Nutzung von Stall-Abluft zur Düngung von Pflanzen im Gewächshaus – Evaluierung eines Neuen Verfahrens
Zusammenfassung
Eine der größten Umweltbedrohungen für unseren Planeten ist der Klimawandel. Er wird als große Gefahr für das Überleben vieler Arten, Ökosysteme und die Nachhaltigkeit der Tierproduktionssysteme in vielen Teilen der Welt angesehen (Naqvi et al., 2011). Wir können feststellen, dass der Klimawandel seit vielen Jahren Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Forschung und öffentlicher Debatten ist, die bis in die Gegenwart andauern (The Royal Society, 2010). Die Öffentlichkeit interessiert sich immer mehr für den Treibhauseffekt, die durch die intensive menschliche Tätigkeit verursachte Klimakrise und die Auswirkungen dieser Faktoren auf die Umwelt im Allgemeinen und ihre Ökosysteme im speziellen (Zhang et al., 2019).
Der Tierhaltungssektor benötigt eine beträchtliche Menge an natürlichen Ressourcen und spielt eine wichtige Rolle bei den globalen Treibhausgasemissionen. Die wichtigsten Treibhausgase aus der Tierhaltung sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (NOx).
Zusammenfassend kann man sagen, dass die Landwirtschaft und insbesondere die Tierhaltung durch den Ausstoß von Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid zur globalen Erwärmung beitragen. Die Menschheit steht vor der Herausforderung einer Nahrungsmittelkrise, die einer Steigerung der Tierproduktivität bedarf. Diese kann zu einer Verringerung der Emissionsrate pro Produkteinheit führen. Eine der wichtigsten Möglichkeiten, diesen Umwelteffekt zu erreichen, ist die Annahme wirksamer Reduktionsstrategien. Um die Wirksamkeit dieser Strategien zu erhöhen, müssen komplexe Wechselwirkungen zwischen den Tierproduktionssystemen berücksichtigt werden. Die Praktiken zur Emissionsminderung sollten nicht einzeln, sondern als Bestandteil des gesamten Tierproduktionssystems betrachtet werden. Die meisten dieser Strategien zielen auf die Steigerung der Produktivität (bezogen auf eine Einheit des Tierproduktes) ab, was in den meisten Fällen ohne gute Tiergesundheits- und Tierschutzstandards nicht erreicht werden kann.
Zielsetzung
Ziel unserer Studie ist es, Emissionen aus Tierstallungen durch Luftwäscher zu binden und sowohl das stickstoffhaltige Wasser des Wäschers als auch die gereinigte Stallabluft, die jedoch weiterhin erhöhte Werte von Kohlenstoffdioxid enthält, sinnvoll zu nutzen. So soll die Abluft einem Gewächshaus zugeführt werden, in dem in verschiedenen Anbausystemen (Verwendung von natürlicher Erde, Nährsubstrat oder Hydrokultursysteme) Salat kultiviert wird (s. Abb. 1).
Ein weiteres Ziel dieses Projekts ist es, die verfügbaren Daten sowie repräsentative wissenschaftliche Artikel zu untersuchen, um die Wechselwirkungen und Hygienerisiken der verschmutzten Luft aus Geflügelfarmen und den Pflanzen, die sie für ihre Entwicklung nutzen, besser zu erklären. Es werden Trends und mögliche zukünftige Szenarien für die Nutzung von Stallabluft aus zwangsbelüftetetn Geflügelställen untersucht.
Die gründliche Forschung hat mir geholfen, zu erkennen, wo ich stehe und was ich tun muss, um zu anderen aufzuschließen und um meine Ziele erreichen zu können. Das Kennenlernen der Technologien des Prozesses der Emissionsreduzierung im Geflügelsektor der Lehr- und Forschungsstation Frankenforst der Universität Bonn hat gezeigt, wie die technischen Umsetzungen funktionieren können. Diese ersten praktischen Aktivitäten gaben mir eine Vorstellung von den Techniken, wie die Abluftbehandlung und auch die Belüftung von Geflügelställen funktioniert. Das hilft mir, Veröffentlichungen im Zusammenhang mit dem geplanten Forschungsprojekt zu finden und zu verstehen.
