Unter Oberflächenabfluss wird der Teil des Niederschlages verstanden, der auf der Bodenoberfläche abfließt, ohne vorher in den Boden einzudringen. Mit dem Oberflächenabfluss können Bodenpartikel und Nährstoffe abtransportiert werden, was zu Bodenerosion und Nährstoffverlusten führt. Je mehr Niederschlagswasser in den Boden eindringen und sich dort verteilen kann, umso geringer fällt der Oberflächenabfluss aus.

Die Wirkung pflugloser Bodenbearbeitung auf den Oberflächenabfluss hängt von der Rauhigkeit der Bodenoberfläche, der Qualität der Bodenbedeckung und den Wasserleitungseigenschaften des Bodenkörpers ab. Die Ergebnisse variieren je nach Jahr und Jahreszeit, Kultur und vor allem der Art der pfluglosen Bodenbearbeitung.

Beschaffenheit der Bodenoberfläche

Der Grad der Bodenbedeckung durch Pflanzen oder Pflanzenrückstände beeinflusst das Ausmaß des Oberflächenabflusses, wobei der Unterschied zwischen Direktsaat und pflugloser Bearbeitung größer ist als der zwischen pflugloser Bearbeitung und Pflug (Heddadj et al., 2004; Boiffin & Monnier, 1994). Es wird darauf hingewiesen, dass die Bodenbedeckung durch Zwischenfrüchte eine größere Rolle spielt als die Art der Bodenbearbeitung (Richard et al, 2004).

Die Oberflächenrauhigkeit begünstigt den Rückhalt des Niederschlagswassers, erhöht den Reibungskoeffizienten der Bodenoberfläche (Heddadj et al., 2004; Boiffin & Monnier, 1994) und wirkt damit dem Oberflächenabfluss entgegen. Eine Verminderung der Oberflächenrauhigkeit beispielsweise wegen reduzierter Ernterückstände (abhängig von der Art der Kultur) oder durch die Sekundärbodenbearbeitung nach dem Pflügen, kann den Oberflächenabfluss stark ansteigen lassen.

Außerdem ist die Bodenoberfläche in Fahrspuren verdichtet und wenig durchlässig, sie bildet daher eine potentielle Rinne für den Oberflächenabfluss (persönliche Mitteilung, 2003; Boiffin & Monnier, 1994). Auch Verschlämmung und Verkrustung führen zu dem Effekt, dass Wasser nicht durch die Bodenoberfläche dringen kann.

Eigenschaften des Bodenkörpers

Ob Niederschlagswasser in den Boden eindringt und sich dort verteilt oder als Oberflächenabfluss abgeht, hängt neben der o.g. Beschaffenheit der Oberfläche auch von der Struktur des Bodenkörpers ab, die das Infiltrationsvermögen und die Wasserleitfähigkeit beeinflusst.

Im Bodenprofil führen Verdichtungszonen zwar zu einem höheren Losreißwiderstand (weniger Bodenpartikel lösen sich an der Bodenoberfläche), aufgrund des höheren Eindringwiderstandes behindern sie jedoch die Infiltration von Niederschlagswasser (Boiffin & Monnier, 1994). So können Bodenverdichtungen durch Befahrungen bei der Saat oder Ernte wegen der reduzierten Infiltration den Oberflächenabfluss stark erhöhen (Richard et al., 2001). Auch von der Porosität (Heddadj et al., 2004) hängt der Oberflächenabfluss ab.

Oberflächenabfluss im Vergleich

Langfristig pfluglos bewirtschaftete Böden haben gegenüber gepflügten neben einer höheren Aggregatstabilität eine wesentlich höhere Wasserleitfähigkeit (s. Abbildung) besonders in der obersten Bodenschicht, deren Aufnahmefähigkeit besonders bei kurzen Starkregen entscheidend für die Erosionsverhinderung ist. Zusammen mit einer wasseraufnehmenden Mulchschicht kann so der gesamte Oberflächenabfluss um bis zu 70 % reduziert werden (NITZSCHE et al. 2000, GRUBE 2003, TEBRÜGGE 2000).

Wasserleitfähigkeit im Bodenprofil in Abhängigkeit von der Bearbeitung

Abbildung: Gesättigte Wasserleitfähigkeit unter verschiedenen Bodenbearbeitungsverfahren. Verändert nach NITZSCHE (2003)

Bei Direktsaat ist die Oberflächenabflussrate etwas niedriger als bei Pflugeinsatz. Die Anzahl der Ereignisse mit Oberflächenabfluss, dessen Gesamtabflussvolumen und die Abfließgeschwindigkeit nehmen ab, während die Zeit bis zum Zusammenfließen zunimmt (Boiffin & Monnier, 1994).

In Infiltrationsexperimenten von KAINZ (1988) zeigte sich, dass bei konservierend bearbeitetem Boden der erosionswirksame Oberflächenabfluss erst nach 25 min einsetzte, während er bei konventionell bewirtschaftetem Boden schon nach 10 min begann. Auch die Abflussraten unterschieden sich erheblich.

Saisonale Unterschiede

Beim Vergleich der Oberflächenabflussraten kommt es auf die Zeitspannen mit der Gefahr von Oberflächenabfluss an. Der Oberflächenabfluss ist bei pflugloser Bearbeitung im Winter höher (geringere Infiltration) und im Frühjahr niedriger.
Im Elsass hat die pfluglose Bearbeitung den Frühjahrs-Oberflächenabfluss bei Sommerungen um 55% in Geispitzen 2002 (persönliche Mitteilung; 2004) und während zweier Gewitter in Neewiller 2004 um den Faktor 10-15 verringert, unabhängig davon ob flache Bearbeitung oder Direktsaat eingesetzt wurde (Armand, 2004).

Vorstehend zitierte Autoren und deren Versuchsbedingungen

RE (Armand, 2004) F-Alsace (Geispitzen und Neewiller)
M (Boiffin & Monnier, 1994) Frankreich
RE (communication perso; 2004) F-Alsace (Geispitzen)
RE (Delaunois et al., 2004) Frankreich (Midi-Pyrénées)
RE (Grube, 2003) D-Hessen Langzeitvergleichsstandorte
RE (Heddadj et al., 2004) F-Kerguéhennec
RS (Kainz, 1989) D-Bayern - Modellierung des Erosionsverhaltens - Pflug/Mulchsaat
RG (Krück et al., 2001)
RE (Nitzsche et al., 2000)
RG (Richard et al., 2001) Frankreich
RE (Tebrügge, 2000)

 

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