Projekt 07200/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung: Auswirkungen einer flächenhaften Ausbringung von Grüngut auf landwirtschaftlich genutzten Flächen auf die Nährstoffdynamik und Schadstoffakkumulation der Böden unter Berücksichtigung der Ertragswirksamkeit

Projektdurchführung

Christian-Albrechts-Universität zu KielInstitut für Pflanzenernährung und Bodenkunde
Olshausenstr. 40
24118 Kiel

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Durch pflanzliche Reststoffe aus privaten Haushalten sowie dem kommunalen Bereich fallen im Bundesgebiet neben anderen biogenen Abfallstoffen jährlich ca. 8 - 10 Millionen Tonnen Grüngut an, die einer Entsorgung - derzeit zumeist einer Verbrennung oder Kompostierung - zugeführt werden. Im Gegensatz dazu lassen sich pflanzliche Reststoffe auch sinnvoll im Rahmen einer verkürzten, dezentralen Kreislaufwirtschaft direkt auf landwirtschaftliche Flächen ausbringen und in den Stoffkreislauf zurückführen. Als Alternative zur bisherigen energieaufwendigen Praxis von Sammlung, Transport und anschließender Kompostierung durch einen kommunalen Abfallverband auf dem Festland in Ostholstein sollte in diesem Projektes die Wirkung einer direkten Grüngutausbringung auf landwirtschaftliche Flächen im Rahmen eines kommunalen Stoffkreislaufkonzeptes exemplarisch auf der Insel Fehmarn untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVor Beginn der Ausbringung wurde bodenkundliche Parameter und das Ertragsniveau des Standortes ermittelt. Die Ausgangsmaterialien des Grüngutes wurden außerdem auf ihre organische Substanz sowie auf ihre Korngrößenverteilung hin untersucht. In den unterschiedlichen Grüngutbestandteilen wurde das Nährstoff- und Schadstoffpotential erfasst. Zusätzlich zu dem kommunal anfallenden Grüngut wurde in einer weiteren Versuchsvariante das auf Fehmarn im Rahmen der Strandreinigung anfallende Seegras in den Versuch integriert. Während der großflächigen Ausbringung wurde das Streubild (Quer- und Längsverteilung) des verwendeten Großflächenstreuers erfasst. Neben der Ausbringung nach der Ernte auf die Stoppeln wurde auch eine Ausbringung in den Bestand im Frühjahr (Mulchvariante) durchgeführt, um den optimalen Applikationstermin des Grüngutes zu ermitteln.
Durch regelmäßige Zwischenernten und die Entnahme von Bodenproben sollte der Ernährungszustand der Kulturpflanzen, die Nährstoffdynamik im Boden und die potentielle Anreicherung von Schadstoffen dokumentiert werden. Begleitend wurden während der Vegetationszeit phytopathologische Untersuchungen der Bestände durchgeführt.
Zur Charakterisierung und Quantifizierung des Stoffumsatzes der ausgebrachten organischen Substanz wurden mehrjährige Gehölzpflanzen, die mit 15N markiertem Düngemittel versorgt wurden, geschreddert und auf die Fläche ausgebracht. Durch den Einsatz von 15N sollte der aus dem Grüngut mineralisierte und durch die Kulturpflanze aufgenommene Stickstoff bestimmt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Die vorliegende Untersuchung ergab, dass geschreddertes Grüngut gute Voraussetzungen für eine landbauliche Verwertung besitzt. Jahreszeitlich bedingte Schwankungen in der Zusammensetzung des Materials führen zu variierende Nährstoffgehalten und unterschiedlichen C/N-Verhältnissen. Grüngut, das über die Sommermonate gesammelt wurde und im Herbst auf die Stoppeln der Versuchsfläche ausgebracht wurde, besaß höhere Nährstoffgehalte und ein engeres C/N-Verhältnis (18/1), als Grüngut, das über den Winter anfiel. Zudem wurden relative niedrige Salzgehalte im Grüngut festgestellt, so dass unter Freilandbedingungen keine negativen Auswirkungen bzgl. dieses Parameters zu erwarten sind.
