Projekt 08205/01

Förderschwerpunkt Holz: Substrate aus Holz und Holzfasern als Mischkomponente zu Grüngutkomposten

Projektdurchführung

Technische Universität München (TUM) Institut für Holzforschung
Winzererstr. 45
80797 München

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Nutzungspotential von Holz als ökologisch vorteilhafter, nachwachsender Rohstoff wird in Deutschland momentan nicht vollständig ausgeschöpft; von einem Jahreszuwachs von 60 Mio. fm werden etwa nur 40 Mio. fm genutzt. Durch den steigenden Einsatz von Altpapier und Importzellstoff treten im Bereich der Sägeresthölzer vermehrt Absatzschwierigkeiten auf, weshalb für dieses hochwertige Sortiment weitergehende Einsatzbereiche erschlossen werden müssen. In Deutschland wird die endliche Ressource Torf noch immer in erheblichem Umfang abgebaut. Aus Gründen des Umwelt- und Ressourcenschutzes muss daher nach Alternativen für den Substratbereich gesucht werden. Die jährliche Einsatzmenge von Torf in Pflanzsubstraten beträgt in Deutschland 11 Mio. m³, wovon 5 Mio. m³ importiert werden. Bedingt durch die flächendeckende Bioabfallverwertung fallen große Mengen an Grüngutkomposten an, für die weitere Verwendungsmöglichkeiten erschlossen werden müssen.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines erprobten Pflanzsubstrates aus den Komponenten Holz, Grüngutkompost und Mykorrhiza. Hierbei wird zum einen Torf durch den umweltfreundlichen und nachwachsenden Rohstoff Holz substituiert, zum anderen werden weitere Verwendungsbereiche für Grün-gutkomposte erschlossen.
Durch die Verwendung von Holz als Substratkomponente kann eine Verbesserung des Pflanzenwachstums erreicht werden. Die Steuerung der Nährstoffverfügbarkeit während der Kultur wird durch die zu vernachlässigenden Gehalte an Nährstoffen im Holz erleichtert, ferner wirkt sich die Struktur der Holzkomponenten positiv auf den Lufthaushalt im Substrat aus. Durch die Beimischung geeigneter Grüngutkomposte kann die Wasserkapazität des Substrates erhöht werden; zudem erfolgt die Bereitstellung der für das Pflanzenwachstum benötigten Nährstoffe. Die Mehrzahl der krautigen Pflanzen geht unter natürlichen Bedingungen eine Symbiose mit arbuskulären Mykorrhizapilzen ein, deren vielfältige positive Wirkungen zwischenzeitlich wiederholt belegt sind. Zum einen kann unter Stressbedingungen der Stoffaustausch zwischen Mykosymbiont und Wirt das Wachstum der Pflanze erheblich verbessern, zum anderen lassen sich gegenüber nicht-mykorrhizierten Pflanzen Ertragssteigerungen erzielen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenInstitut für Holzforschung, TU München
· Bereitstellung der Holzkomponenten für die Substratmischungen aus den Holzarten Fichte, Kiefer und Douglasie
· Chemische Analysen der Substrate und Substratmischungen. Die Analysen umfassen u. a. Bestimmung der Extraktstoffgehalte in verschiedenen Lösemitteln und Analyse ausgewählter Extrakte hinsichtlich wachstumshemmender Stoffe, Bestimmung des pH - Wertes und des Aschegehaltes, ferner Elementar- und Nährelementanalysen.
· Physikalische Charakterisierung der Substratmischungen und ihrer Komponenten: Bestimmung der Korngrößenverteilung, des Volumengewichtes und der Wasserkapazität.
Lehrstuhl für Gemüsebau, TU München - Weihenstephan
· Untersuchungen der Substrate und Substratmischungen hinsichtlich ihrer Eignung zur Pflanzenkultur; dabei Erfassung von pflanzenbaulich relevanten Parametern zur Beurteilung von Qualität und Ertrag.
· Untersuchungen zum Anteil frischer Rinde im Substrat und dessen Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum.
· Überprüfung und Beurteilung des Einsatzes arbuskulärer Mykorrhizapilze in der Pflanzenproduktion und Analyse der Auswirkungen auf Pflanzenwachstum und Ertrag.
· Vermehrung der einzelnen Mykorrhizastämme zur Gewinnung von Inokula für Pflanzversuche, dabei auch Vergleich mehrerer Inokula gewerblicher Anbieter und Selektion geeigneter Stämme.
Lehrstuhl für Botanik, TU München - Weihenstephan
· Auswahl und Beurteilung geeigneter Stämme arbuskulärer Mykorrhizapilze (AM) für den Einsatz in Pflanzenkulturen.
· Kontrolle und Beurteilung der Etablierung der Mykorrhiza in den Pflanzenwurzeln und im Substrat.
· Quantitativer und qualitativer Nachweis der Mykorrhiza-Pilze mittels molekulargenetischer Methoden.
Fa. Toresa Deutschland GmbH, Fa. BBG Donau - Wald mbH
· Durch die beiden Firmen erfolgt die Bereitstellung von kommerziellen Holzfasern als Substrat und Substratzuschlagsstoff, ferner von Mischsubstraten und Grüngutkompost.


