Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Kompoststickstoff wird im Boden zum Teil direkt mineralisiert, so dass er den Pflanzen unmittelbar zur Verf\u00fcgung steht. Er wird aber auch in die Humusdynamik einbezogen und in verschiedene Fraktionen der organischen Bodensubstanz unterschiedlicher Abbauresistenzen transformiert. Dabei kommt es zu bereits von verschiedenen Autoren in Versuchen mit sehr hohen Aufwandmengen festgestellten N-Akkumulationen im Boden. Die Verteilung des Stickstoffs auf einzelne Humusfraktionen und deren Stabilit\u00e4ten sind bisher nicht bekannt. Seine Verf\u00fcgbarkeiten, die Nachlieferbarkeit und damit auch die Einsatzm\u00f6glichkeit des Kompostes in der Landwirtschaft sind nicht sicher kalkulierbar. Es war deshalb das Ziel, die kurz- und langfristigen Stickstoffwirkung der Kompostgaben im Zusammenhang mit N-Pools im Boden zu ermitteln, so dass insbesondere im Hinblick auf die D\u00fcngemittelaufbringungsverordnung eine h\u00f6here Anwendungssicherheit gegeben ist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUmsatz, Festlegung und Mineralisation von 15N- markiertem Biokompost-N sollten in verschiedenen Sub-straten und unterschiedlichen Aufbringungsmengen verfolgt werden. In einem mehrj\u00e4hrigen Feldversuch auf einer landwirtschaftlich genutzten Fl\u00e4che wurde mit praxisgerechten Kompostgaben 15N mit dem Biokompost eingebracht. Die Versuchsfl\u00e4che wurde bodenkundlich charakterisiert und der N-min-Gehalt im Boden und Sickerwasser bestimmt. Parallel dazu wurde in einem mehrj\u00e4hrigen Gef\u00e4\u00dfversuch der Einfluss verschiedener Bodenmaterialien auf die Umwandlungsprozesse des Kompost-N ermittelt. In einem Klimakammerversuch wird die 15N- Aufnahme von Pflanzen in Abh\u00e4ngigkeit von der 15N-Mineralisation im Boden untersucht. Bestimmungen der Biomasseproduktion, N- und 15N-Messungen von Boden-, Pflanzen- und Sickerwasserproben erm\u00f6glichen eine Bilanz des Kompoststickstoffs. \u00dcber Fraktionierung der Bodenproben und Verfolgen des15N-Verbleibs sollte versucht werden, die N-speichernden Humuspools, die bei Kompostwirtschaft im Boden gebildet werden, zu isolieren und bez\u00fcglich ihrer biologischen Halb-wertszeiten zu charakterisieren. Die Abbaustabilit\u00e4t der einzelnen Pools wird in Brutversuchen ermittelt, so dass Aussagen \u00fcber die Anreicherungsm\u00f6glichkeiten und die Mobilisierung des Kompoststickstoffs im Boden m\u00f6glich werden. Durch gezielte D\u00fcngung und geeignete ackerbauliche Ma\u00dfnahmen kann dann der N-Bedarf der Pflanzen mit der Stickstoffnachlieferung harmonisiert werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die im Rahmen dieses Projektes hergestellten Komposte haben einen durchschnittlichen N-Gehalt von 1,2 % des Trockengewichts. Sie entsprechen durchschnittlichen Biokomposten. <\/p>\n
Auswirkungen der Kompostanwendung auf die Biomasseproduktion:
\nSowohl im Feldversuch (1996 und 1997), als auch in den Gef\u00e4\u00dfversuchen bewirkten Kompostanwendungen h\u00f6here Biomasseproduktionen. Im Gef\u00e4\u00dfversuch konnte eine deutliche Substratabh\u00e4ngigkeit festgestellt werden. Bei den humus- und stickstoffarmen Materialien (Lehm, Bt) wurde bereits bei einmaliger Kompostanwendung ein wesentlicher D\u00fcngeeffekt beobachtet. In den n\u00e4hrstoffreicheren B\u00f6den (Klei, Ah) wurde auch bodeneigener Stickstoff in hohem Ma\u00df mineralisiert, so dass Kompoststickstoff erst nach der zweiten Anwendung die Biomasseproduktion beeinflusste. Aufwandmengen von 300 kg N\/ha, wie sie f\u00fcr Meliorationsma\u00dfnahmen \u00fcblich sind, f\u00fchrten demgegen\u00fcber nach einmaliger Kompostbeaufschlagung unabh\u00e4ngig vom Bodenmaterial zu h\u00f6heren Ernteertr\u00e4gen. Die Pflanzen auf allen Substratvarianten wiesen in der Trockensubstanz einheitlich 0,9 bis 1% Stickstoff auf. Der pflanzenverf\u00fcgbar freigesetzte Stickstoff wurde demnach f\u00fcr eine h\u00f6here Biomasseproduktion genutzt, wobei substratabh\u00e4ngig entweder der Stickstoff aus dem Bodenhumus oder dem Kompost zur Verf\u00fcgung stand. (Tabelle 1).<\/p>\n
Ver\u00e4nderungen der N- Gehalte im Boden bei Kompostanwendung:
\nDie kompostbehandelten Parzellen des Feldversuches enthielten 1995 mehr Stickstoff als die Kontrollparzellen. \u00c4hnliche Verh\u00e4ltnisse konnten f\u00fcr 1996 nicht festgestellt werden. Hier waren die N- Gesamtgehalte f\u00fcr alle Parzellen nahezu gleich. Mit einer D\u00fcngung entsprechend 50 kg N\/ha war die Kompostmenge offensichtlich zu gering, um signifikante Ver\u00e4nderungen in dem humusreichen Boden zu bewirken. Analog dazu f\u00fchrte die einmalige Kompostanwendung im Gef\u00e4\u00dfversuch bei den humusreichen Bodenmaterialien nur zu gering erh\u00f6hten Stickstoffgesamtgehalten. N-arme Bodenmaterialien erfuhren durch die gleiche Kompostanwendung eine deutlich messbare Zunahme ihrer Stickstoffgehalte. Bei einer h\u00f6heren N-D\u00fcngung entsprechend 300 kg\/ha konnte auch ein proportionaler Anstieg der N-Gesamtgehalte gemessen werden. Mit 0,093, bzw. 0,114 % der Trockensubstanz erreichten dabei die humusarmen B\u00f6den Lehm und Bt N-Gehalte, die denen typischer Ackerb\u00f6den (Variante Ah; 0,113 %) entsprechen, so dass in bezug auf den N-Gehalt die Melioration mit Kompost erfolgreich verlief (Tabelle 2).<\/p>\n
Ver\u00e4nderungen der 15N-Gehalte im Boden:
\nInfolge der Kompostanwendung konnten f\u00fcr die Jahre 1995 und 1996 gestiegene 15N-Gehalte im Boden festgestellt werden. Im Verlauf der Vegetationsperiode nahm dieser Gehalt in beiden Jahren zum Jahresende hin ab. Dies ist neben dem Stickstoffentzug durch die Pflanzen auf eine Verlagerung des mineralisierten Stickstoffs in tiefere Schichten bzw. seiner vollst\u00e4ndigen Auswaschung in das Grundwasser zur\u00fcckzuf\u00fchren. In 15-30 cm Tiefe konnten in dem Boden der Kompostparzellen gegen\u00fcber den Kontrollparzellen vor allem 1996 h\u00f6here 15N-Gehalte gemessen werden. Im Gef\u00e4\u00dfversuch wurden in den mit Ackerb\u00f6den vergleichbaren Substraten (Ah und Klei) zum Ende der Vegetationsperiode h\u00f6here 15N-Gehalte festgestellt, da bei der gew\u00e4hlten Versuchsanordnung das Versickern von N-haltigem Bodenwasser verhindert wurde. Die Materialien Lehm und Bt mit geringen Ausgangsgehalten an organischer Substanz enthielten naturgem\u00e4\u00df wesentlich h\u00f6here 15N-Gehalte. Der Kompost stellte die haupts\u00e4chliche Stickstoffquelle dar. Die D\u00fcngung mit 300 kg N\/ha f\u00fchrte in allen vier eingesetzten Bodenmaterialien zu einem deutlichen 15N-Anstieg (Tabelle 3).<\/p>\n
Ver\u00e4nderungen der 15N-Gehalte in den Pflanzen und Stickstofftransfer Kompost-Pflanze:
\nDer 15N-Gehalt aller Pflanzen, die auf mit Kompost behandelten B\u00f6den wuchsen, lag deutlich \u00fcber dem der Kontrollpflanzen. Unter Feldversuchsbedingungen waren dabei zwischen den Jahren 1995 und 1996 nur geringe Unterschiede feststellbar. Im Gef\u00e4\u00dfversuch zeigten sich demgegen\u00fcber starke Unterschiede, sowohl abh\u00e4ngig vom Bodenmaterial als auch von der eingesetzten Kompostmenge. Generell f\u00fchrte eine Steigerung der Kompostmenge zu einem entsprechend h\u00f6heren 15N-Anteil in den Pflanzen. Das hei\u00dft, dass mit der H\u00f6he der Kompostgabe proportional mehr Kompoststickstoff mineralisiert und somit pflan-zenverf\u00fcgbar wird.
\nIm Feldversuch wurde unter Einbeziehung der produzierten Biomasse f\u00fcr 1995 ermittelt, dass 5,3 % des aufgebrachten Kompoststickstoffes von den Pflanzen aufgenommen wurde. Der gleiche Wert konnte f\u00fcr das Jahr 1996 errechnet werden. In den Varianten der Gef\u00e4\u00dfversuche wurden mit durchschnittlich 13% wesentlich gr\u00f6\u00dfere Werte ermittelt. Das ist offensichtlich darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass der Verlust von mineralischem Stickstoff \u00fcber das Bodensickerwasser verhindert wurde.
\nAuff\u00e4llig ist der unterschiedliche N-Entzug durch die Pflanzen mit steigendem Angebot an Kompoststickstoff im Gef\u00e4\u00dfversuch. Aus dem sehr humusreichen Kleimaterial wurden bei einer Kompostgabe von entsprechend 100 kg N\/ha, 12.7 % des 15N entzogen, w\u00e4hrend bei einer Gabe von 300 kg\/ha nur 10% des Kompoststickstoffs von den Pflanzen aufgenommen wurden. Der Kompoststickstoff wird bei hohen Aufwandmengen offensichtlich \u00fcberproportional im Bodenhumus festgelegt, da der Ernteertrag gegen\u00fcber der kleineren Kompostgabe nur geringf\u00fcgig erh\u00f6ht war. Anders war die Kompostwirkung bei dem lehmigen Substrat mit dem geringsten Humusgehalt. Die Pflanzen entzogen dem Boden bei Kompostgaben entsprechend 100 kg N\/ha 13,5% N und bei 300 kg N\/ha 14,7% Stickstoff. \u00c4hnliche von der Aufwandmenge abh\u00e4ngige Unterschiede in der Nutzung des Kompoststickstoffes bestanden in der Variante Bt (100 kg N\/ha: 11,5%; 300 kg N\/ha: 13 %). Kompost eignet sich demnach auch in bezug auf den pflanzlichen Stickstoffbedarf f\u00fcr die Melioration n\u00e4hrstoffarmer B\u00f6den (Tabellen 4 und 5).<\/p>\n
Anreicherung von Kompoststickstoff im Boden:
