Unser Bodenfeuchtigkeitsspeicher

Hier ist eine weitere Reise in unsere Vergangenheit, um von denen zu lernen, auf deren Schultern wir stehen.* Wir sprechen viel über Bodenfeuchtigkeit und die Bedeutung der Bewirtschaftung von Weiden, damit sie Niederschlag aufnehmen und halten können, wann immer er kommt. Mit diesem Artikel aus der Ausgabe von „Soil Conservation“ vom Oktober 1963 führt Cecil Wadleigh uns tiefer und behandelt, wie unterschiedliche Böden unsere Arbeit erleichtern und erschweren.

Obwohl sich die wachsende Sorge der Nation um ihre Wasserressourcen hauptsächlich auf Seen und Stauseen und unterirdische Grundwasserleiter konzentriert, leitet sich die Produktion unserer Grundbedürfnisse wie Lebensmittel, Fasern und Holzprodukte tatsächlich von der Fähigkeit des Bodens ab, Wasser zur Deckung des Verdunstungsbedarfs bereitzustellen auf vegetativen Böden.

An einem durchschnittlichen Tag beläuft sich das Wasser in der Wurzelzone auf etwa 650 Millionen Acre-Fuß. Somit entspricht das zu einem bestimmten Zeitpunkt in den Bodenfeuchtigkeitsreservoirs gespeicherte Wasser fast der Hälfte des jährlichen Gesamtflusses der Flüsse der Nation – etwa 1.370 Millionen Acre-Fuß oder etwa 29 Prozent des durchschnittlichen jährlichen Niederschlags. Da jährlich etwa 3.380 Millionen Acre-Fuß Wasser – 71 Prozent unseres Wasserhaushalts – für die Verdunstung von Feldern, Wäldern und Weideland verwendet werden, müssen die Bodenfeuchtigkeitsspeicher fünfmal oder öfter im Jahresdurchschnitt wieder aufgefüllt werden.

Die Bewirtschaftung von Bodenfeuchtigkeitsreservoirs ist nicht nur ein entscheidender Faktor bei der Produktion der Grundbedürfnisse des Menschen, sondern auch ein wesentlicher Faktor für die sinnvolle Nutzung des größten Teils des Wasserhaushalts der Nation. Der Boden wirkt wie ein Schwamm und hält Wasser gegen die nach unten gerichtete Schwerkraft zurück. Diese zurückgehaltene Feuchtigkeit ermöglicht es Pflanzen, Wasser zu nutzen und zwischen Regen oder Bewässerung zu wachsen und während langwieriger Dürren zu überleben.

Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zwischen einem Oberflächenreservoir und dem Boden. Wasser in einem herkömmlichen Reservoir kann ungehindert zum Pumpeneinlass fließen und bewegt sich dort schneller, als die Pumpe es fördern kann. Das Wasser im Boden kann sich nicht vollständig zu den absorbierenden Wurzeln bewegen und es kann sich viel langsamer bewegen, als die Pflanzenwurzeln es entfernen können. Somit ist die Nutzung des Wassers im Bodenfeuchtespeicher abhängig von Wachstum und Vermehrung, Vermehrung der Wurzeln – der „Pumpe“ – um auf der Oberfläche von Bodenpartikeln absorbierte Feuchtigkeitsfilme zu erreichen.

Die Verfügbarkeit der Bodenfeuchtigkeit wird durch die Tiefe der Wurzelzone und die Zufuhr von verfügbarem Wasser pro Fuß Tiefe begrenzt. Ein sandiger Boden kann weniger als 1 Zoll verfügbares Wasser pro Fuß Tiefe enthalten; während ein Tonlehm 2 1/2 Zoll halten kann. Somit hätte eine Pflanze mit Wurzeln, die nur 1 Fuß in einen sandigen Boden eindringen, ein Feuchtigkeitsreservoir von nur 1 Zoll Wasser; wohingegen eine Ernte mit Wurzeln, die 6 Fuß in einen Tonlehm eindringen, ein Reservoir von 15 Zoll haben würde.

