Drivers and processes of soil erosion in the cultivated steppe of Kazakhstan

Abstract

Soil erosion is a challenge for agriculture in the steppes of Kazakhstan due to unsustainable management practices and extreme climatic conditions. Empirical data from field observations for a quantitative assessment to support the implementation of adapted practices are lacking. Therefore, a multi-method approach was used across northern Kazakhstan to (I) investigate the variability of modeled soil losses caused by different pretreatments for texture analysis with laser diffraction, (II) determine the soil erodibility by wind and water derived from aggregate stability tests, and (III) quantify and qualify soil loss by wind erosion under field conditions obtained from wind tunnel experiments. The results indicate that aggregate breakdown during snowmelt and the intensity of seedbed preparation determine soil susceptibility to wind erosion. It is concluded that cultivated steppe soils require early and best-adapted measures of erosion prevention.

Bodenerosion stellt eine Herausforderung für die landwirtschaftliche Nutzung der Steppenböden Kasachstans dar. Ursachen sind unangepasste Bewirtschaftungspraktiken und extremes Klima. Für die Quantifizierung der Erosionsgefährdung und die Ableitung von Handlungsempfehlungen fehlen empirische Daten. Mit einem Multimethodenansatz wurde (I) die Variabilität von modellierten Bodenverlusten durch verschiedene Vorbehandlungen für die Texturanalyse mittels Laserbeugung untersucht, (II) die Erodierbarkeit des Bodens durch Wind und Wasser auf der Grundlage von Aggregatstabilitätstests bestimmt und (III) der durch Wind verursachte Bodenverlust mittels Feldexperimenten quantifiziert und qualifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Zerfall von Aggregaten während der Schneeschmelze und die Intensität der Bodenbearbeitung bei der Saatbettvorbereitung die Anfälligkeit des Bodens für die Winderosion bestimmen. In Kasachstan sind frühzeitige und angepasste Maßnahmen zur Erosionsminderung erforderlich.