Eine innovative Lösung zur Auswaschung für die weltweite Versalzungsproblematik

Das Problem der Salzansammlung im Boden ist so alt wie die Landwirtschaft selbst. „Salzkrise“ führten zum Zusammenbruch alter Zivilisationen in Mesopotamien, und die Versalzung war einer der Auslöser für die Erfindung der weltweit ersten Bewässerungssysteme[1] [2]. Dies waren enorme Probleme in bescheidenem Maßstab, aber da die Versalzung der Böden weltweit exponentiell zunimmt, sind die Auswirkungen immer größer und die Notwendigkeit einer Lösung dringender denn je, um eine wachsende Bevölkerung zu ernähren.

Aktuellen Schätzungen zufolge sind über 830 Millionen Hektar auf allen Kontinenten versalzt[3], möglicherweise sogar bis zu 20 % aller Anbauflächen und 33 % der bewässerten landwirtschaftlichen Flächen weltweit[4]. Salze kommen natürlich vor, aber die Salzkonzentrationen steigen nach vielen Bewässerungszyklen an, während durch Düngemittel zusätzliche Salze und Mineralien hinzukommen. Pflanzen, die auf salzhaltigen Böden angebaut werden, leiden unter „hohem osmotischem Stress, Ernährungsstörungen und Toxizität, schlechten physikalischen Bodenbedingungen und verminderter Ernteproduktivität“[5], was im Laufe der Zeit fruchtbare Felder in Wüsten verwandeln kann. Das Thema hat in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen, insbesondere in ariden oder semiariden Regionen, wo das Problem am dringlichsten ist. An der Westküste der USA beispielsweise schätzte eine Studie der University of California aus dem Jahr 2000, dass etwa 4,5 Millionen Acres bewässertes Ackerland – mehr als die Hälfte der damaligen Gesamtfläche des Bundesstaates – in gewissem Maße von Bodenversalzung betroffen waren.

Die Versalzung des Bodens führt zu einem ungesunden Gehalt an schädlichen Mineralionen wie Natrium und Chlor, wobei stark geladenes Wasser wiederum zu einer hohen elektrischen Leitfähigkeit (EC) im Boden führt. Zur Bekämpfung der Versalzung können verschiedene Techniken eingesetzt werden. Dazu gehören hydraulische Techniken (Bewässerung und Entwässerung), physikalische Techniken (Ebnen des Bodens), landwirtschaftliche Techniken (Zugabe von organischem Material) und biologische Techniken (tolerante Pflanzen). Eine nachhaltige, langfristige Lösung hätte enorme Auswirkungen auf Millionen von Landwirten, die unter der Versalzung ihrer Böden leiden, und einen enormen Einfluss auf die Menschheit. Tatsächlich hat eine Veröffentlichung der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) dies bereits vor 30 Jahren erkannt und die Frage gestellt: „Kann die Landwirtschaft Wasser von minderer Qualität, wie z. B. Salzwasser, auf eine Weise nutzen, die technisch sinnvoll, wirtschaftlich rentabel und umweltverträglich ist?“[6]

Das innovative System von AQUA4D liefert eine Antwort auf diese Frage im 21. Jahrhundert.

Auswaschung von Salzen unterhalb der Rhizosphäre

Michael Cahn von der University of California definiert Auswaschung als „den Prozess, bei dem Wasser durch den Boden sickert, um Salze unterhalb der Wurzelzone zu transportieren“[7]. AQUA4D hat eine revolutionäre Methode, um diese Versickerung zu erreichen, indem es das Bewässerungswasser behandelt, bevor es auf die Pflanzen aufgebracht wird. Dadurch werden die Anordnung der Wassermoleküle und das Verhalten der Mineralien verändert, sodass die Pflanzen das aufnehmen können, was sie brauchen, und die Salze aufgelöst und unterhalb der Wurzelzone transportiert werden.

Dies hat enorme Auswirkungen auf Landwirte in Regionen mit minderwertigem Salzwasser, aber auch auf Landwirte, deren Böden nach mehreren Zyklen steigender Bodenversalzung unbrauchbar geworden sind. Mit dieser Situation sah sich auch Agricola Famosa, Brasiliens größter Obstproduzent, konfrontiert. Aufgrund der jahrelangen Salzansammlung im Boden sah sich das Unternehmen gezwungen, den Anbau auf diesen Flächen einzustellen. Im Jahr 2014 entschied man sich für das AQUA4D®-System, das schnell Ergebnisse lieferte. Da das System die Salzmoleküle aufspaltet, sodass sie unter die Wurzeln gespült werden, konnte das Unternehmen diese Flächen, die es bereits als verloren angesehen hatte, wieder nutzen (siehe Interview mit dem Agronomen von Agricola Famosa hier).

