Abb. D4-01:
Beispiel für Tröpfchen-Bewässerung in Marokko

Wie bereits hervorgehoben wurde, können verschiedene Wüstentypen unterschieden werden. Alle Wüsten sind abflusslose Gebiete (bei dem Nil handelt es sich um Abfluss aus den Sommerfeuchten Tropen!), in denen das im Boden gelöste Salz nach sporadischen Niederschlägen (aber über viele tausend Jahre) in den obersten Bodenhorizonten akkumuliert. Vergleichen Sie dazu auch: Forschung in der Sahara durch die Tu-Berlin / Institut für Ökologie (Ägypten und Sudan).

"Salinization - where the salt comes from:

• In general, different salts are inherent parts of all parent rocks. Soils are weathering products of rocks of different origin and salt contents. Therefore, in all soils we can find neutral salts (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-, CO₃^2-, HCO_3-, Cl_-).
• Silty and loamy soils contain more soluble minerals than sandy soils.
• The soils in drylands have developed in an environment of limited rainfall and significant periods of drying. This excess of evapotranspiration to rainfall draws water from depth and causes many soluble minerals to accumulate in the upper soil horizons."
  
  Source:
  Kehl, H. (2003) Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management.- Workshop on behalf of INWENT, Berlin, July, and Feldafing, November.
  

In humiden Landschaften wird dieses Salz in gelöster Form mit dem Oberflächenwasser oder auch im Grundwasser dem Meer zugeführt.

Die Böden der Wüsten [date of access: 12.11.2006] werden im Wesentlichen gekennzeichnet durch:

• geringe bis fehlende Feuchtigkeit und damit nur schwache chemische Veränderung,
• geringe bis fehlende Vegetationsbedeckung, damit wenig bis fehlende Akkumulation von organischer Substanz,
• Verlagerung von Feinmaterial durch äolische Prozesse, z.B. Deflation (Ausblasung erodierten Materials), Korrasion (Wind- bzw. Sandschliff) und selten starke Wasser-Erosion wegen fehlender Vegetation durch seltene Niederschlagsereignisse,
  
  
• teilweise mässige bis hohe Versalzung und Sodifizierung im Oberboden durch Akkumulation;
  • "Salzanreicherungen liegen bei den orthic Solonchaken (vgl. unten!) der Tonflächen und Terrassen häufig in Form von verhärteten Salzbänken mit NaCl als dominierendes Salz in 20-50cm Tiefe vor. Diese Böden sind meist gipsreich, wobei die Gipsgehalte, im Gegensatz zu den Karbonaten, mit der Bodentiefe zunehmen. Im Unterboden dominieren Gipsbänder, im Oberboden weiche, pulvrige Ausfällungen, die teilweise Fesch-fesch - Oberflächen (bzw. Fech-fech = staubfeiner, pudriger Sand) bewirken. Sandige Böden (Regosole, Arenosole, Fluvisole) sind salzärmer mit einem Salzmaximum im Unterboden." (aus Smettan 1987, S. 1)
    
    
• eine alkalische Bodenreaktion,
• ein prismatisches Gefüge und
• Karbonathaltigkeit, - unabhängig vom Ausgangsgestein - im Oberboden,
• durch Flugsand verfüllte Spalten und
• ein karbonathaltiger Vesikularhorizont (vgl. nächsten Punkt!) an der Oberfläche,
• Böden mit Akkumulation feinen Oberbodens und geringen Salzanteilen (oft Paläoböden) können zur Schaumkrustenbildung (vesicular strata) und plattigen Strukturen ( - takyric strata - )neigen.
  
  

Zusätzlich kann das Phänomen der Bildung von Wüstenlack (desert varnish) beobachtet werden. Auf den Oberflächen harter Gesteine bildet sich eine dünne hochglänzende dunkle (braune bis schwarze) Schicht. Gebildet wird sie durch die Aktivität von Mikroorganismen.

Nicht zuletzt sind Sandakkumulationen typisch für Wüstenböden. Vor allem in den Halbwüsten (aber auch Vollwüsten) kann es an Pflanzen zur Anhäufung von Sand kommen (vgl. Hummocks und Hillocks). Darüberhinaus werden die verschiedensten Dünenformen gebildet, z.B. Leedünen und Sandrampen, Barchane, Querdünen, Längsdünen, Sandebenen, Draas, Ergs mit vorwiegend Transversal- und Aklédünen.

