Anbau spezieller Fruchtarten unter trockenen Bedingungen und Einsatz von Pflanzenkohle (1) - Robin Gürth, Biogut Thiessen Jonas Schulze Niehoff ...
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Anbau spezieller Fruchtarten unter trockenen Bedingungen und Einsatz von Pflanzenkohle (1) Robin Gürth, Biogut Thiessen Jonas Schulze Niehoff, Schleibnitz Urte Grauwinkel, Zukunftsspeisen OG
Projekt Zukunftsspeisen • Fünf Landwirtschaftsbetriebe in Sachsen-Anhalt • Erprobung von klimaangepassten Anbausystemen • Anbau von klimaresilienten „neuen“ Pflanzen • Entwicklung von Lebensmitteln -> wissenschaftliche Betreuung durch die Martin-Luther-Universität Halle/ Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Bereich Bodenbiogeochemie und Humanernährung
Projekt Zukunftsspeisen https://www.youtube.com/results?search_query=zukunftsspeisen
Wissenschaftliche Begleitung
In Zusammenarbeit mit der Universität Halle/ Wittenberg werden folgende
Untersuchungen durchgeführt:
- Analyse des Humusgehaltes, Analyse der Bodenfeuchte und der
nutzbaren Feldkapazität in verschiedenen Tiefen
- Photosytheseleistungen und Klimaresilienz der Pflanzen
- Regelmäßige Bonituren zum Nährstoffmanagement und Beikrautbesatz
- Biomikrobiologische Parameter
- Bestimmung der ernährungsphysiologischen Parameter
Anbau von Hirse und Buchweizen als trockenresistente Arten (2) Robin Gürth, Biogut Thiessen Anbau von Quinoa als trockenresistente Art Jonas Schulze Niehoff
Einsatz von Pflanzenkohle (3) Urte Grauwinkel, Zukunftsspeisen OG Martin-Luther-Universität Halle/Wittenberg , FB Bodenbiogeochemie
Terra Preta- Genese
Tonmineralien (Kaolinit)
Fe und Al-Oxide
Tonscherben
Holzkohle (z.T. 2000 a)
• Nährstoffe
• Humusgehalt
• Humusstabilität
• Cash crops
Nachhaltige Fruchtbarkeit Intelligentes Stoffstrommanagement
Glaser, B. (2007). Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences 362, 187-196.
Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., and Zech, W. (2001). The Terra Preta phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics. Naturwissenschaften 88, 37-41.
Glaser, B., Lehmann, J., and Zech, W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal - a review. Biology and Fertility of Soils 35, 219-230.
Pflanzenkohle- was ist das?
• Herkunft: aus Pflanzenresten/ Holzkohle
Pyrolyse 350-1000 °C unter Sauerstoffabschluß
• Eigenschaften:
Porös, kondensierte Aromate, funktionelle Gruppen
• Erhöht KAK
⇒ Wirkt als C-Senke
⇒ Wasserspeicher
⇒ Futter für Mikroben
Glaser, B. (2007). Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences 362, 187-196.
Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., and Zech, W. (2001). The Terra Preta phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics. Naturwissenschaften 88, 37-41.
Glaser, B., Lehmann, J., and Zech, W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal - a review. Biology and Fertility of Soils 35, 219-230.
Pflanzenkohle- was ist das?
Metastudie mit 5762 wissenschaftlichen Arbeiten:
Ertragssteigerung um 10% (Jeffrey et. al. 2011)
Steigerung der mikrobiellen Biomasse um 25%, aber nicht deren
Aktivität (Zhout, 2017)
Langsamer Abbau von Pflanzenkohle (6% in 8 Jahren), Zunahme
des Humusgehaltes um ca. 60% (Lui, 2016)
Reduktion der Nitratauswaschung bis zu 80%,
Pflanzenverfügbarer N zeitweilig immobilisiert (Lui 2018)
Senkung der Lachgasemissionen um 40%, CO2-Emissionen um
30% gesenkt (HE 2017)
Wasserspeichervermögen um 20% erhöht (Omondi, 2016)
P-Verfügbarkeit für Pflanzen um 500% erhöht (Glaser 2019),
Reduktion der Aufnahme von Cd und Ni in Pflanzen um 40%
(Peng 2017)
Glaser, B. (2007). Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences 362, 187-196.
Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., and Zech, W. (2001). The Terra Preta phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics. Naturwissenschaften 88, 37-41.
Glaser, B., Lehmann, J., and Zech, W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal - a review. Biology and Fertility of Soils 35, 219-230.
Pflanzenkohle unter Feldbedingungen
(Brandenburg 2009)
C-Sequestion über 4 Jahre
y = 0,041x + 0,8231
2,00 2009
R2 = 0,8247
1,80 2010 y = 0,0083x + 0,9816
1,60 R2 = 0,6704
2011
Relative plant growth
1,40 y = 0,0201x + 0,9459
Li R2 = 0,709
1,20
200 % Wasserhaltevermögen 1,00
80 % höhere Erträge
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0 5 10 15 20 25
Biochar [Mg ha-1]
Liu, J., Schulz, H., Brandl, S., Miehtke, H., Huwe, B., Glaser, B. (2012) Short-term effect of biochar and compost on soil fertility and water status of a Dystric Cambisol in NE Germany under
field conditions. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 175, 698–707. DOI: 10.1002/jpln.201100172.Versuchsanstellung Hirse und Einsatz von Pflanzenkohle Robin Gürth, Biogut Thiessen Urte Grauwinkel, Zukunftsspeisen OG
Versuchsdesign
Versuchsdesign
Vorbereitung der Betriebsmittel Versuchsanlage 2020
Fotos Gürth, 2020Versuchsfragestellungen
- Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf den
Ertrag?
- Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf die
Bodenfeuchte und Wasserhaltekapazität?
- Kann durch die Pflanzenkohle Humus
aufgebaut werden?
- Wie wird das Nährstoffmanagement
Versuch von oben beeinflusst?Versuchsfragestellung:
Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf den Ertrag?
Ertrag (kg/ha)
Feldaufgang/ Jugendentwicklung
Mist mit Kohle
030
025
Rindermist
020
015
Nullparzelle
010
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
Nullparzelle
005
Biomasse Hirse bei Ernte (Rohware gesamt) kg/ha
Rindermist
000 Kornertrag nach Reinigung (kg/ha)
Mist mit Kohle
Gesamtaufgang Reihenaufgang ges BlattstadiumVersuchsfragestellung:
Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf die Bodenfeuchte (%V)?
Kompost+Pflanzenkohle Kompost RispenhirseVersuchsfragestellung:
Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf die nutzbare
Feldkapazität?
100 100
90 90
80 80
70 70
Niederschlag
60 60
nFK[%]
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
30. Mrz. 19. Apr. 9. Mai. 29. Mai. 18. Jun. 8. Jul. 28. Jul. 17. Aug.
Kompost+Pflanzenkohle Kompost RispenhirseVersuchsfragestellung:
Wie wird das Nährstoffmanagement im Boden beeinflusst?
