Wie bekämpfen Länder weltweit die Wüstenbildung?

Die Prinzipien des nachhaltigen Managements von Wüstenbegrünungsprojekten.

Die Wüstenbegrünung bezeichnet die vom Menschen initiierte Kultivierung von Wüsten und angrenzenden Übergangszonen und hat sich in den letzten Jahren, insbesondere im Nahen Osten, zu einem Schlagwort entwickelt. Konkret zielt die Wüstenbegrünung darauf ab, Wüstenlandressourcen durch technische Maßnahmen für ökologische (Biodiversität), landwirtschaftliche und forstwirtschaftliche Zwecke sowie für die Viehzucht zurückzugewinnen.

Die wissenschaftliche Verteilung und Nutzung von Wasserressourcen ist in ariden und semiariden Regionen von besonderer Bedeutung. Je nach Art der Bewirtschaftung und Nutzung lassen sich Wüstenbegrünungsprojekte in traditionelle und nachhaltige unterteilen. Traditionelle Projekte dienen der Gewinnung von Nahrungsmitteln und Gemüse, dem Städtebau und politischen Zwecken. Hierfür werden Kanäle oder Tiefbrunnen gegraben, um zusätzliche Wasserressourcen für die Erreichung technischer Ziele zu erschließen. Ende des 20. Jahrhunderts gruben einige nordafrikanische Länder aus politischen Propagandagründen Tiefbrunnen in Oasen, um Grundwasser zu fördern und Landwirtschaft zu betreiben. Dies rief große Besorgnis in der internationalen Gemeinschaft hervor. Da Grundwasser die Lebensgrundlage von Oasen ist, entspricht das Graben von Tiefbrunnen für die Landwirtschaft – trotz des möglichen Anbaus bestimmter Nutzpflanzen – dem Verdunsten von Grundwasser auf heißem, sonnenbeschienenem Sand. Eine zunehmende Wasserentnahme beeinträchtigt den Grundwasserspiegel der Oasen erheblich und kann langfristig zu deren Verschwinden führen.

Das Projekt der Großen Grünen Mauer in Afrika.

Die auf nachhaltigen Entwicklungsprinzipien basierenden Wüstenbegrünungsprojekte unterscheiden sich deutlich. Sie greifen nicht in die ursprüngliche Wasserverteilung in Wüstengebieten ein, sondern nutzen moderne wassersparende Technologien und systematische Managementansätze, um die ökologische Tragfähigkeit der Wüste zu verbessern. Ziel dieser Projekte ist es, landwirtschaftliche wirtschaftliche Vorteile zu erzielen und gleichzeitig negative Auswirkungen auf das Ökosystem so weit wie möglich zu minimieren. Nachhaltige Wüstenbegrünungsprojekte haben das Potenzial, Wasser-, Energie- und Nahrungsmittelkrisen zu lindern. Ansätze hingegen, die die Wasserversorgungssituation außer Acht lassen und sich ausschließlich auf die Steigerung des landwirtschaftlichen und pastoralen BIP in ariden und semiariden Wüstengebieten konzentrieren, führen häufig zu Umweltzerstörung.

Die ökologische Umwelt und die nachhaltige Entwicklung arider und semiarider Regionen sind wichtige Forschungsfelder in Geographie, Landwirtschaft, Ökologie und anderen Bereichen. Ökotechnologie-Integrationssysteme, die Solarenergie, Entsalzung, wassersparende Landwirtschaft und Anlagenlandwirtschaft technisch kombinieren, werden im Nahen Osten bereits für die landwirtschaftliche Produktion erprobt. Derzeit besteht jedoch das Problem dieser Systeme in ihren hohen Kosten. Ein solches System nutzt grenzüberschreitende Ansätze zur Bekämpfung der Wüstenbildung in sandigen Gebieten, indem es die Idee der Küstenmeerwasserentsalzung und die Entwicklung einer wassersparenden, modernen Landwirtschaft mit den Gegebenheiten vor Ort kombiniert und die Wasserrückgewinnungstechnologie verstärkt.

Die ökologische Umwelt und die nachhaltige Entwicklung arider und semiarider Regionen sind wichtige Forschungsfelder in Geographie, Landwirtschaft, Ökologie und anderen Bereichen. Ökotechnologie-Integrationssysteme, die Solarenergie, Entsalzung, wassersparende Landwirtschaft und Anlagenlandwirtschaft technisch kombinieren, werden im Nahen Osten bereits für die landwirtschaftliche Produktion erprobt. Derzeit besteht jedoch das Problem dieser Systeme in ihren hohen Kosten. Ein solches System nutzt grenzüberschreitende Ansätze zur Bekämpfung der Wüstenbildung in sandigen Gebieten, indem es die Idee der Küstenmeerwasserentsalzung und die Entwicklung einer wassersparenden, modernen Landwirtschaft mit den Gegebenheiten vor Ort kombiniert und die Wasserrückgewinnungstechnologie verstärkt.