 Abb. D4-02:
Verbreitung von Böden in Afrika (nach Soil Taxonomy)

Zu den häufigsten Bodentypen gehören (am Beispiel Western Desert of Egypt, Soil Association Map 1986, von Alaily & Blume, nach FAO-Klassifikation)

• Yermosols (span. yermo = Wüste + lat. sol. = Boden) - Vollwüstenboden > in der aktuellen FAO-Klassifikation fehlen Yermosols, dafür Einteilungen in
• Calcisols und
• Gypsisols
• Arenosols (lat. arena = Sand + lat. sol. = Boden) - sandiger Boden mit grober Textur
• Regosols (griech. rhegos = Decke + lat. sol. = Boden)
• Solonchaks (russ. = salziger Boden) bei Grundwassernähe
  
  
• Hier finden Sie Umfangreiche Infos zur Bodengeografie und Bodenkunde sowie Systematik der Böden

Die Verwendung fossilen - also nicht regenerierbaren - Grundwassers in vollariden Gebieten, d.h. Vollwüsten, für landwirtschaftliche Zwecke durch grosstechnische Anlagen - in der Regel auf den o.g. Böden - wurde in Wüsten N-Amerikas, N-Afrikas und Asiens vielfach realisiert (und kritisiert). Vgl. The Impacts of Irrigated Agriculture in the Southwestern United States. [Beitrag leider offline].

Neben dem Verbrauch des nicht erneuerbaren Grundwassers (Saudi-Arabien hat zwischen 1989-1995 bereits 75% seiner Grundwasser-Reserven aufgebraucht, wobei zurzeit 95,6% des Grundwasserverbrauchs landwirtschaftlichen Zwecken dienen, cf. FAO-Corporate Document Repository - Saudi Arabia), kommt es auch - bei unsachgemässer Anwendung - zu starken Versalzungen der Böden. Dies wiederum hat zur Folge, dass laufend neue Flächen in Anspruch genommen werden müssen.

 Abb. D4-04:
Rotationsberegnungsanlage (Centre Pivot Bewässerungsanlage) in den USA (Foto) und in S-Ägypten (Satellitenbild, bei Bir Tarfawi, zwischen Dünen, realisiert im Rahmen des Toshka-Projektes, siehe Anmerkungen weiter unten!).

Die Gestehungskosten für derartige Anlagen sind so hoch, dass die erzeugten landwirtschaftlichen Produkte nur hoch subventioniert auf den lokalen Märkten abgesetzt werden können. So betrugen die Produktionskosten für eine Tonne Weizen in Saudi-Arabien ca. 500 Dollar, wogegen zur gleichen Zeit der Weltmarktpreis bei 120 Dollar / Tonne lag. Vgl. dazu:

• Elie Elhadj (2006) "Experiments in Achieving Water and Food Self - Sufficiency in the Middle East: The Consequences of Contrasting Endowments, Ideologies, and Investment Po." - ISBN-10: 1581122985.
• Elie Elhadj (2004) "Camels don't fly, deserts don't bloom: an assessment of Saudi Arabia's experiment in desert agriculture." - School of Oriental and African Studies (SOAS)/King’s College London.
  • Abstract:
    "Severe arid conditions constrained agricultural production and population size in the Arabian Peninsula over the millennia (except around oases and in parts of Yemen). An abrupt change in Saudi Arabia started in the 1980s to make the desert bloom. This study examines whether or not the Saudi experiment in desert irrigation has been worthwhile in terms of cost and benefit. It concludes that the project was a waste of money and water on a grand scale. The study will start by describing a brief history of the project. It will be followed by an estimate of the scheme’s cost in terms of: a) money and, b) water. It will end with an analysis of the feasibility of Saudi quest for food self-sufficiency. The data are from Saudi Government and other official sources." (aus WCA-InfoNet - [Beitrag leider offline]. )
    
    
• Günter Meyer (2002) "Toshka-Megaprojekt zur Eroberung der Wüste Ägyptens."- Praxis Geographie" (Juli-August 7-8/2002 H1642).
  • Hier wird die Problematik bei der Realisierung von Grossprojekten zur Neulanderschliessung in der Sahara ausführlich behandelt.
  • In einem zwei Jahre später erschienenen Beitrag (Meyer 2004: 194-197) zum "Megaprojekt in der Westlichen Wüste" wird zwar auch auf das hohe lokale (nicht aber überregionale und ökosystemare) Konfliktpotential des Projektes hingewiesen, jedoch eher der positive Aspekt für die Agrarproduktion unter Renditegesichtspunkten betont.