Die Analyse der gesammelten Quellen wurde zwischen Oktober und Dezember 2019 durchgeführt. Der Zweck der Analyse war es, gezielte Forschung mit einem Fokus auf Deutschland und die Niederlande als führende Nationen im Bereich der Emissionsreduzierung und auf das, was in Bulgarien getan wurde oder getan werden soll, zu kombinieren. Es zeigt sich: Die Lücken in Bulgarien liegen viel mehr in der fehlenden Interaktion zwischen Wissenschaft und Wirtschaft, welches beispielsweise in Deutschland verbreitet Anwendung findet. Das Interesse der führenden Länder ist in eine einheitliche Richtung orientiert, während dieses Interesse auf bulgarischer Seite fehlt.
Ergebnisse
Ich lernte viele neue Dinge, wie z.B. Definitionen und wofür die Geräte in der Forschung und Praxis des Frankenforst-Teams einsetzbar sind (https://www.frankenforst.uni-bonn.de/). Ich habe mich mit den Projekten, an denen das Institut arbeitet, vertraut gemacht. Es war eine echte Herausforderung für mich, Teil des Teams zu sein, weil ich während meines Aufenthalts viele Dinge gelernt habe und mein Wissen und Verständnis für einen anderen, spezifischen Teil der Tierhaltungstechnologie, nämlich die Reduzierung von Gasemissionen, bereichert und vertieft habe. Der Aufenthalt war für mich ein Gewinn an Zeit für Selbststudium, Diskussionen und mehrfache Anpassungen der Studienrichtung.
Diskussion
Physiologen kennen seit langem die Auswirkungen hoher CO2-Konzentrationen auf Pflanzen, und Gewächshausbauern haben die CO2-Düngung zur Steigerung des Pflanzenertrags genutzt. Es wurde betont, dass die Haupteffekte auf einzelne physiologische Merkmale zurückzuführen sind, aber die Folgen dieser Reaktionen für die gesamte Pflanze, die Bevölkerung und das Ökosystem sind weniger bekannt und in einigen Fällen kontraintuitiv. CO2-Anreicherung und zusätzliche Beleuchtung in Gewächshausanlagen sind gängige Verfahren zur Verbesserung der Produktionsraten. Kimball (1993) und Gray (2016) sprechen in ihren Artikeln über die Auswirkungen der zunehmenden atmosphärischen CO2-Konzentration auf die Pflanzenentwicklung, einschließlich des Entwicklungsprozesses in Blättern, Wurzeln und in den reproduktiven Strukturen. Von der anderen Seite wird erwähnt (Dong et al., 2018), dass die Wirkung von erhöhtem atmosphärischem CO2 (eCO2) den Ertrag von Gemüse erhöht und auch deren Ernährungsqualität beeinflussen könnte.
Ausblick
Die weitere Forschung zum Projekt wird in Bulgarien fortgesetzt. Die Zusammenarbeit zwischen den beiden Instituten wird im Hinblick auf die Reduzierung von Gasemissionen in der Tierhaltung vertieft. Werden beispielsweise die in Deutschland von seinem Team erzielten Ergebnisse, die in einer Reihe von Fachzeitschriften und Websites veröffentlicht wurden, genutzt. Diese wurden weiter untersucht, und nur diejenigen, die die Ammoniak- und CO2-Emissionen bei Geflügel reduziert haben, wurden zur Auswertung selektiert. Es ist geplant, dass viele der Dinge, die während des Aufenthalts in Bonn gesehen und gelernt wurden, der Leitung des Instituts für Tierwissenschaften – Kostinbrod vorgestellt werden und anschließend in der Praxis Anwendung finden werden. Die Koordination mit dem Institut für Landtechnik in Bonn wird auch in Zukunft fortgesetzt, was für beide Länder von großem Nutzen sein wird.
Diese im Institut für Landtechnik durchgeführte Forschung wird vorläufige Ergebnisse liefern und eine Grundlage für zukünftige Experimente bilden, die wichtige Informationen zur Reduzierung von Ammoniak und Klimagasen in Bulgarien liefern werden. Wir werden das Wissen und die Erfahrung unserer Bonner Kollegen nutzen. Ich hoffe, dass diese Praxis und diese Fähigkeiten, die ich in Bonn gesehen und gelernt habe, als Teil der zukünftigen Reduzierung schädlicher Gase aus der Tierhaltung in Bulgarien genutzt werden.