EinleitungMittels hydrothermaler Karbonisierung (HTC) können landwirtschaftliche Reststoffe (z.B. Gärreste) in eine stabile Biokohle umgewandelt werden. Diese könnte als Bodenzuschlagstoff genutzt werden, um den Kohlenstoffgehalt und weitere Faktoren wie Ionenaustauschkapazität oder Wasserhaltevermögen von Böden oder Pflanzsubstraten zu verbessern. In Topfversuchen mit Mais sollte die generelle Nutzungsmöglichkeit dieser HTC-Kohle untersucht werden, insbesondere der Einfluss auf das Pflanzenwachstum. Die Versuche wurden in Töpfen mit einem Ackerboden mit Sand-Kompost-Gemisch durchgeführt, dem bis zu 5 % der HTC-Biokohle und/oder Pyrolyse-Biokohle zugemischt wurde. Unterschiedliche Nachbehandlungen der HTC-Biokohle sollten zeigen, ob dadurch die Biokohle verbessert werden kann. Neben Wachstumsparametern wurden auch Nährstoffe untersucht.Material und MethodenDer Vorteil bei der Nutzung von HTC-Biokohle besteht darin, dass jedes organische (nasse) Material genutzt werden kann. Für die hier vorgestellten Experimente wurde HTC-Biokohle aus Gärresten einer Biogasanlage (Maisvergärung), in einem Reaktor bei 180-200°C und 20 bar, innerhalb von 6 Stunden, hergestellt. Zum Vergleich und in Mischungen diente die als Bodenzuschlagstoff bekannte Pyrolyse-Biokohle (Ausgangsmaterial: trockenes Weizenstroh bzw. Buchenholz).In verschiedenen Experimenten wurde (1) 5% HTC-Biokohle oder (2) 2,5% HTC- & 2,5% Pyrolyse-Biokohle (MIX-Variante) oder (3) 5% Pyrolyse-Biokohle mit einem schluffig-lehmigen Ackerboden (40 Bodenpunkte) oder mit Quarzsand (Korngröße: 0,71-1,4mm;+ 2,5% Kompost) gemischt und in Töpfen gefüllt (2200 gTM pro Topf). Vorher wurden Boden und Biokohle auf 2mm gesiebt. Auf diesem Substraten wuchsen Maiskeimlinge (Zea maize) unter kontrollierten Gewächshausbedingungen (Bewässerung mit 5%-iger Hoagland-Lösung) und wurden in 3 bzw. 4 Terminen beprobt (letzte Ernte bei 40 Tage alten Pflanzen). Es wurden Wachstumsparameter wie Trockenmasse, Blattfläche, Wurzelverteilung und Nährelementgehalte sowie Bodenparameter (pH-Wert, Wassergehalt, Wasserhaltekapazität, Elementgehalte u.a.) ermittelt.Ergebnisse und DiskussionIn den Topfversuchen zeigte sich das HTC-Kohle als Bodenzuschlagsstoff geeignet ist, um die Pflanzensubstrateigenschaften in Hinsicht auf das Pflanzenwachstum zu verbessern. Es konnte damit je nach Versuchsbedingungen die Eigenschaften in Richtung „Terra Preta“ – Böden geschaffen werden.Die Maiskeimlinge zeigten in allen Varianten eine normale Entwicklung, wobei deren Wachstum durch Kohlenstoff-Zugabe zum Pflanzsubstrat i.d.R. beschleunigt wurde. Die MIX-Variante, bei der die Kombination aus beiden Biokohlen verwendet wurde, konnte ebenfalls die Pflanzensubstrateigenschaften sowie das Pflanzenwachstum gegenüber den Kontrollen verbessern.Die verschiedenen Biokohlezugaben förderten Spross- und Wurzelwachstum der Maiskeimlinge, je nach Behandlung z.B. in einem zwischen 20 und 50% höheren Sprosstrockengewicht. Auch der mittlere Wurzeldurchmesser wurde erhöht. Im Bodensubstrat war der stärkste Effekt bei der MIX-Variante, im Sand-Kompost-Substrat bei der reinen HTC-Biokohlevariante feststellbar.Die Ergebnisse an Maiskeimlingen legen somit nahe, dass langlebige Biokohle aus organischen Abfallstoffen das Pflanzenwachstum und die Ressourcen-Effizienz steigern können. Ausblick: Zukünftige Agrar- und Gartenbau-Produktionssysteme müssen den verstärkten Anforderungen nach höheren Erträgen, Nachhaltigkeit, Ressourcen-effizienz und Reduktion der CO2-Emission gerecht werden. Ein effizienter Einsatz von Kohlenstoff über langlebige Karbonisate, wie Biokohle aus organischen Abfällen, kann hier ein Schlüssel für eine nachhaltige Bioökonomie sein.Literatur[1] M. Stollberg (2015): „Einfluss von HTC-Biokohle als Bodenzuschlagstoff auf Chinakohl, Eichblattsalat und Mais in Topfversuchen.“ Masterarbeit Universität Bonn [2] M. Gossen (2015): „Topfversuch zum Einfluss von HTC-, und Pyrolysekohle als Bodenzuschlagstoff auf die Entwicklung von Mais.“Bachelorarbeit Fachhochschule Aachen (Abteilung Jülich) [3] S. Förster (2016): „Analyse des Einfluß von HTC und Pyrolyse-Biokohle in Kombination mit Kompost als Bodenzuschlagsstoff in Sand auf die Entwicklung von Maissetzlingen.“Bachelorarbeit Fachhochschule Aachen (Abteilung Jülich) [4] D.H. Pieplow, D.R. Wagner (2012): „Terra Preta – Chance für eine nachhaltige Landwirtschaft“