Der Boden im Mittleren Westen der USA erodiert 10- bis 1.000-mal schneller als er sich bildet, so eine Studie

In einer Entdeckung, die Auswirkungen auf alles hat, von der heimischen Agrarpolitik bis hin zur globalen Ernährungssicherheit und den Plänen zur Eindämmung des Klimawandels, gaben Forscher der University of Massachusetts kürzlich bekannt, dass die Bodenerosionsrate im Mittleren Westen der USA 10 bis 1.000 Mal höher ist als zuvor -landwirtschaftliche Erosionsraten. Diese neu entdeckten vorlandwirtschaftlichen Raten, die die Geschwindigkeit widerspiegeln, mit der sich Böden bilden, sind um Größenordnungen niedriger als die vom US-Landwirtschaftsministerium (USDA) festgelegte obere zulässige Erosionsgrenze.

Die Studie, die im Fachblatt erscheint Geologie, nutzt ein seltenes Element, Beryllium-10 oder 10Be, das auftritt, wenn Sterne in der Milchstraße explodieren und hochenergetische Teilchen, sogenannte kosmische Strahlen, in Richtung Erde senden. Wenn dieser galaktische Schrapnell in die Erdkruste einschlägt, spaltet er Sauerstoff im Boden auf und hinterlässt winzige Spuren von 10Be, die verwendet werden können, um die durchschnittlichen Erosionsraten über Tausende bis Millionen von Jahren genau zu bestimmen.

„Wir gingen zu vierzehn kleinen Resten der Prärie, die es noch in Iowa, Minnesota, South Dakota, Nebraska und Kansas gibt, und benutzten einen Handbohrer, um tiefe Bodenkerne aus Material zu sammeln, das aus der letzten Eiszeit stammt“, sagt er Isaac Larsen, Professor für Geowissenschaften an der UMass Amherst und leitender Autor des Papiers.

„Wir haben diese Erde zurück in unser Labor bei UMass gebracht, sie gesiebt, um einzelne Sandkörner zu isolieren, alles entfernt, was kein Quarz war, und diese wenigen Löffel dann einem chemischen Reinigungsprozess unterzogen, um das 10Be abzutrennen – was gerade ausreichte auf einen Stecknadelkopf passen.“

Diese Probe wurde dann an ein Labor geschickt, das die einzelnen 10Be-Atome zählte, aus denen Larsen und seine Kollegen eine genaue Erosionsrate berechneten, die sich von der Gegenwart bis zurück zur letzten Eiszeit vor etwa 12.000 Jahren erstreckte.

„Zum ersten Mal wissen wir, wie hoch die natürlichen Erosionsraten im Mittleren Westen sind“, sagt Caroline Quarrier, die Hauptautorin des Papiers und die diese Forschung im Rahmen ihrer Masterarbeit an der UMass Amherst abgeschlossen hat. „Und weil wir jetzt die Erosionsrate vor der euroamerikanischen Besiedlung kennen, können wir genau sehen, wie sehr die moderne Landwirtschaft den Prozess beschleunigt hat.“

Die Zahlen sind nicht ermutigend. „Unsere mittlere vorlandwirtschaftliche Erosionsrate an allen von uns beprobten Standorten beträgt 0,04 mm pro Jahr“, sagt Larsen. Jede heutige Erosionsrate, die höher als diese Zahl ist, bedeutet, dass der Boden schneller verschwindet, als er sich ansammelt.

Unglücklicherweise liegt die aktuelle Grenze des USDA für Erosion bei 1 mm pro Jahr – fünfundzwanzigmal höher als die durchschnittliche Rate, die Larsens Team ermittelt hat. Und einige Standorte erleben eine weitaus stärkere Erosion und verschwinden mit dem 1.000-fachen der natürlichen Rate. Das bedeutet, dass die aktuellen Richtlinien des USDA unweigerlich zu einem schnellen Verlust des Mutterbodens führen werden.

Der Mutterboden ist nicht nur für die US-Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung – die jährlichen Kosten der verminderten landwirtschaftlichen Produktivität und der Umweltzerstörung aufgrund von Erosion werden auf mehrere zehn Milliarden Dollar pro Jahr geschätzt – sowie für die weltweite Ernährungssicherheit, sondern die meisten Klimaschutzpläne sind darauf angewiesen stark auf die Speicherung von Kohlenstoff im Boden.

Dennoch gibt es keinen Grund zur Verzweiflung. „Es gibt landwirtschaftliche Praktiken wie Direktsaat, von denen wir wissen, wie man sie durchführt und von denen wir wissen, dass sie die Erosion stark reduzieren“, sagt Quarrier. „Der Schlüssel liegt darin, unsere aktuellen Erosionsraten auf ein natürliches Niveau zu reduzieren“, fügt Larsen hinzu.