MLUL

Aufgaben

Fachübergreifende Themen

Presse und Öffentlichkeitsarbeit

Verwaltung und Service

Stabilität und Wirkung von Kohlen-C (Pflanzen- bzw. Biokohle) auf Böden

Böden stellen unter anderem die Grundlage der Land- und Forstwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion dar. Ihr Schutz und ihre nachhaltige Verbesserung für die Produktion ist ein wichtiges und aktuelles Thema. Dazu wird derzeit die Verbringung von technisch erzeugter Bio- bzw. Pflanzenkohle zur Bodenverbesserung diskutiert und untersucht. Aus diesem Grund initiierte das Landesamt für Umwelt das Projekt "Stabilität und Wirkung von Kohlen-C (Bio- und Pflanzenkohle) auf Böden". Die Fragestellung war, ob und wie sich Kohle auf Böden hinsichtlich der Veränderung bzw. der Verbesserung von Bodeneigenschaften auswirkt. Es wurde untersucht, wie sich die zeitliche Stabilität von Pflanzenkohle verhält. Um die Stabilität der Wirkung eines Kohleeintrags beurteilen zu können, sind Einträge mit fossilem Kohlenmaterial analysiert worden, da Standorte mit aktuellen Pflanzen- und Biokohleeinsatz nicht das entsprechende Alter aufweisen. Eine Vergleichbarkeit zwischen fossiler Kohle und technogener Pflanzenkohle ist dabei gegeben.

Die Hemmung des mikrobiellen Kohlenstoffabbaus im Boden hängt von verschiedenen Standortfaktoren ab, die als Voraussetzung für die Bildung organikreicher Böden gelten. Als einflussreichster Faktor der gemäßigten Zonen gilt der Sauerstoffmangel durch Wasserüberschuss. Infolgedessen kommt es zur Bildung von Torfhorizonten (H) in Moorböden, von Organomudden (Fh) und von humusreichen Gleyböden (GG). Ein Verschwinden des Vernässungsfaktors führt zwangsläufig zum Eindringen von Destruenten, was zum Abbau der gespeicherten organischen Substanz führt, wie am Beispiel der Entwässerung von Moorböden zu beobachten ist.

Weitere die Humusakkumulation beeinflussende Faktoren stellen Säure- und Schadstoffreichtum (Hemmung der Organismentätigkeit) verbunden mit Nährstoffarmut (Bildung von Rohhumushorizonten) sowie das Temperaturregime dar. Hohe Temperaturen bei ausreichender Wasserversorgung während der Vegetationsperiode und niedrige mit Trockenheit verbundene Temperaturen im übrigen Jahr können den Aufbau der organischen Substanz fördern und den Abbau schwächen. Beispiele solch einer Humusanreicherung finden sich in unseren Schwarzerden und schwarzerdeähnlichen Böden, die historisch unter anderen Klimabedingungen entstanden sind und deren Kohlenstoffvorrat trotz Änderung der klimatischen Verhältnisse bis heute recht stabil bleibt.

Eine andere Gruppe von Böden Mitteleuropas hat einen außergewöhnlich humusreichen Status durch hohe anthropogene Einträge organischer Substanz in Form von Plaggen oder Kompost erhalten. Während die organikreichen Plaggeneschböden (YE) über einen Humusabtrag der umliegenden Heideböden infolge einer nicht nachhaltigen Nutzung entstanden sind (Verbreitung Niedersachsen und Westfalen), entstand der Humusreichtum der bundesweit verbreiteten Gartenböden (Hortisole, YO) durch die Kompostierung organischer Siedlungsabfälle. Auch diese Formen der organischen Substanz im Boden gelten als relativ stabil, da während der Kompostierung Huminstoffe mit stabilen organischen Gerüsten (Huminstoff-C) gebildet werden.

Während die positive Wirkung dieser Huminstoffe auf die Bodenfunktionen unbestritten ist, ist die Wirkung reiner Kohle (Kohlen-C) auf die Bodenfunktionen und deren Stabilität infolge von Bodenbildungsprozessen noch weit-gehend unbekannt. Kohlehaltige Böden (Sondersubstrat ^ko) findet man in Braunkohlentagebaugebieten (z.B. in Brandenburg) und lokal auf Flächen, in denen Kohle erzeugt wurde (Köhlerstellen, historische Brandstellen) oder Kohle gelagert wurde (Kohlenvorratslager z. B. in Gaswerken). Da diese Flächen meistens auch mit Schadstoffen angereichert sind, ist eine mögliche positive Wirkung der Kohle bisher kaum im Focus der Beobachtung gewesen.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse eine eindeutige Tendenz hinsichtlich der Verbesserung der landwirtschaftlichen Nutzungsfunktion beim Einsatz von (Pflanzen-)Kohle. Die erzielte Wirkung dieser Kohle ist aber abhängig von der Herstellung und dem Ausgangsmaterial.

Das Projekt belegt im Rahmen des Spannungsfelds Biokohle/ Kompost, dass durch den Einsatz von Pflanzenkohle die Kohlenstoffgehalte im Boden langfristiger angehoben werden können. Die verschiedenen Versuche in der Literatur zeigen aber, dass ein kombinierter Einsatz von Pflanzenkohle und Kompost oder Dünger bessere Ergebnisse erzielen als der Einsatz reiner Pflanzenkohle.

Letzte Aktualisierung: 01.07.2014

Übersicht


Fachbeitrag Heft 134

Titelblatt


Fachbeitrag Heft 137 (Abschlussbericht)

Titelblatt


Auf- und Einbringen von Materialien


Kontakt:

Landesamt für Umwelt
Abteilung Wasserwirtschaft 1
Referat 15 - Altlasten, Bodenschutz Grundwassergüte
Tel.: 033201/ 442-663
E-Mail: W 15