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Marco Gronwald

Promotion zum Dr. rer. nat. am 11. Mai 2016

Marco Gronwald und die Büste Johann-Heinrich von Thünens vor dem Forum des Thünen-Instituts Braunschweig.
Marco Gronwald und die Büste Johann-Heinrich von Thünens vor dem Forum des Thünen-Instituts Braunschweig. (© Thünen-Institut/AK)

Marco Gronwald hat seine Doktorarbeit innerhalb von drei Jahren abgeschlossen und am 11.05.2016 erfolgreich an der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover verteidigt. Seine Arbeit zum Einfluss von Pflanzenkohle auf die Kohlestoff- und Nährstoffdynamik in landwirtschaftlichen Böden war Teil des Projektes „Pflanzenkohle in der Landwirtschaft“ und wurde im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs 1397 „Steuerung von Humus- und Nährstoffhaushalt in der ökologischen Landwirtschaft“ angefertigt.

Die Auswaschung von Nährstoffen aus landwirtschaftlich genutzten Böden sowie die Ammoniakemissionen aus landwirtschaftlichen Systemen verursachen große Probleme in der Landwirtschaft. Der Anteil der Stickstoffverluste aus der Landwirtschaft an den globalen Ammoniakemissionen beträgt 50%. Außerdem führen eine ackerbauliche Nutzung zu Verlusten von organischer Bodensubstanz. In der Arbeit wurde untersucht, ob das Einbringen von Pflanzenkohle in landwirtschaftlich genutzte Böden diesen Prozessen entgegenwirkt und zusätzlich atmosphärischen Kohlenstoff speichern.

Die wesentlichen Teile der Arbeit waren:

  1. Das Nährstoffsorptionspotential von neun verschiedenen Kohle-Bodenmischungen wurde in einem Sorptionsversuch untersucht. Die Ergebnisse waren ernüchternd. Zwar haben Pflanzenkohlen das Potential die Auswaschung vor allem Nitrat und Ammonium zu reduzieren, jedoch hängt dies stark von der Kohlenart ab. Außerdem zeigte sich, dass die Pflanzenkohlen nach 7monatiger Alterung im Freiland 60-80% ihrer Wirkung verloren hatten [Publikation].
  2. Die Möglichkeit von Pyrokohlen oder Hydrokohlen zur Reduzierung von Ammoniakemissionen aus Rindergülle und Hühnertrockenkot wurde in einem weiteren Experiment untersucht. Die Hinzugabe von Pyrokohle erhöhte die Ammoniakemissionen leicht durch ihren alkalischen pH. Im Gegensatz dazu verminderten die Hydrokohlen durch ihren sauren pH leicht die Ammoniakemissionen. Die Wirkung der Kohlezugabe war aber gering im Vergleich zu einer simplen Ansäuerung der Wirtschaftsdünger.
  3. Schlussendlich galt es unter Freilandbedingungen zu untersuchen, wie stabil beide Kohlearten gegen natürlichen Abbau sind. Dabei zeigte sich, dass vor allem Pyrokohlen als langfristigeres Speichermedium zu gebrauchen ist im Gegensatz zu Hydrokohlen. Dabei ergab sich für die Hydrokohle eine mittlere Verweilzeit von 3-14 Jahren und für die Pyrokohlen 16-224 Jahren. Beide Pflanzenkohlen unterscheiden sich vor allem bedingt durch den Herstellungsprozess in ihrer Stabilität.