Komposteinsatz im Ackerbau Anwendung - Wirkung - Risiken

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1 Institut für Pflanzenernährung, Gießen Komposteinsatz im Ackerbau Anwendung - Wirkung - Risiken Diedrich Steffens Justus-Liebig-Universität Institut für Pflanzenernährung, IFZ Research Center for BioSystems, Land Use and Nutrition Heinrich-Buff-Ring 26-32, Gießen

2 Einleitung Weltweit betrachtet ist auf der einen Seite die Unterversorgung der Böden (P-Mangel) und auf der anderen Seite die Überversorgung der Böden (Eutrophierung der Gewässer durch Oberfächenabfluß) ein großes Problem. Das zentrale Problem ist aber die starke Limitierung der abbauwürdigen Phosphorlagerstätten!!

3 Strategien für eine effiziente Nutzung von Pflanzennährstoffen Nährstoffeffizienz Kreislaufwirtschaft

4 Justus von Liebig erkannte bereits vor 150 Jahren das Prinzip der Kreislaufwirtschaft zur Förderung und Stabilisierung der Bodenfruchtbarkeit

5 Alle Grundbesitzer eines großen Landes sollten für diesen Zweck zu einer Gesellschaft zusammentreten, um mit vereinigten Mitteln Anstalten zur Aufsammlung der menschlichen und tierischen Ausleerungen zu begründen, und ihre Überführungen in eine verwendbare Form zu bewerkstelligen. Alle Knochen, Ruß, Asche, ausgelaugt und unausgelaugt, das Blut der Tiere, und Abfälle aller Art sollten in diesen Anstalten gesammelt und von eigenen Beamten für die Verwendung zubereitet werden".

6 Warum Kompostierung von organischen Abfällen in Deutschland ca. 30 % der Abfälle bestehen aus organischen Stoffen Deponietechnik ist problematisch und sehr teuer durch anaerober Abbau von org. Abfällen entsteht Methan Kreislaufwirtschaftsgesetz; Abfallgesetz Recycling von Wertstoffen

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10 Einfluß von Biokompost auf die Aggregatstabilität der Oberböden von 4 Standorten Ende Juli 1994, Angaben in ml H 2 O/10 min Standort Variante Mittelwert Relativ, % Nmin BAK1 Nmin BAK2 Nmin GD 5% 124

11 Schwermetallkonzentrationen von Sekundärrohstoffdüngern Dünger Cd Cr Cu Ni Pb Zn mg/kg TM Biok. 0, KS 5, Hühnerk. 0,5 45 2, FK.-mehl 0,06 2,4 91 BioAbfV. 1, AbfKlärV

12 Mineralstoffkonzentrationen von Sekundärrohstoffdüngern Dünger N P K Mg Ca S % der TM Biok. 1,3 0,3 1,4 0,6 3,0 0,30 KS 2,9 2,6 0,1 0,6 5,7 Hühnerk. 5,1 1,6 2,9 0,6 3,3 FK.-mehl 1,5 5,0 0,3 0,3 14,4 Stallmist 0,5 0,1 0,5 0,1 0,4

13 Gegenüberstellung von Nährstoffimporten durch Bioabfallkompostgabe (30t TS/ha) und Nährstoffexporten durch verschiedene 3jährige Fruchtfolgen kg ha Import BAK Export F1 Export F Stickstoff Phosphat Kalium BAK: Biokompost 30t TS ha -1 pro 3 Jahre F1: Fruchtfolge 1, Körnerraps (40 dt Korn ha -1 ) Winterweizen (80 dt Korn ha -1 ) Wintergerste (70 dt Korn ha -1 ) F2: Fruchtfolge 2, Zuckerrüben (650 dt Rüben ha -1 ) Winterweizen (80 dt Korn ha -1 ) Wintergerste (70 dt Korn ha -1 ) Nur Korn und Rüben werden als Erntegut abgefahren

