Untersuchungen zum Einsatz von Biokohle im Landkreis Uelzen

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1 Untersuchungen zum Einsatz von Biokohle im Landkreis Uelzen Dr. Jürgen Grocholl Terra Preta eine Alternative für den Landkreis Hameln-Pyrmont? Workshop am Hochschule Weserbergland, Hameln

2 Gliederung Problemstellung im Landkreis Uelzen: Wassermangel Klimawandel Anpassungsmaßnahme Humusanreicherung Versuche mit Biokohle Versuchsanlage Erste Ergebnisse Rechtlicher Rahmen Bodenschutz Düngemittelrecht

3 Ausgangspunkt: Wassermangel auf Sandböden Hamerstorf, Beregnung (mm) Negative klimatische Wasserbilanz % Relativertrag Weizen Gerste Kartoffeln Mais (ohne 2007) ohne Beregnung reduzierte Beregnung optimale Beregnung Mehrertrag Beregnungsbedürftigkeit Sandböden: geringe Feldkapazität Wasserbedarf für Beregnung, i.d.r. Nutzung von Grundwasser

4 Potenzielle mittlere Beregnungsbedürftigkeit in der Metropolregion H bis 2100 Klimamodell: CLM Quelle: LBEG Hannover 2010: Mittlere Beregnungsbedürftigkeit

5 Humusgehalt und nutzbare Feldkapazität Nutzbare Feldkapazität in Abhängigkeit vom Corg-Gehalt bei Sandböden (modif. n. Bauer u. Black 1992, zit. in Rogasik 2005) Mehr Humus mehr Mittelporen höhere Wasserspeicherung Wassersparender Pflanzenbau / JG

6 Kompostdüngung und Ertrag Kompostdüngungsversuch Boecke (UE, Sandboden), Ertrag, relativ 120 Kompostdüngung 110 ohne RG V, ZR RG V, ZR+K RG V, j. Jahr RG II, ZR+K Versuchsjahre

7 Kompostdüngung und Wasserhaltekapazität Wasserhaltekapazität nach 7 jähriger Kompostdüngung (Kompostdüngungsversuch Boecke, 2001) Mittelwerte Vol % Wasser bei FK, PWP und nfk für die Kompostvarianten pf werte Kompost Schicht Feldkapazität (FK) Permanenter Welkepunkt (PWP) nutzbare Feldkapazität (nfk) ohne Kompost III Kompost (RG V) V Kompost (RG II) IV Kompost (RG V) A B A B A B A B ,6 Untersuchungsergebnisse der Leuphana Universität Lüneburg, Brigitte Urban

8 Versuche mit Biokompost in Süddeutschland Langjährige Versuche mit Komposten aus Bioabfall auf 5 Standorten in Baden- Württemberg führten zu folgenden Schlussfolgerungen: Zusammenfassend belegen die inzwischen langjährigen Versuchsergebnisse, dass regelmäßige Kompostgaben die Erträge bei suboptimalen Bodenbedingungen nachweislich anheben können. [ ] Bei regelmäßiger Kompostanwendung mit Mengen von jährlich 5-10 t/ha TM und einer ergänzenden N-Düngung zwischen 50 und 100 % des Optimums, wurden gegen Ende des Versuchszeitraumes ( ) Ertragssteigerungen von im Mittel 5-10 % erzielt. Die positive Wirkung wird vor allem auf die bodenverbessernde Wirkung (Struktur, Wasserhaushalt, Mikrobiologie) zurückgeführt. Quelle: Kluge et al. 2008

9 Versuchsübersicht Humusanreicherung CULTAN- Düngung Beregnungssteuerung Bodenbearbeitung Sorten Foto: Jens Knieke, Juni 2011

10 Versuchsvarianten Faktor 1:Düngung mit Bodenverbesserungsmittel Var.-Nr. Variante 1 Kontrolle (ohne) 2 Palaterra 3 HTC-Kohle 4 Biokompost (Siedlungsabfall) Faktor 2:Wasserversorgung Var.-Nr. Variante 1 Gering: ohne Beregnung 2 Knapp: reduzierte Beregnung 3 Ausreichend: optimale Beregnung

11 Versuchsanlage Beregnung Ohne Optimal Reduziert Optimal Reduziert Ohne 19,5 m 18m 16,5 m 15m 13,5 m 12m 10,5 m 9m 7,5m 6m 4,5m 3m 1,5m 3m 1,5m 3m 4,5m 6m 7,5m 9m 10,5 m 12m 13,5 m 15m 16,5 m 18m 4,5m 4,5m 4,5m 4,5m 4,5m 4,5m 4,5m 4,5m 19,5 m Kontrolle Palaterra HTC-Kohle Kompost Intensivmessstellen

