Optimierung des N-Kreislaufs durch Biochar in der Landwirtschaft: Neueste Forschungsergebnisse
Pyrogene Pflanzenkohle (engl. Biochar) gilt als sehr zersetzungsstabil. Bringt man Pflanzenkohle in Böden ein, wird daher der Atmosphäre netto der Kohlenstoff entzogen, der zuvor durch Photosynthese in Biomasse fixiert und dann durch Pyrolyse stabilisiert wurde. Die vergangenen 5 bis 7 Forschungsjahre im gemäßigten Klima zeigten wenig überraschend, dass reine, unbehandelte Pflanzenkohle nicht jeden Boden in wenigen Jahren in eine fruchtbare Schwarzerde transformiert. Daher fehlt oft der ökonomische Anreiz Pflanzenkohle einzusetzen. Das viel bemühte „Fallbeispiel“ Amazonas-Schwarzerde (ADE oder Terra preta) legt bereits nahe, Pflanzenkohle nicht „pur“ zu verwenden, sondern sie mit nährstoffreichen organischen Materialien in Kontakt zu bringen. Aber funktioniert eine solche „Beladung“ der Kohle mit Nährstoffen überhaupt? In diesem Beitrag werden zunächst die Wurzeln und Probleme des noch jungen Forschungsgebiets „Pflanzenkohle“ erläutert. Im Anschluss werden eigene Schlüssel-Ergebnisse vorgestellt, die eine spannende Basis für weitere Entwicklungen liefern.
Mitkompostiertes Holzhäcksel-Biochar (German Charcoal GmbH) zeigte eine überraschend starke Nitratbindung. Ein beachtlicher Teil des Nitrats war so stark in den mitkompostierten Biochar-Partikeln gebunden, dass er mit klassischen Methoden nicht annähernd vollständig extrahiert werden konnte; die Partikelgröße spielte dabei keine Rolle. Durch wiederholtes Extrahieren mit Wasser und 2M KCl wurden bis zu 5000 mg Nitrat-N pro kg Kohle abgelöst. Die Kompostierung veränderte durch die Nährstoffbindung („Beladung“) die Eigenschaften des Biochars, sodass dieses in Gefäßversuchen das Pflanzenwachstum bei Nährstoffmangel auf 300% der Kontrolle steigerte. War die Nährstoffversorgung bereits gut, fiel der fördernde Effekt geringer aus. Wurde die gleiche, nicht zuvor mitkompostierte, „pure“ Pflanzenkohle eingesetzt, waren eher wachstums-reduzierende oder neutrale Effekte zu beobachten. Die „Umweltkosten“ der Biomasse-Produktion, wie Nitratauswaschung und Lachgas-emissionen, wurden sowohl durch unbehandelte wie auch mitkompostierte Pflanzenkohle vermindert.
Die erzielten Ergebnisse legen nahe, dass Biochars aktiv Nitrat aufnehmen können („capture“); der Mechanismus bedarf dringend der Klärung, um ihn im Hinblick auf verschiedene Verwendungszwecke der Kohle optimieren zu können („designer biochar“). „Nitrate capture“ könnte an der häufig beobachteten Reduktion von Lachgas-Emissionen durch Biochar beteiligt sein; der Mechanismus könnte erklären, warum sich der Einsatz von Biochar im Viehstall bzw. in der Güllebehandlung zunehmender Beliebtheit erfreut.
| Copyright: | © HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst - Fakultät Ressourcenmanagement | |
| Quelle: | 75. Symposium 2014 (Oktober 2014) | |
| Seiten: | 22 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 0,00 | |
| Autor: | Prof. Dr. Claudia Kammann  | |
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