Bodenerosion durch Wind - Entstehen, Prozesse, Schäden
Winderosion ist der natürliche Prozess des äolischen Abtrages und der Verfrachtung von Boden-material aus Flächen, die nicht ausreichend durch einen pflanzlichen Bewuchs oder zu geringe Bindigkeit bzw. Masse der Bodenkomponenten vor den Kräften des Windes geschützt sind. Dabei werden feine und leichte Bodenpartikel (Ton, Schluff, Humus) über weite Strecken verweht, die mittleren Kornfraktionen (Fein- und Mittelsande) innerhalb der Erosionsfläche verfrachtet und größere Bodenmaterialien (Grobsande, Kiese) am Auswehungsort zurückgelassen.
Winderosion ist der natürliche Prozess des äolischen Abtrages und der Verfrachtung von Boden-material aus Flächen, die nicht ausreichend durch einen pflanzlichen Bewuchs oder zu geringe Bindigkeit bzw. Masse der Bodenkomponenten vor den Kräften des Windes geschützt sind.
Dabei werden feine und leichte Bodenpartikel (Ton, Schluff, Humus) über weite Strecken verweht, die mittleren Kornfraktionen (Fein- und Mittelsande) innerhalb der Erosionsfläche verfrachtet und größere Bodenmaterialien (Grobsande, Kiese) am Auswehungsort zurückgelassen.
In Deutschland tritt Winderosion vor allem in den Küstenbereichen von Nord- und Ostsee und in der norddeutschen Tiefebene auf. Hier treten Winderosionsereignisse auf ausgetrockneten, vegetationsfreien bzw. vegetationsarmen Standorten auf, deren oberste Bodenschicht aus Sand und Schluff bzw. Bodenaggregaten mit ungünstigem Gefügezustand besteht.
Auf landwirtschaftlichen Flächen ist die Winderosion neben der Erosion durch Wasser die zweite, nicht zu unterschätzende Art der Bodenerosion. Aufgrund ihrer im Gegensatz zur Wassererosion weniger deutlichen Ausprägung wird die Wirkung der Winderosion auf Bodenverlagerungen häufig unterschätzt. Dennoch können durch Winderosion mit Wassererosionsereignissen vergleichbare Bodenmengen abgetragen werden, ohne dass Bodenschäden auf der Auswehungsfläche sichtbar werden. Ursachen dafür sind der oberflächige und gleichmäßige Abtrag des Bodenmaterials von der gesamten Auswehungsfläche und die häufig fehlende, an einem Punkt konzentrierte Ablagerung des Bodenmaterials, wie bei den Kolluvien nach Wassererosionsereignissen.
Mit der Zunahme von Extremen bei den Temperatur- und Niederschlagsverhältnissen im Zuge des Klimawandels sind zeitlich negative Auswirkungen auf die Bodenfeuchte und die Bodenstruktur zu erwarten, die im Zusammenspiel mit der prognostizierten Häufung von Starkwinden eine Zunahme der Winderosion erwarten lassen.
Prozesse der Winderosion
Auslöser der Bodenerosion durch Wind sind Luftbewegungen, die ab einer bestimmten Windstärke in der Lage sind, einzelne lose Bodenteilchen zu bewegen und mit Bewegungsenergie aufzuladen. Kollidieren diese kinetisch aufgeladenen Bodenpartikel mit ruhenden Bodenaggregaten, können diese zerschlagen und aus dem Bodenverbund herausgerissen werden.
In Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und der Masse der Bodenteilchen werden die einzelnen Bodenbestandteile nach dem Herauslösen aus dem Bodenverband auf drei verschiedene Arten bewegt. Die Transportarten des Bodens werden als Bodenkriechen (Reptationstransport), Springen (Saltationstransport) und Schweben als Staub (Suspensions-transport) bezeichnet.
Je nach Größe und Gewicht der Bodenteilchen sind unterschiedliche Windgeschwindigkeiten erforderlich, um diese aus dem Bodenverband herauszulösen, zu bewegen und zu transportieren. Als Erstes werden Fein- und Mittelsande mit einer Größe von ca. 0,07 bis 0,5 mm aus dem Bodenverband herausgelöst und in Bewegung versetzt. Hierzu reichen Windgeschwindigkeiten von ca. 6 bis 8 m/s in 10 m Höhe (entspricht ca. 4,5 m/s an der Bodenoberfläche in 15 cm Höhe) aus. Das Herauslösen und Bewegen der Sandfraktion über 0,5 mm erfordert aufgrund der größeren Masse ebenso wie das Ablösen der feineren Schluff- und Tonbestandteile aufgrund ihrer stärkeren Aggregierung höhere Windgeschwindigkeiten.
Die Erosion der Ton- und Schlufffraktion wird durch die leichter herauslösbaren Sandpartikel und die durch diese verursachten Kollisionen bei der Saltation unterstützt. Bei den Humuspartikeln setzt aufgrund der geringen Dichte vor allem auf ausgetrockneten organischen Böden bereits ab bodennahen Windgeschwindigkeiten von 2 bis 4 m/s das Verwehen ein. In Abhängigkeit von der Partikelgröße und dem Gewicht kommt es zur „Sortierung“ der Bodenbestandteile durch den Wind.
Auftreten von Winderosion
Das Auftreten und der Umfang sowie die Intensität der Winderosion hängen von der Erodierbarkeit des Bodens, der Erosivität der Witterung, der Landschaftsstruktur und der aktuellen Landnutzung ab.
