KLIMZUG-NORD Projekt des Monats Mai 2012

Biokohle und Feldversuche der Landwirtschaftskammer

Auf der Versuchsstation der Landwirtschaftskammer Niedersachsen (LWK) in Hamerstorf laufen die Vorbereitungen für das neue Versuchsjahr. Die Parzellen wurden präzise eingemessen, Wege angelegt und Bodenproben bis zu Tiefen von 90 cm unter Geländeoberkante entnommen. Zur Bestimmung der Nährstoffauswaschung aus dem durchwurzelten Boden wurde Bodenwasser durch Sickerwassersammler aufgefangen und zur Beprobung abgesaugt (Bild 1).

Bild 1: Absaugen der Sickerwassersammler

Die Aussaaten und Pflanzungen von Sommerkulturen wie Teff, Zuckerrüben und Kartoffeln sind in Vorbereitung oder laufen auf Hochtouren. Düngerapplikation von Düngerdepots (CULTAN) sowie Pflegearbeiten in den Kulturen sind erfolgt und laufen weiter. Schon Ende März scheint sich mangels Niederschlag eine zeitige Beregnungssaison mit viel Arbeit für die Mitarbeiter auf der Versuchsstation und die Landwirte in der Region anzukündigen. Die sandigen Böden sind an der Oberfläche stark ausgetrocknet, so dass der aufgebrachter Dünger nicht in Lösung geht und von den Pflanzen nicht aufgenommen werden kann.

Erstmalig untersucht die LWK in diesem Jahr auf den Versuchsflächen ob die Wasserhaltefähigkeit des Bodens und damit die Effizienz der Wassernutzung durch Bodenverbesserer mit einem hohen Gehalt an schwer umsetzbaren Kohlenstoffverbindungen verbessert werden kann. Im November 2011 wurden im Rahmen der Untersuchungen Palaterra, Biokompost und selbst hergestellte VTC-Biokohle (Bild 2) mit vergleichbaren Kohlenstoffmengen gleichmäßig auf den Versuchsparzellen verteilt (Bild 3).

Bild 2: Gärrest und VTC-Biokohle

Bild 3: Verteilung von Bodenhilfsstoffen auf Testparzellen

Die Anwendung von Biokomposten, die als Vergleichsvariante dient,  ist inzwischen schon vielfach untersucht worden. Bei Palaterra handelt es sich um eine spezielle Art der Komposttierung mit Holzkohlezusatz, damit soll die „Terra preta" nachgestellt werden. Die VTC-Biokohle ist eine technisch hergestellte Pflanzenkohle.

Es gibt verschiedene Verfahren der Herstellung von Pflanzenkohle. Bei der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) handelt es sich um ein technisches Verfahren nach dem Prinzip der natürlichen Inkohlung (geochemische Phase). Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit bis hin zum Graphit entstanden unter Sauerstoffabschluss, hohen Temperaturen und Drücken in einem bis zu mehrere Millionen Jahre andauernden Prozess. Bei der HTC wird dieser natürliche Prozess im Wasserbad technisch auf wenige Stunden verkürzt. Die Biomasse wird in einem Druckbehälter während des Prozesses auf bis zu 220°C erhitzt und Drücken von 15-20 bar ausgesetzt. Die daraus entstandene Biokohle ähnelt stark der natürlichen Braunkohle, variiert in ihren Eigenschaften aber stark je nach Prozessbedingungen (Libra et al., 2011).

Bei der Vapothermalen Carbonisierung (VTC) wird die Biomasse in einer Dampfatmosphäre bei ähnlichen Temperaturen und Drücken wie bei HTC produziert. Vorteil ist die bessere Beherrschbarkeit der Reaktionsbedingungen, sowie energieeffizientere Abläufe des Verfahrens. 

Bereits seit über 2500 Jahren nutzen Kulturen in unterschiedlichsten Regionen der Welt die Pflanzenkohle zur nachhaltigen Fruchtbarmachung ihrer Böden. Bekanntestes Beispiel sind die „Indianer Schwarzerden" (Terra Preta) aus dem brasilianischen Amazonasgebiet. Diese Böden weisen trotz ihrer jahrhundertelangen Nutzung und den intensiven Verwitterungsbedingungen in den Tropen bis heute erhöhte Kohlenstoffgehalte und eine erhöhte Fruchtbarkeit gegenüber den ursprünglichen (nicht vom Menschen beeinflussten), sehr nährstoffarmen tropischen Böden auf. Zu den positiven Eigenschaften soll neben zahlreichen Knochenresten und Tonscherben der hohe Holzkohleanteil der organischen Bodensubstanz beigetragen haben. Radiokarbonmessungen deuten darauf hin, dass der kohlebürtige Kohlenstoff in diesen Böden mehrere hunderte bis tausende Jahre alt und damit sehr stabil ist (Glaser et al., 2001).

Nachdem die Pflanzenkohle bis in die Mitte des vergangenen Jahrhunderts weitestgehend in Vergessenheit geraten war, ist das Interesse an den agronomischen Möglichkeiten der Pflanzenkohle in den letzten 20 Jahren stark gestiegen. In wissenschaftlichen Veröffentlichungen wurde über positive Effekte durch die Einbringung von Pflanzenkohle berichtet.

Die Effekte auf das Wasserhaltevermögen auf sandigen Böden werden jetzt in Parzellenversuchen getestet. Die Sommergerste der Sorte Quench wurde Mitte März gedrillt und Sonden zur Messung der Bodenfeuchte eingebaut (Bild 4). Die Wirkung auf Wachstum und Zusatzwasserbedarf der Pflanzen, sowie das Verhalten der Biokohle im Boden sind entscheidende Fragestellungen. Im Hinblick auf die Reduzierung der Treibhausgase werden auch Möglichkeiten erörtert, stabilen Kohlenstoff im Boden anzureichern und der Atmosphäre somit langfristig CO2 zu entziehen.

Bild 4: Einbau der Sonden zur Bodenfeuchtemessung

Kontakt:

Dipl. Geogr. Enno Eiben
TÖB, Nachhaltige Landnutzung, Ländliche Entwicklung 
Landwirtschaftskammer Niedersachsen
enno.eiben@lwk-niedersachsen.de