An hellen Sommertagen bewirkt die Sonnenenergie eine Evopotranspiration von 0,2 – 0,35 Zoll Wasser pro Tag. Daher ist die Kapazität des Bodenfeuchtigkeitsspeichers ein Schlüsselfaktor für die Dürregefahr und das Bewässerungsmanagement.

Die inhärente Natur der Nutzpflanze hat viel mit den Eigenschaften des Wurzelsystems zu tun. Zum Beispiel können Luzernewurzeln viel tiefer eindringen als die des Ladiner Klees. Wurzeln von Bermudagras vermehren sich viel stärker als die von Kartoffeln. Daher kann die Art des Wurzelverhaltens von Kulturpflanzen die Kapazität und Wirksamkeit eines Bodenfeuchtigkeitsspeichers begrenzen.

Es gibt wenig, was getan werden kann, um die inhärente Wasserhaltekapazität einer Masseneinheit eines bestimmten Bodens zu verändern. Pfützenbildung kann den Anteil größerer Porenräume verringern, die Wasser bei niedrigeren Spannungen halten, und dadurch die Menge an verfügbarem Wasser verringern. Signifikante Zunahmen an organischer Substanz können die Wasserhaltekapazität erhöhen. Es gibt zahlreiche Eigenschaften von Böden, die die potenzielle Wurzelentwicklung entweder hemmen oder verhindern und dadurch das Feuchtigkeitsreservoir begrenzen:

Flache Böden, die über Grundgestein oder verhärteten Schichten liegen, haben ein entsprechend flaches Bodenfeuchtereservoir. Wenn Wurzeln in Pflugtiefe durch die Pflugpfanne, „Verkehrspfanne“ oder Tonpfanne gestoppt werden, ist das potenzielle Feuchtigkeitsreservoir im Untergrund nicht verfügbar.

Auf vielen Böden der Atlantikküstenebene dringen die Wurzeln der meisten Feldfrüchte nicht in den Unterboden ein, da sein Säuregehalt einen pH-Wert von 3,8-4,2 aufweisen kann. In Verbindung mit der Bodensäure können toxische Aluminium- und Mangankonzentrationen im Untergrund auftreten, die das Wurzelwachstum verhindern. Es gibt auch Hinweise darauf, dass Wurzeln ein Medium nicht durchdringen können, das vollständig bor- oder kalziumarm ist. Lösliche Salze in der Bodenmasse begrenzen häufig das Eindringen und die Verbreitung von Fäulnis in den bewässerten Tälern trockener Regionen. In einigen Trockengebieten wurden in der Vergangenheit möglicherweise überschüssige Salze ausgelaugt, wodurch ein hoher Gehalt an austauschbarem Natrium zurückblieb. Eine natronhaltige Erde zieht Kalzium eifrig an und kann es tatsächlich aus wachsenden Wurzelspitzen entfernen.

Da Wurzeln Lebewesen sind, hängt ihr Wachstum von der vorherrschenden Bodentemperatur ab. Das Vorherrschen von Permafrost in einigen Tälern Alaskas ist ein extremes Beispiel für Bedingungen, die das Eindringen von Wurzeln nachteilig beeinflussen.

Die Wurzeln der meisten Landpflanzen müssen ausreichend Sauerstoff haben, um zu wachsen und sogar Wasser aufzunehmen; Daher ist eine gute Bodenbelüftung wichtig, um das Bodenfeuchtereservoir effektiv zu machen. Schlechte Entwässerung hemmt die Entwicklung von Wurzelsystemen durch mangelnde Belüftung und fördert in ariden Regionen die Ansammlung von Salzen im Oberflächenboden.

Alle konservierenden landwirtschaftlichen Praktiken, die das tiefe Eindringen und die Ausbreitung der Wurzeln von Feld-, Weide- und Waldpflanzen unterstützen, tragen zu einer verbesserten Bewirtschaftung und vorteilhaften Nutzung dieses enormen Teils des Wasserhaushalts der Nation bei, der für die Verdunstung verwendet wird. Es ist auch offensichtlich, dass Praktiken, die das wichtige Eindringen von Wasser in unsere Böden beeinflussen, die Wiederaufladerate unserer Bodenfeuchtigkeitsspeicher beeinflussen.