Mikro- und Makrostrukturveränderungen des Bodens unter AQUA4D®-Bewässerung

Dies ist eine adaptierte Version eines Artikels, der in der Fachzeitschrift Soil & Tillage Research (2020)

Mit der Zunahme hochkarätiger Projekte in verschiedenen Ländern werden die Auswirkungen der AQUA4D®-Technologie auf Bewässerungswasser zunehmend untersucht. Trotz der zahlreichen Erfahrungen aus der Praxis gibt es jedoch keine eigenständige Studie, die sich mit den Auswirkungen auf die Bodenstruktur befasst.

Um die durch AQUA4D® verursachten Porenveränderungen in kultivierten Böden zu quantifizieren, wurde vom Agrarforschungsinstitut INRGREF in Tunesien in Zusammenarbeit mit INRAE in Frankreich eine Studie durchgeführt.

Hintergrund

Die Bodenstruktur reguliert viele ökologische Funktionen, wie beispielsweise die Wasserrückhaltung und -infiltration, den Gasaustausch, die Dynamik der organischen Substanz und Nährstoffe im Boden, die Wurzelentwicklung und die Anfälligkeit für Erosion. Sie hat auch einen starken Einfluss auf die Pflanzenentwicklung, den Wasserhaushalt des Bodens und die Bearbeitbarkeit des Bodens. Die Bodenporosität hängt stark mit der Bodenstruktur zusammen und ist für die Belüftung des Bodens, die Wasserinfiltration und den Transport von gelösten Stoffen verantwortlich, die zur Nährstoffversorgung und zum Wachstum der Pflanzenwurzeln beitragen.

Die Bodenporosität kann durch eine Vielzahl von Faktoren stark verändert werden, häufig aufgrund menschlicher Aktivitäten im Zusammenhang mit der Landnutzung. Veränderungen in der Struktur und Porenbildung der oberflächlichen Bodenschichten sind das Ergebnis physikalischer Kräfte. Diese Veränderungen können natürliche oder menschliche Ursachen haben, wie z. B. Klima, Bodenbearbeitung, Bewässerungspraktiken und biologische Aktivität im Boden. In dieser Studie untersuchten die Forscher die Auswirkungen eines dieser Faktoren, nämlich der Bewässerung, auf die Bodenstruktur, wenn das Bewässerungswasser mit AQUA4D® behandelt wurde.

Da viele Landwirte positive Auswirkungen auf den Salzgehalt und den Boden beobachtet haben, stellten die Forscher die Hypothese auf, dass sich die Bodenstruktur aufgrund ihrer Porosität – die den Wasserfluss stark beeinflusst – verändert. Veränderungen der Porosität können die hydraulische Leitfähigkeit beeinflussen und die Intensität der Austauschprozesse erhöhen.

Der Boden war aufgrund seines Kalkstein-Ausgangsmaterials reich an Kalziumkarbonat (25 %) und arm an organischen Stoffen (ca. 1 %). Die Hälfte wurde mit AQUA4D®-behandeltem Wasser bewässert, die andere Hälfte nicht. Die Bodenprobenbilder wurden mit der Visilog-Software in zwei räumlichen Auflösungen (mikro- und makromorphologisch) analysiert, um die Poren nach Größe und Form in jedem Maßstab zu quantifizieren.

Ergebnisse

Eine detaillierte Analyse ergab, dass AQUA4D® einen starken Einfluss auf die Porosität hatte, die im makroskopischen Maßstab durchschnittlich von 8,8–11,4 % auf 11,9–14,8 % und im mikroskopischen Maßstab von 13,1–14,2 % auf 20,6–22,7 % anstieg. Auf makroskopischer Ebene nahmen nach der Behandlung mit AQUA4D® die Poren aller morphologischen Typen zu. Auf mikroskopischer Ebene nahmen nach der Behandlung mit AQUA4D® die Packungsporen am stärksten zu. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass AQUA4D® auf die Bodenstruktur einwirkt, indem es das Bodenmaterial auf feiner Ebene fragmentiert und eine reichliche Zwischenporosität zwischen den Aggregaten schafft.

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„Dies ist die erste Studie, die die Auswirkungen von mit AQUA4D behandeltem Wasser auf die Bodenporosität sowie die Porengröße und -form in zwei räumlichen Maßstäben zeigt“, sagt Charles-Henri Faure, CTO des Unternehmens. „Die Verbesserung der Mikroporosität des Bodens erklärt die erhöhte Wasserretention und -verfügbarkeit in der Wurzelzone, wodurchder Zeitraum zwischen zwei Bewässerungen verlängert werden kann.Die Verbesserung der Makroporosität des Bodens erklärt die erhöhte Wasserdrainage, dieeine Bewässerung mit salzhaltigem Wasser ermöglicht.“

Schlussfolgerung

Die Ergebnisse quantifizieren, was Landwirte in mehr als 40 Ländern seit über einem Jahrzehnt erleben: feuchtere Böden, die weniger intensive Bewässerung erfordern, und sogar Bewässerung mit salzhaltigem Wasser. Die durch AQUA4D® ermöglichten Veränderungen im Bewässerungsmanagement verbessern nachhaltig die Bodengesundheit und können eine Schlüsselrolle in einer neuen regenerativen Landwirtschaft spielen.

„AQUA4D® kann die Bodeneigenschaften erheblich verbessern, indem es die Bodenporosität in zwei Bereichen erhöht“, sagt Malak Moussa, Mitautorin der Studie. „Durch diese Porosität können Wasser, gelöste Stoffe und Gase durch den Boden diffundieren, wodurch die Austauschprozesse verstärkt werden. Diese Veränderungen verändern den Boden als Lebensraum und verbessern so die biologische Aktivität der Bodenflora und -fauna.“

Weitere Informationen:

INRGREF(Tunesien)

INRAE (Frankreich)

Archiv wissenschaftlicher Studien zu AQUA4D

Animation: Die Auswirkungen der AQUA4D®-Wasseraufbereitung: