MOE-Fellowship

Kameliya Kancheva

Nutzung von Stall-Abluft zur DĂŒngung von Pflanzen im GewĂ€chshaus - Evaluierung eines neuen Verfahrens

Nutzung von Stall-Abluft zur DĂŒngung von Pflanzen im GewĂ€chshaus - Evaluierung eines Neuen Verfahrens

Zusammenfassung              

Eine der grĂ¶ĂŸten Umweltbedrohungen fĂŒr unseren Planeten ist der Klimawandel. Er wird als große Gefahr fĂŒr das Überleben vieler Arten, Ökosysteme und die Nachhaltigkeit der Tierproduktionssysteme in vielen Teilen der Welt angesehen (Naqvi et al., 2011). Wir können feststellen, dass der Klimawandel seit vielen Jahren Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Forschung und öffentlicher Debatten ist, die bis in die Gegenwart andauern (The Royal Society, 2010). Die Öffentlichkeit interessiert sich immer mehr fĂŒr den Treibhauseffekt, die durch die intensive menschliche TĂ€tigkeit verursachte Klimakrise und die Auswirkungen dieser Faktoren auf die Umwelt im Allgemeinen und ihre Ökosysteme im speziellen (Zhang et al., 2019).

Der Tierhaltungssektor benötigt eine betrĂ€chtliche Menge an natĂŒrlichen Ressourcen und spielt eine wichtige Rolle bei den globalen Treibhausgasemissionen. Die wichtigsten Treibhausgase aus der Tierhaltung sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (NOx).

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Landwirtschaft und insbesondere die Tierhaltung durch den Ausstoß von Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid zur globalen ErwĂ€rmung beitragen. Die Menschheit steht vor der Herausforderung einer Nahrungsmittelkrise, die einer Steigerung der TierproduktivitĂ€t bedarf. Diese kann zu einer Verringerung der Emissionsrate pro Produkteinheit fĂŒhren. Eine der wichtigsten Möglichkeiten, diesen Umwelteffekt zu erreichen, ist die Annahme wirksamer Reduktionsstrategien. Um die Wirksamkeit dieser Strategien zu erhöhen, mĂŒssen komplexe Wechselwirkungen zwischen den Tierproduktionssystemen berĂŒcksichtigt werden. Die Praktiken zur Emissionsminderung sollten nicht einzeln, sondern als Bestandteil des gesamten Tierproduktionssystems betrachtet werden. Die meisten dieser Strategien zielen auf die Steigerung der ProduktivitĂ€t (bezogen auf eine Einheit des Tierproduktes) ab, was in den meisten FĂ€llen ohne gute Tiergesundheits- und Tierschutzstandards nicht erreicht werden kann.

Zielsetzung 

Ziel unserer Studie ist es, Emissionen aus Tierstallungen durch LuftwĂ€scher zu binden und sowohl das stickstoffhaltige Wasser des WĂ€schers als auch die gereinigte Stallabluft, die jedoch weiterhin erhöhte Werte von Kohlenstoffdioxid enthĂ€lt, sinnvoll zu nutzen. So soll die Abluft einem GewĂ€chshaus zugefĂŒhrt werden, in dem in verschiedenen Anbausystemen (Verwendung von natĂŒrlicher Erde, NĂ€hrsubstrat oder Hydrokultursysteme) Salat kultiviert wird (s. Abb. 1).

 

Ein weiteres Ziel dieses Projekts ist es, die verfĂŒgbaren Daten sowie reprĂ€sentative wissenschaftliche Artikel zu untersuchen, um die Wechselwirkungen und Hygienerisiken der verschmutzten Luft aus GeflĂŒgelfarmen und den Pflanzen, die sie fĂŒr ihre Entwicklung nutzen, besser zu erklĂ€ren. Es werden Trends und mögliche zukĂŒnftige Szenarien fĂŒr die Nutzung von Stallabluft aus zwangsbelĂŒftetetn GeflĂŒgelstĂ€llen untersucht.

Die grĂŒndliche Forschung hat mir geholfen, zu erkennen, wo ich stehe und was ich tun muss, um zu anderen aufzuschließen und um meine Ziele erreichen zu können. Das Kennenlernen der Technologien des Prozesses der Emissionsreduzierung im GeflĂŒgelsektor der Lehr- und Forschungsstation Frankenforst der UniversitĂ€t Bonn hat gezeigt, wie die technischen Umsetzungen funktionieren können. Diese ersten praktischen AktivitĂ€ten gaben mir eine Vorstellung von den Techniken, wie die Abluftbehandlung und auch die BelĂŒftung von GeflĂŒgelstĂ€llen funktioniert. Das hilft mir, Veröffentlichungen im Zusammenhang mit dem geplanten Forschungsprojekt zu finden und zu verstehen.