Vorab einige Bemerkungen zu Bewässerungsprojekten in der Sahara:

"Längst weiß man, dass gigantomanische Bewässerungs- und Staudammprojekte eine enorme ökologische und ökonomische Verschwendung darstellen. Doch schon geht man weltweit dazu über, auch die unterirdischen Wasserreservoirs leer zu pumpen. Ressourcenkriege um Wasser bahnen sich an, denn: Ohne Öl können wir zur Not leben, ohne Wasser sicher nicht."

Aus einer Besprechung im Science-Shop [date of access 07.03.07] [Beitrag leider offline] des aktuellen und sehr wichtigen Buches von Fred Pearce (2007) Wenn die Flüsse versiegen.- Verlag Kunstmann (360 S.).

Unter Berücksichtigung der gesamten Produktions- und Folgekosten (inkl. Rücklagenbildung zur Erhaltung der Anlagen und Beseitigung ökologisch relevanter Folgen), ist eine landwirtschaftliche Produktion in ariden Gebieten bzw. der Vollwüsten nur mit grossem technischem Aufwand möglich u ausserhalb der Oasen nicht ökonomisch und ganz sicher ökologischer Unsinn, i.d.R. aber politisch gewollt.

Generell gilt, dass in extrem ariden Gebieten sandige Böden günstigere Standorte sind als Böden mit einem hohen Feinerdeanteil (im Gegensatz zu humiden Gebieten). Besonders vorteilhaft sind Situationen, in denen eine dicke Sandschicht über einer mehr oder weniger 'undurchlässigen' Bodenlage das Wasser schnell versickern lässt und wegen des fehlenden kapillaren Aufstiegs vor Verdunstung schützt. Das wenige Haftwasser bleibt dann als Grundfeuchtigkeit unterschiedlichen Volumens im Boden erhalten, wo es u.U. für die Wurzeln sich etablierender Pflanzen zur Verfügung steht.

Die Dimension der Oasenbewirtschaftung hängt elementar von dem kontinuierlich (und natürlich!) zur Verfügung stehenden (Grund-) Wasser ab. Zusätzliche Brunnenbohrungen haben - und hatten - in aller Regel zur Folge, dass die natürlichen Oasen-Quellen versiegen. "Schon heute müssen in Kufra (Libyen) immer leistungsfähigere Pumpen das Wasser fördern, denn der natürliche - artesische - Druck, der noch vor wenigen Jahren das Wasser an die Erdoberfläche steigen liess, verringert sich zusehends" (Peter Franzisky 2003).

In der ägyptischen Oase Wadi El Natrun kommt es - trotz technisch ausgereifter Verfahren und dem Einsatz neuester Erkenntnisse - zu einem langsamen Anstieg des Grundwassers, welches als Folge des Leachings zunehmende Salzgehalte hat, und für Bewässerungszwecke nicht mehr verwendet werden kann.

Zu nennen sind z.B.

Verdunstungsschutz durch Heranführung des Wassers in geschlossenen Kanälen sowie durch schattenspendende Bäume in mehreren Ebenen (Stockwerkanbau) wie traditionell auch üblich, in der Regel

• Phoenix dactylifera - Dattelpalmen im oberen "Stockwerk", darunter folgend z.B.
• Olea europaea - Oliven (Wikipedia Hinweis) [date of access 13.11.06]
• Punica granatum - Granatäpfel (Wikipedia Hinweis) [date of access 13.11.06]
• Prunus armeniaca - Aprikosen (Wikipedia Hinweis) [date of access 13.11.06]
  in den unteren "Stockwerken".

Windschutz durch randliche Bepflanzung der Oasen

In Abhängigkeit von der Dünenhöhe kommt es zu unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten. Sie können wenige Zentimeter bis mehrere Meter pro Jahr betragen. Wegen ihrer gewaltigen Ausmasse können grosse Sicheldünen (Barchane) oder Parabeldünen nicht aufgehalten werden (auch wenn dies immer wieder versucht wurde). Bei der Anlage neuer Kulturen in Oasen sind Wanderungsrichtungen und -geschwindigkeiten grosser Sandakkumulationen unbedingt zu berücksichtigen, um nicht immense ökonomische Schäden zu erleiden.

