Heft 4/2021, afrika süd-dossier: Ernährungssouveränität

Wassernutzung in Limpopo

AUSWIRKUNGEN VON AUSGEWÄHLTEN BODENEIGENSCHAFTEN AUF DIE WASSERNUTZUNG IN DER LANDWIRTSCHAFT AM BEISPIEL DER PROVINZ LIMPOPO, SÜDAFRIKA. Die Landwirtschaft ist der größte Wasserverbraucher in Südafrika und ist dort für 65 Prozent des Wasserverbrauchs verantwortlich. Dieser Sektor wurde als eine der drei Säulen für die wirtschaftliche Entwicklung in der Provinz Limpopo identifiziert. Während der formelle Sektor Arbeitsplätze für die Landbevölkerung schafft, verbessern Kleinbäuerinnen und Subsistenzlandwirte durch das Betreiben von Landwirtschaft die Lebensgrundlage der Gemeinden und sorgen für deren Ernährungssicherheit.

Um die Ernährungssicherheit zu gewährleisten, sollte der Sektor nachhaltig gedeihen können, daher muss eine effiziente Nutzung der knappen Wasserressourcen berücksichtigt werden. Wasser ist einer der Hauptfaktoren, der das Pflanzenwachstum in halbtrockenen Umgebungen begrenzt. Hier übersteigt in der Regel der Gesamtbedarf der Pflanzen das Wasserangebot. Es ist also wichtig geworden, dass die bewässerten Böden von guter Qualität sind, um das Wasser für eine maximale Nahrungsmittelproduktion optimal zu nutzen.

Das Medium, durch das Pflanzen und Wasser interagieren, ist der Boden. Diesen kann man bezeichnen als „Wasserreservoir, das Pflanzenwachstum unterstützt", welches durch Infiltration wieder aufgefüllt wird. Die wichtigsten Boden- und Wassereigenschaften, die die Infiltrationsrate beeinflussen, sind u. a. der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, die Bedingungen an der Oberfläche, die hydraulische Leitfähigkeit des Bodens, das Bodenprofil, die Textur, die Porosität, der Quellungsgrad der Bodenkolloide, die organische Substanz und die Vegetationsbedeckung.

Die Bewertung der Infiltrationseigenschaften des Bodens und die Bestimmung der endgültigen, gleichmäßigen Infiltrationsrate sind erforderlich, um die Effizienz der Bewässerungsnutzung zu erhöhen und die Wasser- und Bodenverluste zu verringern. Beides sind wichtige Faktoren in der Landwirtschaft. Die Infiltration ist ein wichtiger Faktor, der sich auf die Oberflächenbewässerung auswirkt, da sie die Zeit bestimmt, in der der Boden mit Wasser in Berührung kommen sollte.

Dieser Artikel diskutiert einige Bodeneigenschaften, die für eine effiziente Wassernutzung in der Landwirtschaft zu berücksichtigen sind. Hierbei werden Ergebnisse aus Farmen aus dem Levubu-Tal zugrunde gelegt. Das Levubu-Tal ist einer der größten landwirtschaftlichen Standorte in der Limpopo-Provinz, in der eine Vielzahl von Feldfrüchten angebaut wird, unter anderem Macadamia, Bananen und Guaven. Die Limpopo-Provinz ist durch eine große Vielfalt an Böden mit unterschiedlicher Produktivität gekennzeichnet. In einigen Teilen der Provinz wird Landwirtschaft auf flachgründigen, kargen und sandigen Böden unter einfachsten und unbeständigen Bedingungen betrieben. Das Prinzip des Ripping (ein tiefes Pflügen des Bodens) scheint eine geeignete Technologie der aktuellen Farmsysteme von Limpopo zu sein. Dieses Prinzip scheint arbeitssparend zu sein und eignet sich gut für die tiefe Durchwurzelung von Mais und die Ernte in kleinen Furchen, da es die Bodenentwässerung erhöht und die Infiltrationsrate fördert und somit potenzielle Bodenerosionen reduziert.