\nIm Feldversuch stieg im Jahr 1995 die 15N-Menge infolge der Aufbringung von Kompost auf 8,07 mg\/kg Boden an. Im Verlauf der Vegetationsperiode sank dieser Wert wieder auf 5,59 mg\/kg Boden ab. In der Vegetationsperiode 1996 wurden unmittelbar nach Kompostaufbringung 9,46 mg 15N\/kg Boden ermittelt. Dieser Wert sank im Verlauf der Vegetationsperiode auf 6, 89 mg 15N\/kg Boden. Am Ende beider Jahre wurden in den Kontrollparzellen 5,45 mg 15N\/kg Boden (1995), bzw. 6,51 mg 15N\/kg Boden (1996) gefunden. Daraus geht hervor, dass jeweils am Jahresende 0,14 mg 15N (1995), bzw. 0,36 mg 15N\/kg Bo-den (1996) gefunden wurde. Zum Erntezeitpunkt 1995 verblieben 63 %, zum Jahresende 24 % des aufgebrachten Kompoststickstoffes im Boden. 1996 wurden zu diesen Zeitpunkten 89 %, bzw. 41 % des Kompoststickstoffes im Boden wiedergefunden. Demzufolge verblieb nach der zweiten Kompostanwendung mehr Kompost-N im Boden als nach der ersten Anwendung. Die ermittelten Werte wiesen jedoch einen hohen Schwankungsbereich auf, so dass hier keine gesicherten Aussagen \u00fcber eine langfristige Anreicherung von Kompoststickstoff im Boden getroffen werden k\u00f6nnen (siehe auch Abb. 1). Weiterhin zeigen diese Werte, dass ca. 60-70 % des aufgebrachten Kompoststickstoffes letztlich \u00fcber das Sickerwasser ausgewaschen werden. Die N-Verluste liegen dabei etwas unterhalb derjenigen, die bei konventionellen Bewirtschaftungsma\u00dfnahmen auftreten. Im Gef\u00e4\u00dfversuch befanden sich zum Erntezeitpunkt bei D\u00fcngung entsprechend 100 kg N\/ha durchschnittlich 79 %, bei Aufwandmengen entsprechend 300 kg N\/ha 85 % des Kompoststickstoffes im Boden. Gro\u00dfe Aufwandmengen f\u00fchren also zu einer h\u00f6heren Festlegung von Kompoststickstoff im Bodenhumus.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bei praxisgerechten Aufwandmengen f\u00fcr Kompost, wie sie der D\u00fcngemittelaufbringungsverordnung entsprechen, wurde unter den gew\u00e4hlten Versuchsbedingungen keine signifikante Anreicherung von Kompoststickstoff im Boden festgestellt. Der Komposteinsatz f\u00fchrte offensichtlich zu einer Erh\u00f6hung der biologischen Bodenaktivit\u00e4t, so dass vermehrt einige Humusfraktionen mineralisiert wurden, daf\u00fcr wurde ein Teil des Kompoststickstoffs in den Bodenhumus eingebaut. Das Umsatzgleichgewicht der organischen Substanz im Boden wurde verschoben. Der Zeitraum bis zur Einstellung eines neuen Gleichgewichtes soll ermittelt werden. Untersuchungen der einzelnen Humusfraktionen auf Abbaustabilit\u00e4t sollen zeigen, wie sich der Stickstoff langfristig im Boden verh\u00e4lt.
\nBei stark erh\u00f6hter Kompostgabe wurde auch proportional mehr Stickstoff im Bodenhumus deponiert. Hier ist mit der Entstehung eines Stickstoffpools im Boden zu rechnen. F\u00fcr den praktischen Einsatz von Biokompost ist es deshalb interessant, unter welchen Bedingungen gegebenenfalls gr\u00f6\u00dfere Stickstoffmengen wieder mineralisiert werden und das Grundwasser belasten k\u00f6nnen. Daf\u00fcr muss die Struktur und die Stabilit\u00e4t des neu gebildeten Bodenhumus im Brutversuch an Bodenproben und -Fraktionen des weitergef\u00fchrten Gef\u00e4\u00dfversuches untersucht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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