40
35
30
25
20
15
10
5
0
pH P K Mg Mn Cu Zn Na B
2019 Kontrollparzelle Rinderdung Rinderdung mit BCVersuchsfragestellungen
- Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf den
Ertrag? -> ja
- Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf die
Bodenfeuchte? -> Ja
- Kann durch die Pflanzenkohle Humus
aufgebaut werden? -> Bedingt
- Wie wird das Nährstoffmanagement
beeinflusst? -> P, MgFazit Thiessen - Pflanzenkohleanteil in 2021 erhöhen - Längere Aufladezeiten - Einarbeiten in tiefere Schichten - Andere Fruchtart
Versuchsanstellung Quinoa und Einsatz von Pflanzenkohle Jonas Schulze Niehoff Urte Grauwinkel, Zukunftsspeisen OG
55 t/ha
55 t/ ha
Kompost mit 55 t/ ha
55 t/ha Kompost mit
Quinoa 5 t/ ha Kompost mit
Kompost 5 t/ ha
Biokohle und 555 l/ ha EM
Biokohle
555l/ ha EM
55 t/ha
55 t/ ha
55 t/ ha Kompost mit
Kompost mit 55 t/ha
Quinoa Kompost mit 5 t/ ha
5 t/ ha Kompost
555 l/ ha EM Biokohle und
Biokohle
555l/ ha EM
Versuchsdesign
55 t/ha
55 t/ ha
Kompost mit 55 t/ ha
55 t/ha Kompost mit
Wanzleben 5 t/ ha
Biokohle und
Kompost mit
555 l/ ha EM
Kompost
Quinoa
5 t/ ha
Biokohle
555l/ ha EMVersuchsdesign Wanzleben Vorbereitung der Versuchsanlage 2020 Quinoaanbau Betriebsmittel Fotos Grauwinkel, 2020 Foto Schulze Niehoff, 2020
Versuchsfragestellungen
- Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf den
Ertrag?
- Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf die
Bodenfeuchte?
- Kann durch die Pflanzenkohle Humus
aufgebaut werden?
- Wie wird das Nährstoffmanagement
beeinflusst?Versuchsfragestellung:
Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf den Ertrag?
Ertrag (t/ha)
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Kompost mit Kompost mit EM Kompost Kompost mit Quinoa
Biokohle und EM BiokohleVersuchsfragestellung: Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf die Bodenfeuchte (%V)?
Versuchsfragestellung:
Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf die nutzbare
Feldkapazität?
Oberfläche 10- 20 cm
100 100
90 90
80 80
70 70
60 60
nFK [%]
nFK [%]
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
10 20 30 40 50 10 20 30 40 50
20- 30 cm 30- 40 cm
100 100
90 90
80 80
70 70
60
nFK [%]
60
nFK [%]
50 50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0 10 20 30 40 50
10 20 30 40 50
Kompost+Pflanzenkohle+EM Kompost+EM Kompost Kompost+Pflanzenkohle QuinoaVersuchsfragestellung:
Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf die nutzbare
Feldkapazität?
100
90
80
70
60
nFK [%]
50
40
30
20
10
0
26. Mrz. 15. Apr. 5. Mai. 25. Mai. 14. Jun. 4. Jul. 24. Jul. 13. Aug.
Kompost+Pflanzenkohle+EM Kompost+EM Kompost Kompost+Pflanzenkohle QuinoaVersuchsfragestellung:
Welchen Einfluss hat die Pflanzenkohle auf das
Nährstoffmanagement?
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
pH P K Mg Cu Zn Na B
Kompost mit Biokohle und EM Kompost mit EM
Kompost Kompost mit Biokohle
QuinoaVersuchsfragestellungen
- Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf den
Ertrag? -> ja
- Hat die Pflanzenkohle einen Einfluss auf die
Bodenfeuchte? ->ja
- Wurde durch die Pflanzenkohle Humus
aufgebaut? -> nein
- Wie wird das Nährstoffmanagement der Pflanze
beeinflusst? -> P, K, pH, BFazit Einfluss auf die Wirksamkeit der Pflanzenkohle: - Art der Bodenbearbeitung und der Behandlung - Vorbehandlung des Kompostes - Dauer und Menge der Applikation - Abhängigkeit von der Bodenzahl -> Möglichkeit zur CO2-Speicherung im Boden -> Chancen zur Verwertung des Grünschnittes und Aufwertung von Gärresten
Pflanzenkohle und Öko-VO
- Zulassung als
Bodenverbesserer und nicht
als Düngemittel
- Verbände ggf. eigene
Auslegung
- Listung in der FIBL-ListeDanke für die Aufmerksamkeit! Robin Gürth, Biogut Thiessen Urte Grauwinkel, Zukunftsspeisen OG www.zukunftsspeisen.de
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