30 März 2009

Gärrückstände als Dünger aus der Biogaserzeugung mit Energiepflanzen

Nährstoffe in löslicher und damit pflanzenverfügbarer Form steigern Erträge

Dass Gärrückstände aus Biogasanlagen grundsätzlich als Dünger für den Einsatz in der Pflanzenproduktion geeignet sind, ist bekannt. Wissenschaftlich untersucht sind die stoffliche Zusammensetzung sowie die Wirkung dieser Dünger bislang aber noch nicht hinreichend.

Das Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität zu Berlin (IASP) trat im Jahr 2006 gemeinsam mit dem Fachgebiet Acker- und Pflanzenbau der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin an, dies zu ändern. In einem vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) geförderten Projekt untersuchten die Wissenschaftler die Eigenschaften von Gärrückständen, die aus der Mono- und Kofermentation von Energiepflanzen stammen. Sowohl im Labor als auch in Freilandversuchen wurden verschiedene Gärrückstände auf ihre stofflichen Eigenschaften und im Hinblick auf ihre Wirkung auf Böden und Pflanzen getestet.

Stoffliche Beschaffenheit von Gärrückständen
Es konnte nachgewiesen werden, dass die untersuchten Gärrückstände das Pflanzenhormon Auxin (Indol-3-Essigsäure, IES) in Konzentrationen zwischen 0,5 und 10 mg IES kg-1 TS enthalten. Höhere Konzentrationen wurden in den Prozessstufen Reaktor (bis 43 mg IES kg-1 TS) und Nachgärer (bis 26 mg kg-1 TS) gefunden. IES, in geringer Dosis eingesetzt, wirkt z. B. fördernd auf die Wurzelentwicklung von Keimlingen. Ein auxin-ähnlicher Effekt von Gärrückstandsextrakten konnte im Projekt an einer verstärkten Seitenwurzelentwicklung von Mungbohnenkeimlingen nachgewiesen, allerdings nicht durchgehend bestätigt werden. Möglicherweise kommen in den Gärrückständen weitere Stoffe vor, die auxin-ähnlich wirken (wie z. B. Huminstoffe, phenolische Verbindungen) oder aber dem wurzelwachstumsfördernden Effekt entgegenwirken. Hier sind weitere Untersuchungen nötig.

Die Gärrückstände enthielten 3,4 bis 5,0 kg m-3 Stickstoff. Dieser liegt mit 45% bis 76% in Form des Ammonium-Stickstoff vor. Pflanzenverfügbare Kalium- und Phosphorgehalte wurden mit durchschnittlich 2,8 bis 3,5 kg m-3 ermittelt.

Das enge C/N-Verhältnis der Gärrückstände von 8 bis 10 deutet auf eine gute Stickstoffverfügbarkeit hin. Schwermetalle spielen in den Gärrückständen keine Rolle, solange nur Energiepflanzen von nicht entsprechend belasteten Standorten zur Vergärung genutzt werden.

Wirkungen von Gärrückständen auf den Boden
Durch Messung der Bodenatmung im Feld konnte gezeigt werden, dass die mikrobielle Aktivität des Bodens durch die Gärrückstanddüngung für ca. 9 bis 10 Wochen erhöht ist. Eine stark erhöhte Bodenatmung in den ersten zwei Tagen nach der Ausbringung zeigt, dass die leicht umsetzbare organische Substanz im Gärrückstand rasch durch die Mikroorganismen abgebaut wird.

Es wurde aber auch festgestellt, dass Regenwürmer einen mit hohen Mengen Gärrückständen gedüngten Boden meiden, gering gedüngte Böden tolerieren sie jedoch oder bevorzugen sie sogar. Die genauen Mengen und die verantwortlichen Inhaltsstoffe konnten in dem Projekt allerdings noch nicht geklärt werden.

Regenwürmer spielen eine zentrale Rolle bei der Zersetzung organischer Substanzen im Boden und tragen zur Bodenverbesserung ein. Ihre Anwesenheit gilt als Indikator für eine gute Bodenqualität.

Wirkungen von Gärrückständen auf die Pflanzen und Anwendungsempfehlungen
Die Freilandversuche zeigten, dass die Gärrückstände bei Weizen und Mais Düngeeffekte erreichen, die denen von mineralischen Stickstoffdüngern nahe kommen. Die Ertragswirkung von Gärrückständen lag für Sommerweizen bei einem Mineraldüngeräquivalent (MDÄ) von durchschnittlich 86 (ein MDÄ von 100 entspricht einer identischen Düngewirkung).

Mineral-N-Dünger kann bei Sommerweizen also weitgehend durch Gärrückstände substituiert werden. Für die Gärrückstanddüngung von Mais ergab sich ein durchschnittliches MDÄ von 77. Aufgrund des hohen Stickstoffbedarfs dieser Kultur empfiehlt sich hier eine Kombination von Gärrückstand und Mineraldünger.

Die gute Ertragswirkung ist u.a. darin begründet, dass die Nährstoffe in löslicher und damit pflanzenverfügbarer Form vorliegen. Stickstoff liegt überwiegend in der Ammonium-Form vor. Dadurch steigt jedoch auch die Gefahr von Stickstoffverlusten bei der Ausbringung, weshalb Gärrückstände sofort in den Boden eingearbeitet werden sollten.
Beim Einsatz von Gärrückständen mit hohen Ammoniumanteilen sollte der Landwirt den anzurechnenden Stickstoffanteil höher als 70 Prozent ansetzen, dabei aber beachten, dass die Ammoniumanteile stark schwanken können. Zudem mineralisiert organisch gebundener Stickstoff mit der Zeit, dies sollten Landwirte in den Folgejahren ebenfalls mit berücksichtigen. Genauere Zahlenangaben hierzu können voraussichtlich nach Abschluss eines Folgeprojektes (Förderkennzeichen 22011108, Projektleiter IASP) gemacht werden, das seit letztem Jahr läuft.

Weitere Informationen
Abschlussbericht

Source: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2009-03-27.

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