1 Bodendegradation 2 C-Sequestrierung 3 Terra Preta 4 Biochar 5 Ausblick Böden als wertvolle Resource für nachhaltige Land- und Energienutzung
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- Eike Martin
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1 1 Bodendegradation 2 C-Sequestrierung 3 Terra Preta 4 Biochar 5 Ausblick Böden als wertvolle Resource für nachhaltige Land- und Energienutzung Bruno Glaser Abteilung Bodenphysik, Universität Bayreuth Bruno.glaser@uni-bayreuth.de
2 Globales Problem: Bodendegradation > 25% soil loss > 50% soil loss Kein Kontinent ohne Bodendegradation 1.2 Mrd. ha weltweit betroffen (v.a. Asien und Afrika) (World Resources Institute 1990)
3 Ursachen der Bodendegradation Verstärkung durch intensive Nutzung 30% 7% 35% 28% 4% (World Resources Institute 1990)
4 Prozesse der Bodendegradation Humusschwund 5,4 Pg C fossil fuel 1,7 Pg C Böden (World Resources Institute 1990)
5 Kontinuierliche Nutzung = Übernutzung Chernozem (Prairie) 65 a kultiviert Ferralsol (Savanne) 6 a kultiviert OC [Mg ha -1 (0-20 cm)] TOC MRT 98 a 144 a Min. ass.-c POM-C Native Agriculture 55 a OC [Mg ha -1 (0-20 cm)] TOC MRT 11 a Min. ass.-c Rascher Humusschwund 15 a POM-C Native Agrigulture 0.5 a (Tiessen et al. 1994)
6 Humus als Management-Tool Sq = f(awc, OBS, R d, KAK, Ton) t Vielversprechende nachhaltige Management-Option: Humus-Management (C-Sequestrierung) C-Sequestrierung ist der Netto-Transfer von CO 2 aus der Atmosphäre in einen langfristigen C-Pool durch biotische und abiotische Prozesse (Lal 1996)
7 Warum C-Sequestrierung? Ökologie: Erhöhung des Humusgehaltes und Bodenfruchtbarkeit Kompensation der fossilen CO 2 -Emissionen Ökonomie: Höheres Produktionspotenzial fruchtbarerer Böden Emissionshandel > 10 US$ Mg -1 => Win-Win-Strategie => Aber: C C (Lal 2004)
8 Empfohlene Management-Maßnahmen Rekultivierung degradierter Flächen Minimum Tillage Bodenbedeckung (Cover crops, Mulch) Kompost, Gründüngung => C-Sequestrierung kg ha -1 a -1 => Global: 0,9 Pg C a -1 => Nachteil: Stabilität unbekannt (Lal 2004)
9 Potenzielle C-Sequestrierung in Böden (billion tons C) (Lal 2004)
10 Terra Preta: 2000 Jahre altes Bodenexperiment Terra Preta Ferralsol Mosaikartiges Auftreten v.a. in Amazonien ha (Mittel 20 ha) Nachhaltig fruchtbar Humusreich Artefakte (Tonscherben, Knochen, Urnen) Holzkohle Alte Siedlungsböden, stabil und fruchtbar Glaser et al. (2001); Glaser (2007)
11 1 Bodendegradation 2 C-Sequestrierung 3 Terra Preta 4 Biochar 5 Ausblick Terra Preta Verbreitung
12 Geheimnis der Terra Preta TOC BC [Mg ha -1 m -1 ] ,7 Glaser et al. (2001) 50 0 Terra Preta 70 Ferralsol Bio-Char Organische Abfälle Knochen Exkremente
13 Was ist Biochar? (H/C)a Hedges et al (2000), modifiziert) Herkunft: Unvollständige Verbrennung von Biomasse Struktur: Kondensierte Aromaten Funktionelle Gruppen Schmidt und Noack (2000)
14 Interaktion mit der Mineralphase < 2.0 g cm -3 Kohlepartikel counts C O A Fe Mg Si P C ounts kev Biochar z.t. oxidiert Ca C O Na AlSi kev g cm -3 Glaser et al. (2002)
15 Biochar Ökologie I Zech et al. (1990) Cation Exchange Capacity (mmol c kg -1 ) DS ACU LG HAT Other Anthrosols (Sombroek et al., 1993) Anthrosols r 2 =0.784 CEC=8.60C-18.6 Organic Carbon (mg g -1 ) Adjacent Soils r 2 =0.909 CEC=2.81C Lehmann et al (2006) KAK(OBS) = f(bc,t) KAK(BC) = 3 * KAK(OBS)
16 Biochar Ökologie II BC Gehalt [% des Afangs-BC-Gehaltes] MRT 1700 a Boden + BC (steril) Boden + BC 20 Boden + BC (Glucose) 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Inkubationszeit [a] Brodowski (2005) MRT POM 1 4 a MRT OBS a Nur langsamer Abbau Abbau überwiegend mikrobiell Effektive C-Sequestrierung
17 Pflanzenwachstum / Ertrag Ko HK+ HK HK+ NPK NPK Kompost Kompost (Youssaf 2002) Cowpea yield increase relative to control [%] 120 y = x R 2 = Charcoal amendment [Mg ha -1 ] Mbagwu und Piccolo (1997) Lehmann et al. (2003)
18 Bodeneigenschaften ph (H2O) P [mg kg -1 ] CEC [cmolc kg -1 ] F M MF C CF CM CMF 0 0 F M MF C CF CM CMF 0 0 F M MF C CF CM CMF Biochar verbessert Bodenfruchtbarkeit 0 = No treatment F = Fertilizer M = Manure C = Charcoal Lehmann et al. (2003)
19 Weiterführende Literatur Nature, Science, National Geographic, The New Scientist Der Spiegel, Die Presse Arte, BBC, ZDF
20 International Biochar Initiative
21 Biochar Europe (BCE) Forschung Biochar als Thema im 7. RP Europäisches Forschungsnetzwerk Unterstützung und Koordinierung von Projekten Politik Carbon negatives Konzept als C-Kredit Biochar / C-negativ => Copenhagen Alternative zu CCS Implementierung Großflächige Anwendung von Biochar Netzwerk Biochar Datenbank Standardisierung Herstellung, Anwendung, C-Kredite
22 Anwendungsperspektiven Erzeugung fruchtbarer Böden (Terra Preta Nova) Nutzung von Biochar als C-Senke Nutzung von Biomasse als Energie + Biochar (z. B. PYREG) Biochar als technologisches Substrat Foto: C. Steiner Foto: FFTC
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