Dem Boden auf der Spur

Künstliche Bewässerung führt in vielen Länder dazu, dass Böden versalzen. Starkregen und Hitzeperioden begünstigen diese Entwicklung noch.


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Weltweit werden insgesamt etwa 16 Prozent aller landwirtschaftlichen Flächen bewässert, auf denen rund 40 Prozent der Ernten erzielt werden. In vielen Ländern Asiens, Afrikas und Amerikas wird sogar mehr als die Hälfte der Nahrungsmittel auf bewässerten Feldern produziert. In China, Indien oder Pakistan wäre der Reisanbau ohne künstliche Bewässerung undenkbar. Zu viel Dünger und die Bewässerung mit minderwertigem Wasser wirken sich nachteilig auf die Bodengesundheit aus. Dies kann zu einer Versalzung des Bodens führen. Letztlich droht der Boden unfruchtbar zu werden. Schuld daran sind kleinste Prozesse: Wasser löst die im Boden enthaltenen Salze, steigt durch die Kapillare im Boden schnell an die Oberfläche und verdunstet dort. Umso schneller, je höher die Lufttemperaturen sind. Das führt dazu, dass sich die Salze in den oberen Bodenschichten anreichern und sich sogar Salzkrusten auf der Oberfläche bilden können. Man kann es sich denken, dass auf solchen Böden keine Pflanzen mehr wachsen. Einst fruchtbare Felder verkümmern und werden zu toter Erde. Der Zweck der Bewässerung verkehrt sich in sein Gegenteil. Ein weiterer wichtiger und großer Einflussfaktor ist der Klimawandel. Er macht auch vor Europa nicht halt. Die vergangenen trockenen Sommer setzten den Böden in vielen Gebieten Europas zu. Das liegt vor allem an extremen Wetterereignissen wie sommerlicher Hitze und Starkregen.

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Prof. Nima Shokri vom Institute of Geo-Hydroinformatics der TU Hamburg hat diese Entwicklung weltweit unter die Lupe genommen und nach Dutzenden von Kriterien und mithilfe der Daten von tausenden Messpunkten analysiert: „Wir müssen die Dynamik der Prozesse verstehen, die den Transport und die Ablagerung von Salz im Boden steuern.“ Um den Salzgehalt des Bodens zu messen, überwacht er weltweit mehr als 200.000 Messpunkte. Er hat mehr als 40 verschiedene Parameter wie Niederschlag, Temperatur und Bodentyp definiert, die die Versalzung des Bodens beeinflussen, und daraufhin Modelle mit Algorithmen des maschinellen Lernens trainiert, um eine Beziehung zwischen dem Salzgehalt und diesen Parametern zu finden. So konnte er das Ausmaß global berechnen. „Mit Big-Data-Analysen und Algorithmen des maschinellen Lernens konnten wir Vorhersagemodelle entwickeln und validieren, um den Salzgehalt des Bodens weltweit auf einen Kilometer genau zu bestimmen.“


Prof. Nima Shokri von der TU Hamburg hat Messmethoden entwickelt, mit denen er das Phänomen der Bodenversalzung zum ersten Mal weltweit darstellen kann


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