Reduziert "Biochar" Verluste aus dem Stickstoff-Kreislauf?

In Amazonien stellt die Produktion und der Einsatz von `Biochar eine alte Bodenbearbeitungstechnik dar, die in der Entstehung von "terra preta" resultierte. Diese Methode könnte eine der im globalen Klimawandelszenario bieten, wobei Kohlenstoff langfristig gebunden und gleichzeitig Verluste aus dem Stickstoffkreislauf minimiert werden. Der heutige Prozess der `Biochar produktion resultiert in Kohlenstoff-negativen Biotreibstoffen und `Biochar, die bei Ausbringung die Boden Eigenschaften verbessert und die Emission von Treibhausgasen verringert. Die "Terra Pretas" zeigen, dass `Biochar-Kohlenstoff extrem stabil ist, für Jahrtausende im Boden gespeichert wird und somit einen potentiellen, Langzeitspeicher von Kohlenstoff darstellt. Erste Studien zeigten weiters, dass Ernteerträge durch Einsatz von `Biochar in der Bodenverbesserung steigen. Weitergehende Analysen der dahinterliegenden Mechanismen von sind jedoch dringend nötig. Das Projekt zielt daher auf ein besseres Verständnis der Auswirkung von `Biochar auf den Boden-Stickstoffkreislauf und die Kontrollen der Treibhausgas-Emissionen ab.

Auf der Suche nach Lösungen für die landwirtschaftliche Produktion in Zeiten von Klimawandel und steigendem Bedarf an Lebensmitteln, könnte Terra Preta - die althergebrachte Art der Bodenpflege aus der Amazonasregion bzw. ihr modernes Pendant - die Beimischung von Biokohle in die Bodenmatrix - einen vielversprechenden Ansatz darstellen. Studien geben Hinweise darauf, dass Biokohle grundlegende Veränderungen der Nährstoffzyklen im Boden bewirkt und so, insbesondere bei unfruchtbaren, tropischen Böden mit geringer organischer Substanz, zu einem ausgeprägten Anstieg der Getreideproduktion führt.In diesem Projekt wurden die Mechanismen, die diesen Beobachtungen zugrunde liegen, untersucht, wobei das Hauptaugenmerk auf dem Stickstoffzyklus im Boden lag. Im Speziellen standen bisher nicht untersuchte Prozesse des organischen N-Zyklus in tropischen, sowie gemäßigten Ackerböden im Zentrum der Forschungsarbeiten.Für beide Bodentypen (gemäßigt und tropisch) wurde nachgewiesen, dass die Zugabe von Biokohle die Nitrifikationsrate erhöht. Dies bewirkt, dass die Stickstoffverfügbarkeit für Pflanzen verbessert und das Pflanzenwachstum gesteigert wird. Zudem wurde gezeigt, dass es zu einer drastischen Verlangsamung des organischen Stickstoffkreislaufes kommt, da Biokohle organisches Material vor einem Abbau durch Bodenenzyme schützt. Die große Oberfläche, sowie die Makroporen-Struktur von Biokohle, stellen der mikrobiellen Biomasse im Boden wahrscheinlich günstige Mikrohabitate zur Verfügung, wodurch sie besseren Schutz vor Räubern bzw. Konkurrenten finden. Gleichzeitig ermöglichen diese Spezifika auch einen effizienteren Rückhalt von Nährstoffen und Bodenwasser. Eine erhöhte Retention von Bodenwasser durch die Zugabe von Biokohle wurde sowohl in den gemäßigten als auch in den tropischen Studien beobachtet. Diese Beobachtung kann als Grundlage für die Entwicklung technologischer Lösungen für die Abschwächung der Schäden zukünftiger Dürreperioden herangezogen werden. In tropischen Böden hatte Biokohle zudem einen kalkenden Effekt (> +1 pH-Wert), was die Erhöhungen der Nitrifikationsraten erklären könnte.In allen Feld- und Gewächshausstudien die im Rahmen dieses Projektes durchgeführt wurden, konnten lediglich minimale Auswirkungen der Zugabe von Biokohle auf die Nährstoffimmobilisierung nachgewiesen werden. Somit wurde gezeigt, dass das Hauptproblem im Zusammenhang mit der Zugabe von nicht-verkohltem Kohlenstoff (wie z.B. Stroh), bei der Zugabe von Biokohle vernachlässigbar ist. In allen Experimenten wurde gezeigt, dass Biokohle vernachlässigbare oder aber sehr positive Auswirkungen auf Ernteerträge hatte, insbesondere wenn sie in Kombination mit geringen Mengen an anorganischem Dünger eingebracht wurde. Wir sind daher zuversichtlich, dass der Einsatz von Biokohle in der landwirtschaftlichen Praxis, eine realistische und bedeutende Rolle bei der Eindämmung des globalen Klimawandels spielen könnte.