Nähere Angaben zur Literatur finden Sie unter FIS Bildung Literaturdatenbank. sowie ausführlich auf der Website von Praxis Geographie mit vielen Einzelbeiträgen (die einzelnen Beiträge können hier gegen ein Entgelt von € 2,50 herunter geladen werden).
[date of access 15.08.06]

Weitere umfangreiche Informationen finden Sie auch in der englischsprachigen Ausgabe von Al-Ahram Weekly Online / Cairo. Geben Sie dort als Suchbegriff "Toshka" ein.
[date of access 15.08.06] [Beitrag leider offline]

Wenn schon weltweit zwischen 80 - 87% des gesamten - zur Verfügung stehenden - Süsswassers für landwirtschaftliche Zwecke verwendet werden, so sind es in semiariden bis ariden Gebieten teilweise über 95%. Da das Wasser hier aber eine besonders knappe Ressource ist, gilt es, mit ihr hoch effizient umzugehen.

Wie schon in dem Abschnitt 'Subtropische Winterregengebiete' angedeutet, wurden in den subtropischen semiariden Gebieten der südlichen Mittelmeerumrandung im Laufe der Jahrtausende zahlreiche Bewässerungs-Methoden entwickelt, um eine - i.d.R. bescheidene - Landwirtschaft zu ermöglichen.

Dabei können z.B. folgende Techniken unterschieden werden:

Sammlung des Niederschlages in Zisternen.

Bereits im Altertum wurden unzählige Zisternen errichtet. Dabei kann es sich um ausgedehnte unterirdische Gewölbe handeln, oder um Einzelzisternen auf Feldern.

 Abb. D4-05: (rechts oben)
Grosse Zisternen aus römischer Zeit (oben von Kreta und unten aus Libyen, Cyrenaika) .

 

 

In allen Fällen wird das Niederschlagswasser während der Wintermonate gesammelt (auf Dächern, Wegen oder Feldern), um die niederschlagslose Sommerzeit zu überstehen. Dieses Wasser dient/e zur Bewässerung der Felder und gleichzeitig der Trinkwasserversorgung.

 

 Abb. D4-06: (rechts)
Geschlossene Zisterne aus Ottomanischer Zeit (SW-Türkei, vermutlich bei Antalya). Viele dieser Wasserspeicher sind auch heute noch in Gebrauch.



  Abb. D4-07: (rechts)
Indigenous Roman-type cisterns are being used in Khanasser village to collect runoff water to irrigate olive trees during summer (© International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA).

Bildung von "künstlichem lokalem Grundwasser" durch Abflusssperren in Abflussrinnen bzw. flachen Wadis. Hierbei handelt es sich um bereits seit dem Altertum praktizierte und aktuell zunehmend betriebene Verfahren. Die Abflussrinnen werden durch querliegende Erd- oder auch Steindämme verbaut (siehe unten die Beisspiele aus N-Ägypten).

 Abb. D4-08: (rechts)
Abflussrinne mit Steindamm und aufgefülltem Boden

Das abfliessende Wasser wird durch die beschriebenen Dämme, welche gestaffelt in den Abflussrinnen angelegt werden, auf die mit aufgefülltem Boden bereiteten Felder geleitet und gestaut und kann dort in den Bodenkörper versickern. Hier steht es dann während der niederschlagsfreien Zeit, z.B. den angepflanzten Obstbäumen, zur Verfügung.

Beispiel aus NW-Ägypten, ca. 40km von Mersa Matruh und ca. 3km von der Mittelmeerküste entfernt, im Bereich von Baggush. Die jährlichen Niederschläge betragen hier etwa 134mm/a und nehmen sehr rasch von der Küste nach Süden ab. Das abfliessende Wasser sammelt sich in zahllosen Wadis des Nordrandes des Marmarika-Plateaus und fliesst von dort in das Meer. In zunehmendem Masse werden die flachen Wadis mit Querdämmen (in aller Regel Erddämme) versehen bzw. "verriegelt", um so das abfliessende Wasser aufzustauen.

 Abb. D4-09: (rechts)
Foto von einem Erdwall und Satellitenbilder der gleichen Gegend, auf welcher die umfangreichen Erdwallsysteme in den Wadis zu erkennen sind.

Verschiedene Verfahren des Regenwasser-Managements werden von der FAO in einem Kurs zur Verfügung gestellt - Traditionelle und moderne Verfahren - unter: Water Harvesting for Crop Production - FAO Training Course, prepared by D. Prinz, S. Wolfer and K. Siegert

 Abb. D4-10: (rechts)
Grundprinzipien des Regenwasser-Managements aus:

Kehl, H. (2003) Ecosystem Analysis and Integrated Ground Water Management.- Workshop on behalf of INWENT, Berlin, July, and Feldafing, November (PPT-Beitrag, Donnerstag, 17.07.2003).