Die Analyse der gesammelten Quellen wurde zwischen Oktober und Dezember 2019 durchgefĂŒhrt. Der Zweck der Analyse war es, gezielte Forschung mit einem Fokus auf Deutschland und die Niederlande als fĂŒhrende Nationen im Bereich der Emissionsreduzierung und auf das, was in Bulgarien getan wurde oder getan werden soll, zu kombinieren. Es zeigt sich: Die LĂŒcken in Bulgarien liegen viel mehr in der fehlenden Interaktion zwischen Wissenschaft und Wirtschaft, welches beispielsweise in Deutschland verbreitet Anwendung findet. Das Interesse der fĂŒhrenden LĂ€nder ist in eine einheitliche Richtung orientiert, wĂ€hrend dieses Interesse auf bulgarischer Seite fehlt.

Ergebnisse  

Ich lernte viele neue Dinge, wie z.B. Definitionen und wofĂŒr die GerĂ€te in der Forschung und Praxis des Frankenforst-Teams einsetzbar sind (https://www.frankenforst.uni-bonn.de/). Ich habe mich mit den Projekten, an denen das Institut arbeitet, vertraut gemacht. Es war eine echte Herausforderung fĂŒr mich, Teil des Teams zu sein, weil ich wĂ€hrend meines Aufenthalts viele Dinge gelernt habe und mein Wissen und VerstĂ€ndnis fĂŒr einen anderen, spezifischen Teil der Tierhaltungstechnologie, nĂ€mlich die Reduzierung von Gasemissionen, bereichert und vertieft habe. Der Aufenthalt war fĂŒr mich ein Gewinn an Zeit fĂŒr Selbststudium, Diskussionen und mehrfache Anpassungen der Studienrichtung.

Diskussion

Physiologen kennen seit langem die Auswirkungen hoher CO2-Konzentrationen auf Pflanzen, und GewĂ€chshausbauern haben die CO2-DĂŒngung zur Steigerung des Pflanzenertrags genutzt. Es wurde betont, dass die Haupteffekte auf einzelne physiologische Merkmale zurĂŒckzufĂŒhren sind, aber die Folgen dieser Reaktionen fĂŒr die gesamte Pflanze, die Bevölkerung und das Ökosystem sind weniger bekannt und in einigen FĂ€llen kontraintuitiv. CO2-Anreicherung und zusĂ€tzliche Beleuchtung in GewĂ€chshausanlagen sind gĂ€ngige Verfahren zur Verbesserung der Produktionsraten. Kimball (1993) und Gray (2016) sprechen in ihren Artikeln ĂŒber die Auswirkungen der zunehmenden atmosphĂ€rischen CO2-Konzentration auf die Pflanzenentwicklung, einschließlich des Entwicklungsprozesses in BlĂ€ttern, Wurzeln und in den reproduktiven Strukturen. Von der anderen Seite wird erwĂ€hnt (Dong et al., 2018), dass die Wirkung von erhöhtem atmosphĂ€rischem CO2 (eCO2) den Ertrag von GemĂŒse erhöht und auch deren ErnĂ€hrungsqualitĂ€t beeinflussen könnte.

Ausblick

Die weitere Forschung zum Projekt wird in Bulgarien fortgesetzt. Die Zusammenarbeit zwischen den beiden Instituten wird im Hinblick auf die Reduzierung von Gasemissionen in der Tierhaltung vertieft. Werden beispielsweise die in Deutschland von seinem Team erzielten Ergebnisse, die in einer Reihe von Fachzeitschriften und Websites veröffentlicht wurden, genutzt. Diese wurden weiter untersucht, und nur diejenigen, die die Ammoniak- und CO2-Emissionen bei GeflĂŒgel reduziert haben, wurden zur Auswertung selektiert. Es ist geplant, dass viele der Dinge, die wĂ€hrend des Aufenthalts in Bonn gesehen und gelernt wurden, der Leitung des Instituts fĂŒr Tierwissenschaften - Kostinbrod vorgestellt werden und anschließend in der Praxis Anwendung finden werden. Die Koordination mit dem Institut fĂŒr Landtechnik in Bonn wird auch in Zukunft fortgesetzt, was fĂŒr beide LĂ€nder von großem Nutzen sein wird.

Diese im Institut fĂŒr Landtechnik durchgefĂŒhrte Forschung wird vorlĂ€ufige Ergebnisse liefern und eine Grundlage fĂŒr zukĂŒnftige Experimente bilden, die wichtige Informationen zur Reduzierung von Ammoniak und Klimagasen in Bulgarien liefern werden. Wir werden das Wissen und die Erfahrung unserer Bonner Kollegen nutzen. Ich hoffe, dass diese Praxis und diese FĂ€higkeiten, die ich in Bonn gesehen und gelernt habe, als Teil der zukĂŒnftigen Reduzierung schĂ€dlicher Gase aus der Tierhaltung in Bulgarien genutzt werden.

 


Übersicht

Förderzeitraum

18.08.2019 - 17.02.2020

Institut

Rheinische Friedrich-Wilhelms-UniversitĂ€t Bonn Institut fĂŒr Landtechnik

Betreuer

Prof. Dr. Wolfgang BĂŒscher

Kontakt

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