Moderne landwirtschaftliche Methoden, insbesondere die Tiefenbearbeitung, stören die natürliche Fähigkeit des Bodens, Wasser aufzunehmen und zu speichern, was die Anfälligkeit für Überschwemmungen und Dürren erhöht. Eine neue Studie, die am 19. März in Science veröffentlicht wurde, zeigt, dass starkes Pflügen die mikroskopischen Pfade beschädigt, die es dem Wasser ermöglichen, effektiv in den Boden einzudringen. Diese Verschlechterung ist nicht nur ineffizient für das Pflanzenwachstum, sondern verringert auch aktiv die Widerstandsfähigkeit des Landes gegenüber extremen Wetterereignissen.
Wie die Forschung durchgeführt wurde
Forscher unter der Leitung des Geophysikers Qibin Shi von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften verwendeten eine neuartige Methode, um die Wasserbewegung im Untergrund zu überwachen. Als hochempfindliche seismische Sensoren setzten sie Glasfaserkabel ein, die typischerweise für Hochgeschwindigkeitsinternet verwendet werden. Diese Kabel können selbst subtile Vibrationen erkennen, die durch durch den Boden fließendes Wasser verursacht werden.
Das Experiment fand auf der landwirtschaftlichen Testfarm der Harper Adams University in England statt. Die Forscher bereiteten 27 Parzellen mit drei verschiedenen Bodenbearbeitungstiefen vor: Direktsaat, flache Bodenbearbeitung (10 cm) und tiefe Bodenbearbeitung (25 cm). Jede Tiefe wurde auch auf der Grundlage des Gewichts der verwendeten Maschinen variiert, um die Bodenverdichtung zu kontrollieren.
Wichtigste Ergebnisse: Wasserbewegung durch Pflügen beeinträchtigt
An drei Tagen im März 2023 verfolgte das Team, wie Regenwasser mit den einzelnen Parzellen interagierte. Die Ergebnisse waren eindeutig: Tieferes Pflügen und stärkere Verdichtung führten zu einer stärkeren Wasseransammlung an der Oberfläche und nicht zu einer gesunden Versickerung. Dieses Oberflächenwasser verdunstete im Sonnenlicht schnell, was die Dürrebedingungen verschlimmerte. Umgekehrt ermöglichte weniger bearbeiteter Boden eine gleichmäßigere Wasserverteilung unter der Erde.
Die Wissenschaft dahinter: Kapillarwirkung gestört
Die Studie erklärt, dass sich Wasser durch Kapillarwirkung und nicht durch Schwerkraft durch porösen Boden bewegt. Die winzigen Zwischenräume zwischen den Bodenpartikeln wirken wie Kapillaren – dieselben Kräfte, die es Wasser ermöglichen, in einem engen Glasrohr aufzusteigen. Bei dieser Bewegung geht es nicht darum, dass Wasser in den Boden „fällt“, sondern dass es durch Adhäsion am Boden und Kohäsion zwischen Wassermolekülen „angezogen“ wird.
Wenn diese Wege durch Pflügen unterbrochen oder durch schwere Maschinen verdichtet werden, werden die Kapillarkräfte stärker und behindern den Wasserfluss. Das Modell bestätigte, dass beschädigte Bodennetzwerke Wasser in der Nähe der Oberfläche einfangen, wodurch es anfälliger für Verdunstung und Abfluss wird.
„Die Störung der natürlichen Struktur des Bodens erschwert nicht nur die Landwirtschaft, sondern macht das Land auch in einem sich ändernden Klima weniger stabil“, bemerkt Qibin Shi.
Diese Forschung unterstreicht die Notwendigkeit, herkömmliche Bodenbearbeitungspraktiken zugunsten von Methoden zu überdenken, die die Bodenstruktur bewahren und die Wasserretention verbessern. Die langfristigen Auswirkungen des anhaltenden Tiefpflügens liegen auf der Hand: ein höheres Risiko von Überschwemmungen und Dürre sowie möglicherweise eine verringerte landwirtschaftliche Produktivität.