In ariden und semiariden Regionen ist der Einsatz vielfältiger Anbaumethoden effektiver, um den Mehrwert von landwirtschaftlichen Spezialprodukten durch den Anbau einzigartiger und hochwertiger Nutzpflanzen zu steigern. In Gebieten mit reichlich Wasserressourcen oder in hochgelegenen, ariden Regionen unterscheidet sich die Wahl der Anbaupflanzen zwangsläufig. Praktiken wie Fruchtwechsel, Stoppelbearbeitung und Bodenverbesserungsmaßnahmen sind in der Landwirtschaft unerlässlich. Obwohl dieses Wissen und diese Techniken für Agrarwissenschaftler, die in ariden und semiariden Gebieten arbeiten, so einfach erscheinen mögen wie das Alphabet beim Fremdsprachenlernen, ist es in der Praxis nicht immer leicht, zufriedenstellende wirtschaftliche Erträge zu erzielen. Dies liegt an den harten Arbeitsbedingungen und daran, dass man auch das Produktmanagement verstehen und mit der lokalen Bevölkerung interagieren muss.

In sandigen Gebieten birgt der großflächige Monokulturanbau aufgrund des trockenen und unbeständigen Klimas ein höheres Risiko. Daher sind die Nachhaltigkeitsvorteile von Mischkulturen und Fruchtwechseln deutlich größer. In trockenen und halbtrockenen Sandregionen ist es unerlässlich, den Risiken des langfristigen großflächigen Monokulturanbaus besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Viele in Ebenen und wasserreichen Gebieten angewandte landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmethoden sind hier ungeeignet.

Grüner Waldgürtel am Rande des Sandgebiets.

Mit der heutigen Technologie ist die kostengünstigste und effektivste Methode zur Bodenverbesserung die Anlage von Windschutzstreifen, Wäldern und Grasland. Windschutzstreifen in sandigen Gebieten sollten in der Regel aus trockenheitsresistenten Bäumen und Sträuchern in Kombination mit Grasland bestehen, um Bodenerosion und Feuchtigkeitsverlust zu reduzieren. Dürre, Klimawandel, Landwirtschaft, Überweidung und Abholzung sind die Hauptursachen für die ökologische Degradierung in sandigen Gebieten. Studien haben gezeigt, dass die Vegetation eine wichtige Rolle für die biologische Zusammensetzung des Bodens spielt. In vielen Umgebungen sinken Bodenerosion und Oberflächenabfluss exponentiell mit zunehmender Vegetationsbedeckung. Die Begrünung der Ränder sandiger Gebiete mit wassersparender Vegetation ist eine grundlegende Maßnahme zur Bekämpfung der Wüstenbildung. Die Stärkung dieser Begrünung ist besonders wichtig, wenn diese Gebiete feuchteren Klimazyklen ausgesetzt sind. Seit der Umsetzung des Great Plains Shelterbelt-Projekts in den USA in den 1930er Jahren gilt der Bau von Windschutzstreifen in Wüstengebieten als eines der wichtigsten Mittel zur Bekämpfung der Wüstenbildung. Weltweit wurden verschiedene Windschutzstreifenprojekte realisiert, darunter das Stalin-Projekt der Sowjetunion, Chinas drei nördliche Windschutzstreifen, Küsten- und Flachlandwindschutzstreifen sowie weitere nationale Projekte. Aktuell wird in der Sahelzone Afrikas unter der Führung der Vereinten Nationen das Projekt „Große Grüne Mauer Afrikas“ umgesetzt, das sich positiv auf die Verbesserung der lokalen Umwelt auswirkt. Der Bau dieser und vieler anderer regionaler Windschutzstreifen hat wertvolle Erfahrungen gesammelt. Dazu gehören: erstens wassersparende Maßnahmen, zweitens die Anpassung an Boden und Baumbestand, drittens die Kombination von Bäumen und Gräsern, viertens die Berücksichtigung lokaler Gegebenheiten und fünftens die Verbindung von Technologie und Management. Diese Erfahrungen mögen auf den ersten Blick nicht besonders fortschrittlich oder gar altmodisch erscheinen, gelten aber weltweit als grundlegende Prinzipien. Bei forstwirtschaftlichen Maßnahmen darf die Holzproduktion nicht im Vordergrund stehen. Vielmehr muss das Ergebnis forstwirtschaftlicher Aktivitäten in Wüstenrandgebieten die ökologische Stabilität sein, und die Holzproduktion sollte in agropastoralen Zonen ein Nebenprodukt der Forstwirtschaft darstellen. Beim Bau von Windschutzstreifen in der Sahelzone Afrikas steht die Sandrückhaltung im Vordergrund, die Brennholzgewinnung dient als Nebenzweck. Die von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) empfohlenen Methoden für nachhaltige Entwicklung umfassen: integriertes Management und nachhaltige Entwicklungsplanung; Verbesserung der Tragfähigkeit durch forstökologische Ingenieurmaßnahmen; Reduzierung des Salzgehalts, Verbesserung der Bodendurchlässigkeit und Förderung der natürlichen Vegetation durch technische Maßnahmen; Bau von Hochwasserschutz- und Wasserrückhalteanlagen in Schlüsselgebieten und Entwicklung wassersparender Landwirtschaft; Nutzung von Regenwassernutzung und Wasserrecycling; Weidewechsel zur Reduzierung von Überweidung; Intensivierung der Ausbildung in nachhaltiger Landwirtschaft und Tierhaltung sowie Verbesserung der operativen Kapazitäten.