Infiltration
Infiltration bezeichnet die Wassermenge, die in die Bodenoberfläche eindringt, während die Infiltrationsrate ein Maß dafür ist, wie schnell oder langsam Wasser in den Boden eindringt. Die Infiltrationsrate kann durch schlechtes Management der Bewässerungsfelder eingeschränkt sein. Dies bedeutet, dass je nach Topografie das Wasser nicht leicht in den Boden eindringt, sondern als Oberflächenabfluss den Hang hinunterläuft oder sich in Teichen ansammelt. Die Infiltration ist ein wichtiger Faktor bei der Betrachtung der Wassernutzung in der Landwirtschaft, da diese Rate für verschiedene Bodentexturen unterschiedlich ist. Böden mit lockeren, größeren Partikeln (d. h. Böden mit überwiegendem Sandanteil) weisen im Vergleich zu Schluff- und Lehmböden höhere Infiltrationsraten auf. Dies bedeutet auch, dass sandige Böden im Vergleich zu den anderen Bodentypen schneller den stationären Zustand der Infiltration erreichen.

Wasserhaushalt des Bodens
In Trockenperioden (Zeiten, in denen eine bestimmte Region keinen Niederschlag erhält) wird der Wasserbedarf für die Ernte durch periodische Bewässerung gedeckt. Dies wird durch Wasser ermöglicht, das während des Regens in Farmteichen und durch Grundwasser aus Bohrlöchern gesammelt wird. Der wichtigste Aspekt hinter der Wasserverfügbarkeit für Nutzpflanzen ist der Bodenwassergehalt. Die Bestimmung des Bodenwassergehalts ist von Bedeutung, da er ein Indikator dafür ist, wann und wie viel bewässert werden muss. Dafür wurde z. B. die tägliche Bodenwasserbilanz und der Niederschlag für eine Fallstudienfarm in der Makhado Local Municipality der Provinz Limpopo zwischen Januar 2005 und November 2012 ausgewertet. Die Boden-Wasser-Bilanz wird hauptsächlich durch die Wasserhaltekapazität des Bodens beeinflusst. Die Wasserspeicherkapazität wiederum wird durch die Bodentextur und die organische Substanz gesteuert. Sandige Lehmböden etwa neigen dazu, im Vergleich zu z. B. Ton- und Schluffböden, nicht viel Wasser zu halten. Dies liegt daran, dass Schluffböden fast ähnliche Eigenschaften wie Tonböden haben und beide aus Partikeln kleinerer Korngröße bestehen und daher eine größere Oberfläche aufweisen. Als Folge davon haben diese Böden eine höhere Wasserhaltekapazität. Der Wassergehalt des Bodens weist saisonale Merkmale auf, da er stark von den Niederschlagszeiten beeinflusst wird. Die meisten Niederschläge fallen in den Sommermonaten und zu dieser Zeit kann der höchste Bodenwassergehalt erwartet werden. Der höchste Bodenwassergehalt betrug 16.923,9 ml/m³/Tag am 14.02.2006, was mit dem höchsten Niederschlag im Untersuchungszeitraum zusammenfällt, der am selben Tag 109 mm/Tag betrug.

Weitere Eigenschaften
Andere Eigenschaften wie die Schüttdichte, die Wasserspeicherkapazität und -durchlässigkeit sowie der Welkepunkt der Pflanzen sind ebenso wichtig, um eine nachhaltige und effiziente Wassernutzung in der Landwirtschaft zu gewährleisten. Die Durchlässigkeit bezieht sich auf die Bewegung von Luft und Wasser durch den Boden, was wichtig ist, da es die Versorgung mit Luft, Feuchtigkeit und Nährstoffen beeinflusst, die für die Pflanzenaufnahme verfügbar sind. Mäßig feine Böden zeichnen sich im Vergleich zu lockeren Böden eher durch eine geringe Durchlässigkeit aus. Dies deutet darauf hin, dass bewässerte Böden auf ihre Durchlässigkeit geprüft werden sollten, um sicherzustellen, dass das Wasser nicht durch Überbewässerung von Böden mit geringer Durchlässigkeit verschwendet wird.

