und Klimaszenarien vorherzusagen", erklärt der Wissenschaftler die Methode.

Böden sind CO2-Speicher

Eigentlich speichern Böden enorme Mengen an CO2, doch in versalzenen Böden ist die Menge an organischem Kohlenstoff geringer. Allerdings können auch degradierte Böden wieder zu guten CO2-Speichern werden. "Durch falsche landwirtschaftliche Praktiken versalzene Böden, die nach Aufgabe der Landwirtschaft durch salztolerantes Buschwerk und einigermaßen salztolerante Bäume wieder Vegetation tragen, können Kohlenstoff speichern", sagt der Klimaforscher Hartmut Graßl.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Das Ergebnis: Künftig könnte es auch in Regionen mehr Versalzung geben, die bislang noch nicht so stark davon betroffen sind. "Unsere Berechnungen deuten darauf hin, dass die Trockengebiete in Südamerika, Süd- und Westaustralien, Mexiko, dem Südwesten der Vereinigten Staaten und Südafrika die Hotspots der Versalzung sein werden", sagt Shokri.

Es drohe eine weitere Verschlechterung von Böden, sollten die Flächen nicht nachhaltig bewirtschaftet und der Treibhausgasausstoß nicht gesenkt werden.

Redaktioneller Hinweis: Klimaforscher Hartmut Graßl ist Mitglied des Herausgeberrates von Klimareporter°.

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