Voraussetzung für das Auftreten von Winderosion ist das Vorhandensein von Böden mit leicht herauslösbaren Bodenbestandteilen, die nicht durch eine ausreichende Pflanzendecke geschützt sind. Die Erodierbarkeit von Böden steigt durch Austrocknung, da die Kohäsionskräfte des Wassers fehlen. So reicht eine Austrocknung der obersten Millimeter der Bodenoberfläche bereits aus, um die Erodierbarkeit eines Standortes deutlich zu erhöhen. Die Erosivität eines Standortes wird ebenfalls erhöht, wenn das Bodengefüge durch geringe Humusgehalte, unzureichende Kalkversorgung, unsachgemäße Bodenbearbeitung bzw. natürliche Einwirkungen (Kahlfröste, Starkregen) eine geringe Bindigkeit aufweist und die Bodenaggregate nicht stabil sind. So weisen humusarme Sandböden mit Einzelkorngefüge trotz der größeren Korngrößen eine höhere Erodierbarkeit auf als die feinkörnigeren Lehm- und Tonböden, da deren Gefügestabilität und Bindigkeit deutlich höher ist. Weiter erosionssteigernd wirken sich feinkrümelige Bodenstrukturen und sehr ebene Bodenoberflächen aus, wie sie oft zur Bestellung landwirtschaftlicher Kulturen gegeben sind. Damit weisen vor allem ackerbaulich genutzte sandige Böden zum Zeitpunkt der Aussaat in Trockenperioden eine hohe Erodierbarkeit auf.
Als Klima- und Witterungsfaktor ist das Auftreten von Starkwinden der auslösende Faktor für die Winderosion. In Abhängigkeit von der Größe der Bodenteilchen steigt das Erosionsrisiko ab Wind-geschwindigkeiten von 4 bis 5 m/s an der Bodenoberfläche stark an. Kommen geringe Bodenfeuchte, fehlende Niederschläge und hohe Temperaturen hinzu, steigt die Erosivität der Witterung deutlich an. Derartige Situationen treten auf, wenn nach Hochdrucklagen mit fehlenden Niederschlägen durch Luftdruckwechsel hohe Windgeschwindigkeiten auftreten und diese auf unbedeckte Böden mit einer feinkrümeligen Oberfläche treffen. Auch im Winter können anhaltende Hochdruckwetterlagen mit Kahlfrösten die Winderosion begünstigen, wenn bei fehlendem Niederschlag der Boden gefriertrocknet, jegliche Bindigkeit verloren geht und dadurch ein Einzelkorngefüge mit losen, sehr leicht verwehbaren Bodenpartikeln entsteht.
Ein wichtiger Einflussfaktor für das Auftreten von Winderosions-ereignissen ist die Windoffenheit der Landschaft bzw. die Rauigkeit des Geländes. Eine Strukturierung des Geländes mit kuppigem bzw. welligem Relief sowie mit Windhindernissen wie Bäumen und Hecken, aber auch Bebauung, reduziert die erosive Kraft des Windes. Große Flächenlängen, ebene und aus-geräumte Agrarlandschaften ohne linienhafte Rauigkeit durch Hecken- und Baumreihen quer zur Hauptwindrichtung erhöhen die Erosivität.
Neben der wenig bzw. nur langfristig zu beeinflussenden Landschaftsstruktur spielt die Nutzung der potentiellen Erosionsflächen eine entscheidende Rolle, da durch sie die aktuelle Winderosionsgefährdung sehr stark beeinflusst wird.
Eine dichte Bodenbedeckung mit Pflanzen und eine hohe Rauigkeit der Ackerkrume reduzieren die Windgeschwindigkeit unmittelbar an der Bodenoberfläche, so dass die Erosivität des Windes reduziert wird. Eine nach der Bodenbearbeitung zurückbleibende raue Bodenoberfläche schränkt auf der Lee-Seite die Angriffsmöglichkeiten des Windes ein und reduziert durch das Mikrorelief den Umfang des Bodenkriechens und der Saltation. Ebene, fast plane Oberflächen von Ackerschlägen, wie sie durch Schleppen und Walzen erreicht werden, erhöhen die Erosivität der Böden deutlich.
Der Anbau wechselnder Kulturen mit unterschiedlichen Wuchshöhen auf kleineren, benachbarten Flächen (Reduzierung der Feldgröße) führt dazu, dass die Windgeschwindigkeiten in Bodennähe reduziert und Luftturbulenzen verringert werden. Gleichzeitig wird die wiederholte Saltation von Sandkörnern über weite Strecken verhindert.
Besonders erosionsgefährdet sind daher ausgedehnte Ackerflächen in konventioneller Bearbeitung im Zeitraum während und nach der Saatbettbereitung bis zum Aufwuchs einer schützenden Pflanzendecke. Reihenkulturen (Kartoffeln, Mais, Rüben) sowie frisch bestelltes Sommergetreide oder Feldgras, die auf leichteren sandigen Böden angebaut werden, gehören wegen ihrer langsamen Jugendentwicklung und ihrer unvollständigen Bodenbedeckung zu den erosionsanfälligsten Fruchtarten, da hier eine ungenügende vegetative Entwicklung in der Jugendphase mit der zeitlich höchsten Erosivität der Witterung zusammenfällt. Gleiches trifft aber auch für die Herbstbestellung von Getreide, Raps und Zwischenfrüchten zu, wenn ähnliche Witterungsbedingungen wie im Frühjahr herrschen.
Ein Beitrag von Dr. Hans-Eberhard Kape, LMS Agrarberatung GmbH, Zuständige Stelle für landwirtschaftliches Fachrecht und Beratung Mecklenburg-Vorpommern