Im Rahmen des 3jährigen Versuches wurden verschiedene Düngungsvarianten und zwei Applikationszeitpunkte (Herbst und Frühjahr) untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass lediglich der Ausbringungszeitpunkt des Grüngutes eine geringfügige, die Ertragsparameter beeinflussende Wirkung auf die verschiedenen Kulturpflanzen besitzt. Bei Winterweizen weist eine Applikation des Grüngutes im Frühjahr Vorteile auf, während bei Winterraps eine frühe Applikation im Herbst günstiger war. Allgemein haben die Zusammensetzung des Ausbringungsmaterials, die Ausbringungstechnik und bodenphysikalische Gesichtspunkte den größten Einfluss auf ertragsphysiologische Parameter. Demgegenüber ergaben phytopathologische Bonituren der Bestände während der Vegetationszeit keinen erhöhten Befallsdruck durch das applizierte Grüngut.
Mittels einer 15N-Untersuchung wurde die spezielle Stickstoffdynamik nach einer Grüngutausbringung näher beschrieben. Es zeigte sich, dass bei einer reinen Grüngutapplikation ohne mineralische Ergänzungsdüngung zu Winterraps die Pflanzen bei einer Frühjahrsausbringung mehr grüngutbürtigen Stickstoff enthielten, als bei der zeitlich früheren Ausbringung im Herbst. Insgesamt wurden jedoch in zu beiden Ausbringungsterminen vernachlässigbar geringe Stickstoffmengen im ersten Vegetationsjahr aufgenommen. Des weiteren wurden die Ergebnisse, dieses unter absoluten Freilandbedingungen durchgeführten Versuches mit Ergebnissen der herkömmlichen CaCl2-Aufschluß-Methode verglichen. Dabei zeigte sich, dass die Aufschlussmethode, die als Maß des pflanzenverfügbaren Stickstoffs bei Sekundärrohstoffdünger herangezogen wird, eine gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen der 15N-Untersuchung besaß.
Die während der Versuchsdauer (1996-1998) anfallenden Grüngut-, Boden- und Pflanzenproben wurden auf anorganische (Schwermetalle) und teilweise auf organische Schadstoffe untersucht. Das ausgebrachte Grüngut war nur gering mit Schwermetallen belastet. Eine Beeinflussung der Schwermetallgehalte des Bodens oder des Erntegutes konnte nicht festgestellt werden. Die Untersuchungen unterschiedlicher Bodentiefen ergab, dass eine potentielle Verlagerung in tiefere Bodenschichten auszuschließen ist. Die organischen Schadstoffe des in dem Versuch verwendeten Seegras/Grüngutgemisches lagen an der Nachweisgrenze. Eine Gefährdung der Umwelt durch Grüngutapplikationen ist in diesem Fall auszuschließen.
Ein betriebswirtschaftlicher Vergleich zweier als sinnvoll erachteter Verwertungswege des Grüngutes im ländlichen Raum ergab einen eindeutigen Kostenvorteil der direkten Verwertung gegenüber einer dezentralen Kompostierung. Dieser betrug etwa 40 - 60 DM pro t Frischmasse bei einem jährlichen Grüngutaufkommen von 5.000 m³/a (FM). Die durchgeführte Berechnung basiert auf der Grundlage einer Transport- und Ausbringungskette von weniger als 1 km. Somit wurden für die direkte Verwertung spezifische Gesamtkosten von rd. 15 DM/m³ FM ermittelt. Das entspricht je nach Dichte des Ausgangsmaterial ca. 75-120 DM/t FM Grüngut. Für die offene Mietenkompostierung ergaben sich höhere spezifische Gesamtkosten von rd. 22 DM/m³ FM, was im Bereich von 115 bis 180 DM/t FM liegt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ziele und Ergebnisse des Projektes wurden in diversen Fachorganen publiziert, auf verschiedenen wissenschaftlichen Fachtagungen vorgestellt und im Rahmen von Betriebs- und Feldführungen der Offizialberatung und landwirtschaftlichen Administration präsentiert.


Fazit

Die direkte Verwertung von Grüngut hat ihre besonderen Vorteile im ländlichen Raum. Hier kann sie zur Schließung regionaler Stoffkreisläufe beitragen. Aufgrund des hohen Puffervermögens des Femahraner Standortes konnten weder deutliche Ertragseffekte noch eine potentielle Belastung des Bodens mit Schadstoffen durch die Ausbringung von Grüngut beobachtet werden. Weiterführende Untersuchungen über die mittel- bzw. langfristige Verfügbarkeit der nachweislich akkumulierten Nährstoffe sowie eine potentielle Anreicherung von Schadstoffen sind wünschenswert. Die Untersuchungen zur Wirtschaftlichkeit belegen die Vorteile der direkten Verwertung von Grüngut gegenüber der Kompostierung.