14 Einfluss von Bioabfallkompostdüngung auf das CAL-extrahierbare Phosphat und Kalium sowie den ph-wert im Oberboden (0-30 cm). Angaben nach Steffens und Jahn-Deesbach, Variante mg P/100 g mg K/100 g ph-wert K0N0 (Kontrolle) 3,7 8,2 5,09 K0N1 3,8 7,9 5,11 K1N0 4,5* 10,8* 5,36* K1N1 4,7* 11,0* 5,41* K2N0 5,4* 13,1* 5,73* K2N1 6,2* 14,3* 5,73* * = signifikanter Unterschied zur K0N0 Variante, P 5% K1: 8 u. 25 t Bioabfallkompost in 3 Jahren K2: 16 u. 50 t Bioabfallkompost in 3 Jahren N1: Mineralische N-Düngung mit KAS Fruchtfolge: Kartoffel, WW, WG

15 Wirkung von Bioabfallkompost zur Saatbeet Bereitung auf das Wachstum von Gras. Copyright: Dr. M. Peter

16 Einfluss von Bioabfallkompostdüngung auf den Kartoffelertrag.Feldversuch auf einem Alluvium in Gießen Angaben nach Steffens und Jahn-Deesbach K0N0 (Kontrolle) * K0N1 K1N0 K1N1 K2N0 K2N1 * = signifikanter Unterschied zur K0N0 Variante, P 5%, GD 60 dt/ha K1: 8 t Bioabfallkompost in 3 Jahren K2: 16 t Bioabfallkompost in 3 Jahren N1: 80 kg N/ha als KAS, Fruchtfolge: Kartoffel, WW, WG

17 70 60 Einfluss von Bioabfallkompostdüngung auf den Weizenertrag Feldversuch auf einem Alluvium in Gießen Angaben in dt Korn/ha nach Steffens und Jahn-Deesbach, * * * * K0N0 (Kontrolle) K0N1 K1N0 K1N1 K2N0 K2N1 = signifikanter Unterschied zur K0N0 Variante, GD 5% = 7 K1: 8 u. 25 t Bioabfallkompost K2: 16 u. 50 t Bioabfallkompost N1: 120 kg N/ha als KAS Fruchtfolge: Kartoffel, WW.

18 Rüben- und Blattertrag der Zuckerrübe in Abhängigkeit der Kompostdüngung im Mittel von 6 Standorten (Asche 1997) dt TM ha Kontrolle BAK2 BAK1 Nmin Rübe Blatt

19 Bereinigter Zuckerertrag der Zuckerrübe in Abhängigkeit der Kompostdüngung, im Mittel von 6 Standorten (Asche 1997) dt/ha Kontrolle BAK1 BAK2 Nmin BAK1 Nmin BAK2 Nmin

20 Nachwirkung von 1993 appliziertem Bioabfallkompost (30 t TS/ha) auf den Kornertrag von Wintergerste im Jahr 1995, in dt/ha dt/ha Kontrolle min. N Kompost Kompost + min. N

21 Organische N-Fraktionen in Biokomposten Angaben in Prozent bezogen auf den Kompost-Nt- Gehalt (Asche u. Steffens, 1995) Frischkompost Fertigkompost Rest-N 35% Alpha- Amino-N 14% Amid-N 17% Rest-N 30% Alpha- Amino-N 13% Amid-N 17% Hetrozyklischer-N 28% Verlust 6% Hetrozyklischer-N 34% Verlust 6%

22 CaCl 2 extrahierbarer N und C von 20 Frisch- und den entsprechenden 20 Fertigkomposten (Mittelwerte) mg/kg TS NH4-N NO3-N Norg-N Corg-C Frischkomposte Fertigkomposte

23 N und C sowie Zellulose-C und Lignin-C Konzentrationen von 20 Frisch- und den entsprechenden Fertigkomposten (Mittelwerte) % N u. C Frischkompost Fertigkompost 5 0 Nt Ct Zellulose C Lignin

