Topfversuche HGoTECH

Um die Eignung verschiedener Gärrestfraktionen für bestimmte Kulturen ermitteln zu können, wurden im kleinen Maßstab Topfversuche in Kooperation mit der Firma HGoTECH durchgeführt. Der Versuchsplan ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Bezeichnung	Weidelgras	Raps	Mais	Weizen
Typ 1: Null-Kontrolle	×	×	×	×
Typ 2: Optimale Düngung (mineralisch)	×	×	×	×
Typ 3: Feststoff aus einer Separation	×	×	×	×
Typ 4: Gärrestfiltrat (N und P reduziert)	×	×	×	×
Typ 5: Gärrestfiltrat nach zweistufiger Separation (N und P arm)	×	×	×	×

Daraus ergaben sich folgende Varianten und Probenanzahlen je Pflanzenart:

Weidelgras: 5 Dünger × 5 Wiederholungen = 25 Gefäße × 3 Ernten = 75 Pflanzenproben Bodenproben (vor Versuchsbeginn und nach Ernte): 50 Bodenproben

Raps: 3 Dünger × 5 Wiederholungen = 25 Gefäße × 1 Ernten = 25 Pflanzenproben Bodenproben (vor Versuchsbeginn und nach Ernte): 50 Bodenproben

Mais: 5 Dünger × 5 Wiederholungen = 25 Gefäße × 1 Ernten = 25 Pflanzenproben Bodenproben (vor Versuchsbeginn und nach Ernte): 50 Bodenproben

Weizen: 5 Dünger × 5 Wiederholungen = 25 Gefäße × 1 Ernten = 25 Pflanzenproben Bodenproben (vor Versuchsbeginn und nach Ernte): 50 Bodenproben

Gesamt: Gefäßanzahl: = 100 Schnitte Weidelgras: 3 Schnitte Raps, Mais und Weizen: 1 Gefäßversuch in Kick-Brauckmann Gefäße

Biomasseerträge

In der nachfolgenden Abbildung kann deutlich erkannt werden, dass das Wachstum von Mais eindeutig durch die für Mais kaum erschließbaren P-Quellen limitiert war, während Weizen auch das weniger gut CAL lösliche P aus der Feststofffraktion in erheblichem Maße zu verwerten scheint. Das Gärrestfiltrat aus der 2-stufigen Behandlung schnitt hinsichtlich der Erträge bei Weizen nur wenig schlechter als TSP ab, bei Weidelgras zeigte sich, dass diese Fraktion eine hohe Nachlieferungsrate aufwies, so dass der dritte Schnitt höhere Erträge als der erste lieferte. Dies liegt in diesem Fall auch daran, dass offensichtlich auch Nmin aus dem Material nachgeliefert wurde, während die Erträge bei TSP für Weidelgras N limitiert waren: üblicher Weise wird spätestens nach dem 2. Schnitt N und K nachgedüngt. Dies wurde aber im vorliegenden Ansatz nicht durchgeführt, da ja gleichzeitig N und P Wirkung der Rezyklate untersucht werden sollten. Auf jeden Fall ist von einer guten Nachlieferung von P und N aus dem 2-stufigen Gärrestseparat auszugehen.

Nährstoffentzüge

In folgender Abbildung werden aufgenommene P-Mengen und CAL-lösliches P zu Versuchsbeginn (blaue Linie) und Versuchsende miteinander verglichen. Während Mais eindeutig im Wachstum P-limitiert war, konnte der Weizen P aus dem 2-stufigen Gärrestfiltrat in gleicher Menge entziehen wie die optimal versorgte Mineraldüngung, und auch aus dem „Gärrestsubstrat flüssig“ konnte der Weizen nur vergleichsweise wenig geringere P-Mengen aufnehmen. Weidelgras zeigt zudem deutlich, dass P nach der vollständigen Durchwurzelung des Prüfsubstrates in gleicher Menge aufgenommen wurde wie die Positivkontrolle. Zwar weist Raps eigentlich ein hohes P-Aneignungsvermögen auf, da dieser jedoch nur als Einzelpflanze angebaut werden konnte, ist die Durchwurzelung weniger intensiv als für Weizen und Weidelgras. Dies könnte das geringere Aneignungsvermögen vom P zum Teil erklären.