12 Ausbringung der Bodenverbesserungsmittel Fotos: D. Feistkorn HTC-Kohle Ernte Vorfrucht Winterweizen: Saat Zwischenfrucht Ölrettich: Ölrettich mulchen (Höhe 30 cm): Ausbringung Bodenverb.: 22./ Kompost, Palaterra

13 Geprüfte Stoffe Material ph-wert Trockensubstanz (% TM) Glühverlust / Org. Substanz (%) C/N Verhältnis Salzgehalt (Gew.%TM) Stickstoff N (kg/t TM) Palaterra Kompost HTC-Kohle 7,2 8,1 6,2 43,4 71,7 31,4 49,3 21,8 80, ,04 0,93 4,88 13,8 9,8 18

14 Geprüfte Stoffe: Aufwandmenge Palaterra Kompost HTC-Kohle Aufwandmenge TS (kg/ha) C-Gehalt TS (%) 28,6 12,7 46,5 Aufwandmenge C (kg/ha)

15 Begleituntersuchungen zum Freilandversuch Das Messprogramm: Bodenwasser aus 30 cm Tiefe CO 2 -Emission Bodentemperatursonden in 15 cm Tiefe Vierteljährliche Oberbodenbeprobung (Basalatmung, C org, C mic, N tot, ph, Salzgehalt) Oberboden: schwach schluffiger Sand Unterboden: Reinsand Quelle: Urban, B. und Schmelmer, K.

16 CO 2 -Freisetzung nach Biokohle-Ausbringung Quelle: Schmelmer, K. und Urban, B. (unveröffentlicht)

17 C-Auswaschung nach HTC-Kohle-Applikation Lysimeterversuch (gewachsener Boden) in Klimakammer Quelle: Urban, B. und Schmelmer, K.

18 Versuchsjahr 2012 Sommerbraugerste Sorte Quench Aussaat: Ernte: Düngung (alle Varianten): N mineralisch: 80 kg/ha (+ 40 kg/ha Nmin im Boden) P2O5: 60 kg/ha K2O: 150 kg/ha MgO: 24 kg/ha S: 36 kg/ha Pflanzenschutz: optimal Beregnung: Reduziert: 3 Gaben, 70 mm Optimal: 4 Gaben, 95 mm

19 Kornerträge / Beregnung 90 Ertrag (dt/ha) ,3 53,3 69,6 ohne reduziert optimal Beregnung

20 Kornerträge / Bodenverbesserungsmittel 80 Ertrag (dt/ha) ,1 56,9 55,9 55,7 Kontrolle Palaterra HTC Kompost

21 Stickstoffmengen im Boden, März Nmin (kg/ha) 47, ,8 16,2 24,5 Kontrolle ³ Palaterra ³ HTC ³ Kompost ² Nmin aus Bodenuntersuchung März 2012 Stickstoff durch Bodenverbesserer November 2011 ²n=4 ³ n=3

22 Versuche 2012: Zusammenfassung Im Feldversuch wurden folgende Mengen Bodenverbesserungsmittel ausgebracht: [TM/ha]: 22 t Palaterra, 26 t Kompost, 8,5 t HTC-Kohle [C/ha]: 6,3 t Palaterra, 3,3 t Kompost, 4,0 t HTC-Kohle Die C-Mineralisation war nach Ausbringung der Bodenverbesserungsmittel in allen Fällen gegenüber der Kontrolle deutlich erhöht, in folgender Reihenfolge: HTC-Kohle > Kompost > Palaterra. Mit zunehmender Beregnungsmenge stieg der Ertrag in allen Behandlungsvarianten deutlich an. Alle Bodenverbesserungsmittel führten zu einer leichten, stat. nicht gesicherten Ertragsteigerung im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle. Eine Wechselwirkung Bodenverbesserungsmittel Beregnung bestand nicht. Mit den Bodenverbesserungsmitteln wurde auch Stickstoff ausgebracht, der im Frühjahr zu höheren Nmin-Mengen im Boden im Vergleich zur Kontrolle führte. Vermutlich ist dies die Ursache für die tendenziell höheren Erträge der behandelten Varianten.