Obwohl die Mehrheit der Kleinbäuerinnen und -bauern sowie Gemeinden, die in der Limpopo-Region Subsistenzwirtschaft betreiben, von den Anbaumethoden nach indigenem Wissen abhängen, können die jüngsten Fortschritte in der Wissenschaft dabei helfen, die beiden Wissenssysteme „westliche Wissenschaft" und Indigenes Wissenssystem (IKS) durch Kooperationen mit Universitäten und Forschungszentren zu verschmelzen. Dies wird nicht nur die Effizienz der Wassernutzung verbessern, sondern auch den Aufbau von Kapazitäten und den Wissenstransfer zwischen indigenen Wissenssystemen und moderner Wissenschaft ermöglichen. Hinsichtlich der Wasserspeicherkapazität haben Böden mit kleineren Partikeln (d. h. Schluff und Ton) eine größere Oberfläche im Vergleich zu größeren Sandpartikeln, wodurch solche Böden mehr Wasser speichern können. Sandige Böden dagegen haben die niedrigste Feldkapazität und der Welkepunkt von Pflanzen, die in diesen Böden gepflanzt werden, wird im Vergleich zu Tonböden viel schneller erreicht. Das liegt daran, dass Sand größere Partikel hat und Ton viel feinere Partikel. Sandiger Lehm und schluffiger Lehm werden nur durch einen Bodentypen unterteilt, was dazu führt, dass schluffiger Lehm im Vergleich zu sandigem Lehm eine hohe Feldkapazität aufweist. Daher wird in sandigem Lehmboden mehr Bewässerungswasser benötigt als in schluffigem Lehm, da Lehm im Vergleich zu letzterem das Wasser länger halten kann.

Ausgehend von den oben diskutierten Bodeneigenschaften ist es wichtig, dass diese in der Planungsphase eines jeden Bewässerungsfeldes überprüft werden. Da die Provinz Limpopo überwiegend ländlich geprägt ist, haben einige Kleinbäuerinnen und Kleinbauern möglicherweise keinen Zugang zu den jüngsten wissenschaftlichen Fortschritten für eine effiziente und nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft. Diese kommen nicht nur der Umwelt zugute, sondern tragen auch zur Wasser- und Nahrungssicherheit für die ständig wachsende Bevölkerung bei. Und das war noch nie so wichtig wie jetzt, angesichts der wachsenden Besorgnis über den Klimawandel. Es gibt einen Bedarf, den Aufbau von Kapazitäten, die den jüngsten Fortschritten entsprechen, für den breiteren landwirtschaftlichen Sektor zu unterstützen. Hierzu gehören zum Beispiel die Verwendung von automatisierten Sonden zur Überwachung der Bodenfeuchtigkeit, um den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens regelmäßig zu überwachen und die Landwirte zu warnen, wann und wie viel Wasser in den Boden für ein effektives Pflanzenwachstum eingebracht werden sollte. Partnerschaften und Kooperationen sollten gestärkt werden: zwischen kommerziellen agrarischen Großbetrieben, zwischen Kleinbauern und -bäuerinnen, zwischen Forschungseinrichtungen und akademischen Institutionen sowie Regierungsstellen. So kann diese Effizienz erreicht und eine nachhaltige Landwirtschaft gewährleistet werden.

Dr. Fhumulani Mathivha

Die Autorin ist promovierte Umweltwissenschaftlerin im Fachbereich Hydrologie. Sie forscht an der Universität Venda in der Provinz Limpopo im nördlichen Südafrika. Ihr Forschungsinteresse reicht von der Modellierung und Vorhersage von Extremereignissen über Auswirkungen des Klimawandels, Verwundbarkeit des ländlichen Raums und Anpassung bis hin zu Studien zur Landnutzung und Landbedeckungsänderung sowie Wasserressourcenmanagement.