Das Agrarsystem in der Death-Valley-Wüste.

Das Death Valley liegt im Inyo County, Kalifornien, im Südosten Südkaliforniens, mit der Stadt El Centro als zentralem Punkt. Die Region zeichnet sich durch hohe Temperaturen und einen sehr geringen durchschnittlichen Jahresniederschlag von nur 76 Millimetern aus, was sie trocken und heiß macht. Der Boden im Death Valley ist tiefgründig und fruchtbar und war einst Teil von Flussauen. Durch veränderte Flussläufe und geringere Niederschläge hat er sich jedoch allmählich in eine Wüstenlandschaft verwandelt.

Östlich des Death Valley fließt der Colorado River, westlich erstreckt sich teilweise der Saltonsee. Seine westliche Grenze reicht bis an den Stadtrand von San Diego. Nördlich liegt das Coachella Valley im Riverside County, das zusammen mit dem Death Valley das Coachella-Becken bildet. Das Tal ist nach der Imperial Land Company benannt, die in der Region Landerschließungsprojekte durchführte. Die Region ist geprägt von einer kulturellen Mischung amerikanischer und mexikanischer Einflüsse und zog Einwanderer an, die sich von der Landwirtschaft angezogen fühlten, deren Wirtschaft auf günstigen Arbeitskräften basiert.

Kornkreise in der Wüste.

Zur Erschließung des Imperial Valley wurde 1928 der Boulder Canyon Project Act von der US-Bundesregierung ins Leben gerufen. Der Bau begann in den 1930er Jahren und wurde vom United States Bureau of Land Reclamation (auch Bureau of Reclamation genannt) und sechs beteiligten Unternehmen durchgeführt, darunter der All-American Canal, der Hoover-Staudamm und der Empire-Staudamm. Die Fertigstellung erfolgte 1942. Der 130 km lange All-American-Kanal transportiert Wasser vom Colorado River ins Imperial Valley und neun umliegende Städte. Staudamm und Kanal gehören dem Bureau of Reclamation, werden aber vom Imperial Valley Irrigation District verwaltet.

Der Imperial-Staudamm liegt am Colorado River, etwa 48 Kilometer nordöstlich von Yuma, Arizona, und leitet Wasser in den All-American Canal. Dieser Kanal verläuft westlich von Calsico, Kalifornien, und führt nordwärts ins Imperial Valley. Er ist die einzige Wasserversorgung des Imperial Valley und hat den Alamo Canal als einzige Wasserverbindung zwischen Südkalifornien und der mexikanischen Grenze abgelöst. Fünf kleinere Kanäle entlang des All-American Canal transportieren Wasser ins Valley of the Kings. Diese Kanalsysteme bewässern 250.000 Hektar Land und steigern die Ernteerträge in der Region erheblich.

Ausgehend von den Erfahrungen mit intensiver Landwirtschaft in den sandigen Gebieten der zentralen USA lassen sich Techniken wie Tröpfchenbewässerung, die Verwendung organischer Reststoffe oder Tiermist als Dünger und Bodenverbesserungsmaßnahmen sowie andere traditionelle landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmethoden anwenden. Effiziente Anbaumethoden im Rahmen moderner intensiver Bewirtschaftungsformen schützen den Boden vor Erosion durch Wind und andere Faktoren. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass Pflanzenwachstum die Vitalität der Bodenbakterien verbessert, die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber Stressbedingungen erhöht und der Wüstenbildung entgegenwirkt.