Workshop-Beiträge sind z.B. (sieheContent):

• Assessment of adequate carrying capacities of arid landscapes with Ecosystem Analysis and landscape ecology. (by Kehl)
• Small scale closed loop recycling water management as a realization of demand-oriented subsidiarity. (by Kehl)
• Intact water balance and sustainable management. (by Wolter)
• Conflicts between traditional and modern irrigation methods as a result of population growth in arid and semiarid areas. (by Kehl)
• Reactivation of traditional groundwater enrichment and / or formation through rain-water harvesting / catchment systems. (by Kehl)
• Political implications of transfrontier ground water and surface water pollution with the potential result of significant losses of productive agricultural land (Part 1). (by Kehl)
• Political implications of transfrontier ground water and surface water pollution with the potential result of significant losses of productive agricultural land (Part 2). (by Kehl)
• Management of groundwater resources principles, integrated strategies and trends. (by Schneider)

Neben traditionellen Methoden der Bewässerung, finden zunehmend technisch hoch entwickelte Verfahren Anwendung in den Subtropischen Grenzbereichen zwischen Halbwüsten und Wüsten.

Zu den bekanntesten Bewässerungsmethoden (neben Rotationsberegnungsanlagen u.a.) gehört sicher die Tröpfchenbewässerung. Sie weist von allen Verfahren den höchsten Wirkungsgrad auf.

Angaben aus CEPIS/PAHO:

• 40 - 60% - Rectangular checks (levees) (for orchards)
• 45 - 60% - Widely spaced borders (for deep rooted close-growing crops and orchards)
• 50 - 65% - Graded contour furrows (for row crops and fruits)
• 50 - 70% - Sub-irrigation (for shallow rooted crops such as potatoes or grass)
• 60 - 85% - Sprinkler (high/low pressure above/in - canopy (for all crops)
• 75 - 98% - Localized (drip, trickle, etc.) (for row crops or fruits) - vgl. Abb. ganz oben!
  
  Although, NO irrigation system can apply water with 100% efficiency, supplemental water for irrigation purposes should not leach the solved nutrients from the roots of the crop.
  
  Principally, native crops adapted to semi-arid conditions (in contradiction to sensitive and highly water consuming aliens) should be used.

GENERELL:
Bei der Bewässerungslandwirtschaft in ariden Gebieten ist das grösste Problem die Versalzung der Böden wg. hoher potentieller Verdunstungsraten sowie die unumkehrbare Ausschöpfung nicht erneuerbarer Ressourcen!

Methoden:

• Halbwüste bis Wüste:
  • Rain Water Harvesting (Niederschlags- bzw. Abflusswasser in Wadis oder Catchments wird aufgefangen und abgeleitet z.B. in Zisternen oder zur Grundwasser-Neubildung verwendet, Bildung von Wasserkörpern in Wadisedimenten und Anlage von Stauwällen, Anlage von Zisternen)
  • Beregnungsanlagen offen (bedeutet grosser Verdunstungsverlust, Versalzung)
  • Tröpfchenbewässerung (zwar geringer Wasserverbrauch, jedoch auch Gefahr der Versalzung im äusseren Wurzelbereich)
  • Verwendung von fossilem Grundwasser (d.h. Verbrauch nicht regenerierbarer Ressourcen, sollte - wenn qualitativ ausreichend - ausschliesslich, oder doch primär, für die Trinkwasser- bzw. sanitäre Versorgung genutzt werden)
    
    
• Oasenbewirtschaftung:
  • Flussoasen z.B. Nil (unabhängig vom Grundwasser, jedoch abhängig von ausreichendem Zufluss)
  • Oasen sind grundwasserabhängig (in der Regel artesisches Wasser)
  • Immer Verdunstungsschutz notwendig (z.B. Windschutz und Anpflanzung mit Mehrfachstockwerken)
  • Bewässerungskulturen in den ariden Subtropen / Tropen müssen stets entwässert werden (Wasser sammelt sich im tiefsten Teil der Oase, wo Salzpfannen entstehen).
    
    
• Beispiele für Regenwasser-Management (4,1 MB) - in den Subtropen und Tropen. Zusammengestellt im Rahmen eines "Workshop on behalf of INWENT, Berlin and Feldafing, 2003", Juli und November, PPT-Beitrag (H.Kehl).