23 Bodenschutz Kein Eintrag von Schadstoffen (mineralisch, organisch) in Böden Düngemittel / Bodenhilfsstoffe / weitgehend frei von Schadstoffen Ausgangssubstrat z.b. Schwermetalle (Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Hg, Zn) Produktionsprozess z.b. organische Schadstoffe (PCDD/PCDF, PCB, PAK, AOX) Bodenhilfsstoff / Düngemittel Größte Sorgfalt bei Wahl der Ausgangsstoffe und des Produktionsprozesses

24 Düngemittelrecht Düngemittelverordnung vom : Anhang, Tabelle 7: als Hauptbestandteil für Düngemittel, Bodenhilfsstoffe, Kultursubstrate oder Pflanzenhilfsmittel zulässige Ausgangsstoffe: Kohlen Braunkohle, auch Leonardit, Xylith, nicht als Rückstand aus vorherigen Produktions- oder Verarbeitungsprozessen, Holzkohle aus chemisch unbehandeltem Holz Verwendung: als Ausgangsstoff für Kultursubstrate, als Trägersubstanz in Verbindung mit der Zugabe von Nährstoffen über zugelassene Düngemittel, Xylith, Leonardit auch als Bodenhilfsstoff. Biokohlen haben derzeit keine Zulassung Die Anwendung nicht zugelassener Stoffe ist auch in Versuchen anzeigepflichtig.

25 Fazit Eine regelmäßige Zufuhr organischer Substanz ist insbesondere bei suboptimalen Bodenbedingungen aus pflanzenbaulicher Sicht in vielfacher Hinsicht positiv zu beurteilen. Für den Einsatz von Komposten wird dies durch mehrere Versuche belegt. Für Komposte die unter Zusatz von inerten Kohlenstoffverbindungen (Biokohle, Holzkohle) hergestellt wurden liegen erst wenige Ergebnisse vor. Erste (einjährige) Ergebnisse eines Versuches auf Sandboden zeigten keinen pflanzenbaulichen Vorteil von Palaterra oder HTC-Kohle gegenüber einem Kompost aus Bioabfall. Die einjährigen Ergebnisse lassen jedoch noch keine fundierten Aussagen zu. Inwieweit Komposte mit Zusatz von Biokohle/Holzkohle zur langfristigen C- Sequestrierung im Boden geeignet sind bedarf noch weiterer Klärung. Biokohle hat zur Zeit keine Zulassung als Bestandteil von Düngemitteln oder Bodenhilfsstoffen.

26 Nachhaltige Regionalentwicklung

27 Dieser Vortrag wurde im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes Klimzug-Nord erstellt. Wir danken allen an der Durchführung des Versuches Beteiligten, insbesondere Dominik Feistkorn und den Versuchstechnikern der Versuchsstation Hamerstorf. Weitere Informationen: Menüpunkt: Projekte DLG-AG Bewässerung, JG

28 zitierte Literatur DÜNGEMITTELVERORDNUNG vom 5. Dezember 2012: Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln (Düngemittelverordnung DüMV), BGBl. I S KLUGE, R.; DELLER, B.; FLAIG, H. & REINHOLD, J. (2008): Nachhaltige Kompostanwendung in der Landwirtschaft, Bericht, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Karlsruhe, Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württemberg, 2008 LBEG (2010): Mittlere Beregnungsbedürftigkeit. Modellierung durch das LBEG im Rahmen des Projektes Klimafolgenmanagement in der Metropolregion Hannover Braunschweig Göttingen; zit.in: GeoBerichte 18 des Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie ROGASIK, H. (2005): Humus und Bodenphysik. Vortrag, Humus Informationstag der FAL unter dem Titel " Was Sie schon immer über Humus wissen wollten". ZALF, Müncheberg. SCHMELMER, K., URBAN, B., FEISTKORN, D., GROCHOLL,J. (2012): Zur Wirkung organischer Bodenverbesserer auf Boden und Nutzpflanzen. In: Fricke, K. et al. (Hrsg.): ANS-Tagungsband, ORBIT e.v., Weimar, S. 48. URBAN, B.; SHABAN, M., GROCHOLL, J. (2008): Verwendung von Kompost zur Erhöhung der Wasserhaltefähigkeit von Böden in Nordost-Niedersachsen: Landwirtschaftskammer Niedersachsen,. : No Regret Genug Wasser für die Landwirtschaft?!., 2008, S URBAN, B., GROCHOLL, J., FEISTKORN, D., SCHMELMER, K., PALMU, K. (2012): Zur Wirkung organischer Bodenverbesserer auf Boden und Nutzpflanzen. (Posterbeitrag, ANS-Tagung 2012)