Ein Bewässerungssystem des All American Canal leitet Wasser vom Colorado River über den Alamo River und den New River zum Saltonsee. Historisch gesehen diente der Saltonsee als Rückhaltebecken für den Colorado River und wurde bei Hochwasser geflutet, um überschüssiges Wasser aufzunehmen. Der Saltonsee wird regelmäßig vom Colorado River überflutet und trocknet in der Regel aus, bevor der Fluss das Hochwasser wieder auffüllen kann. Das Kanalsystem transportiert Schlamm, Selen und Salz vom Colorado River zum Saltonsee. Da kein Abfluss zum Meer besteht, konzentrieren sich diese Salze und Mineralien durch Verdunstung, was zu einem Anstieg des Salzgehalts im Boden führt.

Aufgrund der geringen Luftfeuchtigkeit in der Wüste ist ausreichend Licht vorhanden, um Solarenergie zu nutzen. Im Imperial Valley in Kalifornien, USA, hat sich nach einer Reihe von Wasserumleitungen und intensiven Managementmaßnahmen eine moderne Agrarlandschaft entwickelt. Verschiedene biotechnologische Verfahren spielen hier eine Rolle. Die Nutzung von Solarenergie trägt ebenfalls dazu bei, die landwirtschaftliche Entwicklung dieser Region nachhaltig zu gestalten. Die Welt sieht darin ein Beispiel für die Umwandlung einer kargen Wüste in ein landwirtschaftlich fruchtbares Gebiet, das in vielen Ländern des Nahen Ostens Bewunderung hervorruft. Derzeit buhlen viele der weltweit größten Konsortien um die Solarenergieressourcen der Wüste im Nahen Osten und versuchen, von den Erfahrungen mit der „grünen Entwicklung“ im amerikanischen Valley zu lernen. Experten schätzen das Solarenergiepotenzial der Sahara als das größte weltweit ein. Würden nur 10 Prozent der dort vorhandenen Solarenergie genutzt, könnte der gesamte weltweite Strombedarf gedeckt werden.

Ackerlandmosaike im Imperial Valley, Südkalifornien, USA

Integriertes Biotechnologiesystem.

In ariden und semiariden Regionen können Infrastrukturprojekte die reichlich vorhandenen Solarenergieressourcen in den Wüstengebieten nutzen und die Nutzung von Wasser, Boden, Solarenergie und Elektrizität koordinieren, was dem Recycling von Wasser förderlich ist.

Im Jahr 2011 errichtete das ägyptische Unternehmen „Desert Life“ ein experimentelles, integriertes Biotechnologie-System an der Küste. Dieses System ist Teil des großangelegten Wüstenbewirtschaftungsplans Ägyptens, der sich vorrangig mit Aufforstung und landwirtschaftlichen Fragestellungen befasst.

Das integrierte Biotechnologiesystem basiert auf der heißen und trockenen Wüstenumgebung und umfasst ein Gesamtkonzept mit umfassenden technologischen Lösungen. Es integriert neue Systeme wie Gewächshausbau, Meerwasserentsalzung, Solartechnik und natürliche Elemente. Das System, speziell auf die Eigenschaften der heißen Wüstenumgebung zugeschnitten, nutzt ein geschlossenes Wasserkreislaufsystem. Das Grundprinzip besteht darin, konzentriertes Sonnenlicht zur Verdunstung von Meerwasser zu nutzen, das kondensierte Wasser mithilfe installierter Geräte aufzufangen und es anschließend für wassersparende landwirtschaftliche Zwecke einzusetzen. Nach aktuellem Stand der Technik benötigt die Entsalzung eines Kubikmeters Meerwasser 1,8 kWh Strom, der vollständig aus Solar- und Windenergie gewonnen wird. Die aktuelle Versuchsfläche umfasst einen Hektar (ca. 15 Acres) und fungiert als weitgehend autarkes Produktionsmodul. Laut einschlägigen Berichten kann ein solches Modul repliziert und auf 10 Hektar oder mehr erweitert werden. Diese Versuchsfläche ist speziell für heiße Wüstenumgebungen ausgelegt. Ob sich dieses solarbasierte, intensive Wüstenlandwirtschaftssystem auch für kalte Wüstenumgebungen eignet, ist noch unklar.

Integriertes Biotechnologiesystem.
International gehen die Meinungen zu dieser Technologie auseinander. Manche vergleichen dieses System mit der bekannten Biosphäre 2 und sehen es als deren Nachbildung. Tatsächlich wurden weltweit zahlreiche weitere experimentelle Projekte in Wüsten durchgeführt. Das „Gewächshausdorf“ beispielsweise zielt darauf ab, durch den Bau eines Wasserkreislaufsystems eine einmalige Wasserzufuhr zu erreichen, um die Wiederverwendung von Wasser zu erleichtern und Verdunstungsverluste zu reduzieren. Ob diese Technologien die Wüstenbildung vollständig eindämmen können, ist noch unklar. Einige Experten sind jedoch fest davon überzeugt, dass diese Technologie das Potenzial besitzt, nicht nur das Leben der Menschen, sondern auch die Wüsten selbst zu verändern.