24 Verlauf des mineralischen N in der Inkubation im Mittel von 20 Frisch- und den entsprechenden Fertigkomposten und der Kontrolle mg Nmin/kg Boden Tage der Inkubation Kontrolle Frischkompost Fertigkompost

25 Netto N Mineralisation in % des Nt-Gehaltes der Komposte im Durchschnitt von 20 Frisch- und 20 Fertigkomposten nach 196 tägiger Inkubation auf zwei Standorten Frischkompost Fertigkompost Standort Parabraunerde ph 6,6 Sandboden ph 6,4 Parabraunerde Minimum -4,1-0,1 4,9 2,9 Durchschnitt 7,2 6,0 8,5 6,6 Maximum 14,6 11,1 12,3 13,1 Sandboden

26 Relative N Mineralisation im 98 tägigem Inkubationsversuch in Abh. von Lignin- und Kompostzugabe sowie einer zuvor im Feld durchgeführten min. N-Düngung sowie einer min. N- plus Bioabfallkompostdüngung % Kontrolle +5% Lignin Kompost + 5% Lignin min. N-Düngung (40) min.n-düngung + Kompost (45,7 mg Nmin/kg Bd.)

27 Einfluss von Bioabfallkompostdüngung auf die Nmin Gehalte im Spätherbst. Feldversuch auf einem Alluvium in Gießen Angaben in kg N/ha in 0 90 cm Bodentiefe nach Steffens und Jahn-Deesbach * K0N0 (Kontrolle) K0N1 K1N0 K1N1 K2N0 K2N1 * = signifikanter Unterschied zur K0N0 Variante, K1: 8 zu Kartofel u. 25 t Bioabfallkompost/ha zu Winterweizen K2: 16 zu Kartoffel u. 50 t Bioabfallkompost /ha zu Winterweizen N1: 80 kg N zu Kartoffel u. 120 kg N/ha zu Winterweizen als KAS Fruchtfolge: Kartoffel, WW.

28 kg N ha Einfluß von BAK verschiedener Reifegrade,welche im Frühjahr 1993 und im Spätsommer 1995 appliziert wurden, auf die niedermolekulare N-Fraktion (Norg) in 0-0,3 m Bodentiefe im Durchschnitt von 6 Standorten, Frühjahr * * 30 Kontrolle Kontrolle BAK 1 BAK 2 Nmin BAK 1 Nmin BAK 2 Nmin * signifikant zur Kontrolle

29 Einfluss von Bioabfallkompostdüngung auf die EUF Norg Gehalte im Spätherbst. Feldversuch auf einem Alluvium in Gießen Angaben in kg N/ha in 0 30 cm Bodentiefe nach Steffens und Jahn-Deesbach K0N0 (Kontrolle) a a a a a K0N1 K1N0 K1N1 K2N0 K2N1 a = signifikanter Unterschied zur K0N0 Variante, K1: 8 zu Kartofel u. 25 t Bioabfallkompost/ha zu Winterweizen K2: 16 zu Kartoffel u. 50 t Bioabfallkompost /ha zu Winterweizen N1: 80 kg N zu Kartoffel u. 120 kg N/ha zu Winterweizen als KAS Fruchtfolge: Kartoffel, WW, WG

30 Fazit: Bioabfallkomposte haben eine deutliche N- Wirkung, aber auch auf P und K. Durch mehrfache Anwendung von Komposten steigt das Potenzial der N-Nachlieferung; es kann zu N Mineralisation Schüben kommen. Die Untersuchung der mit Kompost gedüngten Böden auf die Norg - und auch auf die Corg Fraktion bestimmt mit EUF oder CaCl 2 gibt Informationen zur N-Nachlieferung der Böden. Norg-Fraktion in N-Düngerempfehlung einbeziehen; das spart Geld! Copyright: Dr. M. Peter

31 Mitarbeiter im Projekt Dr. Eckhard Asche Hein Pape Stefan Schmidt Roland Pfanschilling Mitarbeiter der Weilburger Grenze

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!