In der nachfolgenden Abbildung wird der Vergleich der entzogenen N-Menge mit der Nmin Menge zu Versuchsbeginn bewertet. Hier ist deutlich zu sehen, dass über die Versuchsperiode hinweg der größte Teil des verfügbaren N entzogen wurde. Für eine weitere Fortsetzung hätte eine Nachdüngung durchgeführt werden müssen, die aber dann die Bewertung der drei Produkte eher erschwert hätte. Sicher ist, dass das Weidelgras zu Versuchsende stark N limitiert war (die restlichen Nmin-Mengen bewegten sich nahe der Nachweisgrenze zu Versuchsende zwischen 1,4 und 2,4 mg pro Gefäß), und auch für Weizen war der verfügbare Anteil schon zum größten Teil aufgebraucht. Eine gewisse N-Freisetzung aus dem sorbierten NH₄⁺-N und ggf. Mineralisierung des organischen Anteils aus den Flüssigphasen kann stattgefunden haben, ist aber als vergleichsweise gering einzuschätzen. Aus dem Feststoffanteil kann eine gewisse Menge an N mineralisiert werden, für eine genauere Bestimmung der Mineralisierbarkeit des organisch gebundenen N der Feststofffraktion müsste aber ein gesonderter Versuch angesetzt werden.

Zusammenfassung/Fazit

Die Bilder zu den einzelnen Kulturversuchen sind den nachfolgenden Abbildungen zu entnehmen zu entnehmen.

Zusammenfassend können aus den Daten folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden:

• Die gute Übereinstimmung der Summen aus aufgenommenem und zum Versuchsende verbliebenem Nmin und PCAL plus Entzüge zu den Bodenextraktionswerten zu Beginn beweist eine hohe Güte der Versuchsdaten.
• Wie die Differenz aus aufgenommenem und CAL-extrahierbarem Phosphat zeigt, unterscheiden sich die einzelnen Pflanzenarten sehr deutlich in ihrer Aufnahmeeffizienz: Mais konnte nur eine geringe Menge an P aufnehmen, während Weizen einen größeren Anteil des P nutzen konnte. Raps weist üblicher Weise eine hohe P Effizienz auf, aber da nur eine einzelne Pflanze pro Gefäß gezogen wurde, ist die Wurzellängendichte im Substrat und damit die aufnehmende Wurzeloberfläche hier besonders zu Beginn deutlich geringer als bei den 18 Weizenpflanzen pro Gefäß.
• Weizen und Weidelgras erschöpfen den löslichen N-Anteil im Substrat weitestgehend. Das Wachstum von Weidelgras ist im Versuch deutlich N limitiert (für andere Versuchsansätze wird spätestens zum 2. Schnitt N und K zugedüngt). Dies erklärt auch den geringeren P-Entzug durch das Weidelgras.
• Aus den flüssigen Phasen wird im Lauf des Versuchs noch etwas zusätzlicher N verfügbar. Hier kann es sich sowohl um sorbiertes NH₄⁺ wie auch mineralisierte leicht umsetzbare organische N-Verbindungen handeln.
• Der Feststoffanteil enthält (erwartungsgemäß) weniger unmittelbar verfügbaren N und P. Diese Anteile müssen erst mittel- langfristig im Boden mineralisiert werden. Raps scheint diesen etwas besser verwerten zu können, was darauf hindeutet, dass im Feststoff mehr Ca-Phosphate enthalten sind.
• Die zweistufige Separation erbringt mehr pflanzenverfügbaren N aber führt zu einer etwas geringeren P-Verfügbarkeit bei Raps und Mais.
• Die Separate zeigen eine gute Düngewirkung für P und N zu Weizen, über 3 Schnitte hinweg auch zu Weidelgras und wären besonders für eine Ausbringung auf Grünland geeignet