Validierte, konsistente Ergebnisse

Die erste Studie, die sich speziell mit Versalzung und Auswaschung befasste, wurde 2008 bei einem AQUA4D-Kunden in Tunesien durchgeführt, der Gemüse (Tomaten und Zucchini) in einem Gewächshaus anbaute. Das Wasser stammte aus einem geothermischen Brunnen, während der Boden, der sehr sandig und von geringer organischer Qualität war, eine Leitfähigkeit von 4,43 mS/cm aufwies. Wie die Grafik zeigt, ergab die Bodenanalyse im Jahr 2012 im Vergleich zu 2008 einen deutlichen Rückgang der Leitfähigkeit, sowohl an der Oberfläche als auch bis zu einer Tiefe von 2 Metern. Die fortgesetzte Aufbereitung des Bewässerungswassers mit dem AQUA4D®-System hatte sowohl kurz- als auch langfristig die Ansammlung von Salzen im Boden verhindert.

Eine ebenfalls in Tunesien durchgeführte Studie, die im Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences veröffentlicht wurde, untersuchte das Bewässerungswasser und den Salzgehalt des Bodens von Kartoffelbauern. Das Wasser hatte eine Leitfähigkeit von 4,0, während der Boden aus schluffigem Lehm mit geringem Gehalt an organischen Stoffen (1 %) bestand. Das Experiment aus den Jahren 2011/12 kam zu dem Schluss, dass „die Aufbereitung von salzhaltigem Wasser einen signifikanten Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit hatte”[8]. Chemische Analysen ergaben einen deutlichen Rückgang der Kalzium-, Natrium- und Chlorwerte in Böden, die mit AQUA4D®-Wasser bewässert worden waren:

Anfang Januar 2018 führte das Center for Irrigation Technology der California State University in Fresno eine unabhängige Validierung mit AQUA4D® durch. Die Studie untersuchte acht Bodensäulen unter Laborbedingungen mit 40 Gallonen Wasser, das künstlich mit Natriumchlorid behandelt wurde, um die Leitfähigkeit für Forschungszwecke auf 2,5 dS/m zu erhöhen. Die Hälfte der Bodensäulen wurde dann mit Aqua4D behandeltem Wasser versorgt, die andere Hälfte nicht.

Die Analyse wurde nach 21 Tagen durchgeführt. Sie ergab, dass aus dem Kontrollboden 198 mg Salz ausgewaschen wurden, während aus dem mit AQUA4D®-Wasser behandelten Boden 493 mg ausgewaschen wurden. Die Autoren des Berichts stellten fest: „Daraus lässt sich ableiten, dass das mit AQUA4D® behandelte Wasser potenziell 2,31-mal mehr Ionen pro ml Wasser auslaugen kann als das Sickerwasser aus Boden, der mit unbehandeltem Wasser bewässert wurde.“

Schließlich berichteten die im August 2018 von Tonello Soluciones veröffentlichten Ergebnisse, die bei einem großen Rosenzüchter in Ecuador erhoben wurden, von einem signifikanten Rückgang der Bodenleitfähigkeit innerhalb von nur 30 Tagen:

Schlussfolgerung

Die harte Realität, mit der Landwirte weltweit konfrontiert sind, ist, dass ein Großteil des für die Bewässerung verwendeten Wassers von unzureichender Qualität ist, was zur Ansammlung von Salzen führt, die mit der Zeit Ackerland unbrauchbar machen können. Mit einem innovativen, chemikalienfreien und umweltfreundlichen Auswaschungseffekt bietet AQUA4D® eine echte langfristige Lösung, die dazu beitragen kann, die Versalzung von Böden der Vergangenheit angehören zu lassen und die Forderung nach einer Bewässerung mit salzhaltigem Wasser zu erfüllen.

[1] Salt Of the Earth, New York Times, August 2003: https://www.nytimes.com/2003/08/08/opinion/salt-of-the-earth.html

[2] Bewässerung und Bodenversalzung, Weltgeschichte, 2015: http://www.worldhistory.biz/ancient-history/62007-irrigation-and-soil-salinization.html

[3] Bodenversalzung, Pichu Rengasamy, Universität Adelaide, 2016: http://environmentalscience.oxfordre.com/view/10.1093/acrefore/9780199389414.001.0001/acrefore-9780199389414-e-65

[4] Bodenversalzung: Ein ernstes Umweltproblem, Pooja Shrivastava & Rajesh Kumar, König-Saud-Universität, 2015: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4336437/

[5] ebenda

[6] Die Verwendung von Salzwasser für die Pflanzenproduktion, FAO Irrigation and Drainage, J.D. Rhoades et al, 1992: http://www.fao.org/3/a-t0667e.pdf

[7] Salzmanagement durch Auslaugung, Michael Cahn, University of California ANR, 2015: https://anrcatalog.ucanr.edu/pdf/8550.pdf

[8] Auswirkungen der Behandlung von Salzwasser auf Boden und Pflanzen, M.Hachicha et al, Zeitschrift der Saudischen Gesellschaft für Agrarwissenschaften, 2018: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1658077X16000023