Einfluss der Landnutzung auf den Nährstoffhaushalt im Teileinzugsgebiet des Hana an der Grenze des Tai-Nationalparks (Côte d'Ivoire)

Abstract

Die vorliegende Arbeit ist Teil des über das DFG/BMZ-Programm finanzierten Projekts "Charakterisierung des Nährstoffhaushaltes eines Einzugsgebietes im Westen der Côte d'Ivoire. Entwicklung einer Methodologie zur objektivierten Bewertung der Wasserqualität in den Tropen" (Leitung: Prof. Dr. G. Gerold, 2001-2004).Schwerpunkt der Arbeit ist die Darstellung der detaillierten Ergebnisse der Nährstoffsituation im Teileinzugsgebiet des Hana im Vergleich zwischen Wald und Kakaoplantagen. Konkrete Zielsetzungen sind die Identifikation der Nährstoffpfade und -flüsse von Wald und Kakaoflächen im Teileinzugsgebiet des Hana und die Bestimmung eines potentiellen Einflusses der Landwirtschaft auf den Nährstoffkreislauf. Das Untersuchungsgebiet liegt im Westen der Côte d'Ivoire und umfasst ein Teileinzugsgebiet des Vorfluters Hana am nordöstlichen Grenzbereich des Taï-Nationalparks (ca. 37,3 km2), das ausschließlich durch Landwirtschaft geprägt wird.Das immerfeuchte tropische Regenwaldklima ist gekennzeichnet durch ganzjährig hohe Temperaturen und einer jährlichen Niederschlagssumme von 1590 mm (Station Soubré). Durch die Verschiebung der ITCZ nach Süden liegt das Gebiet saisonal im Einflussbereich des Harmattan. Die Geologie bestimmen Flysch-Sedimente und insbesondere Sericiten und Grünschiefer. Ferralitische Böden dominieren, die Aufnahme von drei Leitprofilen führte zu einer Bodenklassifikation von dystric Plinthosol unter Wald, plinthic ferric Acrisol unter 7 Jahre altem Kakaobestand und ferric Lixisol unter 25 Jahre altem Kakaobestand. Die Landnutzung erfolgt vorwiegend durch monokulturellen Kakaoanbau, der einen hohen Einsatz von Düngern und Pestiziden erfordert.Die Charakterisierung des Nährstoffhaushaltes erfolgte über die Instrumentierung dreier Flächen (Wald, Kakao 7a und Kakao 25a), welche die Untersuchung der Kompartimente Freilandniederschlag, Bestandsniederschlag, Bodenlösung (in 25, 65 und 105 cm Tiefe), Grundwasser und Vorfluterabfluss ermöglichte. Im Zeitraum zwischen 15.12.2001 und 31.03.2003 wurden die täglichen Niederschlagsmengen erfasst und kontinuierlich die Wasserstände und Basisparameter (Temperatur, pH, Elektrische Leitfähigkeit, Konzentration gelösten Sauerstoffs) des Vorfluters aufgezeichnet. In Verbindung mit der wöchentlichen Bestimmung der Fließgeschwindigkeit wurden die Abflussmengen ermittelt.Wöchentlich wurden Proben aller Kompartimente gewonnen und auf die Basisparameter und Wasserinhaltsstoffe untersucht. Das Analysenspektrum umfasste: pH, Elektrische Leitfähigkeit, Konzentration an Alkalimetallen (Na, K), Erdalkalimetallen (Ca, Mg), Halogeniden (Cl), Schwefelverbindungen (S/SO4), Stickstoffverbindungen (NO3-N, NH4-N, TNb), Phosphorverbindungen (PO4-P, Ptot), Silicium, organischen Kohlenstoffverbindungen (TOC, DOC) und Schwermetallen (Fe, Mn, Pb, Cu, Zn).Die gewonnenen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:Bei einem mittleren Niederschlag im Jahr 2002 von 1750 mm werden 578 mm entsprechend 33 % über den Abfluss exportiert. Aus der vergleichenden wöchentlichen Beprobung von Wald und Kakaoanbauflächen und der Bestimmung der Wasserinhaltsstoffe in den Kompartimenten Freilandniederschlag, Bestands¬niederschlag, Bodenlösung in drei Bodentiefen, Grundwasser und Vorfluter, konnten signifikante Unterschiede des Stoffhaushaltes festgestellt werden.Obwohl sich die hohen Konzentrationen der identifizierten Indikatorparameter (Cl, P, S, K und N) nur direkt nach der Applikation von Düngern und Pestiziden ausprägen, zeigt sich aus der Berechnung der Stoffflüsse ein deutlicher und langfristiger Mehreintrag. Hinsichtlich der Beeinflussung des Waldökosystems ist zu berücksichtigen, dass die Stoffe sowohl atmosphärisch als auch in Verbindung mit den Wasserflüssen transportiert werden. Der atmosphärische Transport konnte durch die erhöhten Indikator-Stoffkonzentrationen an der Waldfläche nachgewiesen werden. Beim weiteren Transport ins Waldinnere werden die so verfrachteten Stoffe stark abgeschwächt und zusätzlich durch den Baumbestand ausgekämmt. Somit kann die Aussage eines Einflusses der Landnutzung auf das Ökosystem des Taï-Nationalparks nur für die Randbereiche des Waldes getroffen werden. Der Transport über die Wasserflüsse erfolgt dominierend über den Vorfluter. Die gemessenen Konzentrationen und Flüsse der Vorfluterlösungen zeigen abgesehen von den saisonalen Amplituden eine deutliche Abhängigkeit zu den Landnutzungsmaßnahmen im Teileinzugsgebiet.