Ergebnisse und Diskussion

Substrate und Substratmischungen
Holzkomponenten
· Nach den vorliegenden Ergebnissen eignen sich sowohl die Holzfaser Toresa als auch die Sägespanfraktionen mit ITAG-Mix (Fa. Toresa) Beimischung aller drei Holzarten für den Einsatz in Pflanzsubstraten. In Pflanzversuchen mit Kopfsalat, Tomaten, Paprika, Küchenkräutern und Chinakohl konnten im Vergleich zu Torfkultursubstraten mit den Mischungen Holzfaser / Späne und Grün-gutkompost (Volumenanteil im Substrat 30 %) vergleichbare, zum Teil bessere Ergebnisse erzielt werden.
· Die Wasserkapazitäten der untersuchten Holzfaserstoffe und Sägespanfraktionen liegen im Bereich von Standardkultursubstraten, vor allem bei Holzfasern mit hohem Feinanteil können sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Die Sägespäne weisen eine geringfügig niedrigere Wasserkapazität auf, mit zunehmender Kulturdauer und damit beginnendem Holzabbau zeigen auch die Spanfraktionen ein steigendes Wasserhaltevermögen.
· Bezüglich der Volumengewichte liegen die Holzfaserstoffe im Bereich der Torfkultursubstrate; die Sägespäne weisen etwas höhere Volumengewichte auf.
Holzarten
· Alle untersuchten Substratkomponenten der einzelnen Holzarten zeigen hinsichtlich holzchemischer Parameter wie Extraktstoffgehalte, pH - Wert und Aschegehalt keine gravierenden Abweichungen zu Angaben in der Literatur. Bei den Spänen aus Douglasie wäre ein höherer Extraktstoffgehalt zu erwarten gewesen, die niedrigeren Werte sind aber mit größter Wahrscheinlichkeit auf die Zusammensetzung des Spangemisches zurückzuführen. Dieses weist einen sehr hohen Anteil an Splintholz auf, welches im Gegensatz zum Kernholz durch einen niedrigeren Gehalt an Extraktstoffen gekennzeichnet ist.
· Bei der Verwendung von Spänen der Holzarten Kiefer und Douglasie ohne ITAG-Mix Beimischung zeigen sich bei der Kiefer deutlich negative Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, welche mit größter Wahrscheinlichkeit auf bestimmte Inhaltsstoffe zurückzuführen sind. Ähnliches wäre bei der Holzart Douglasie zu erwarten gewesen. Der hohe Splintholzanteil in der Spanfraktion und die dadurch niedrigen Extraktstoffgehalte erklären jedoch, dass in diesem Fall keine Beeinträchtigung des Pflanzenwachstums festzustellen ist.
Rindenanteil
· Schon sehr geringe Anteile (1,5 Vol%) frischer Rinde im Substrat führen zu signifikanten Hemmungen des Pflanzenwachstums. Dies kann in Pflanzversuchen (Kultur: Chinakohl) mit unterschiedlichen Anteilen frischer Rinde im Substrat nachgewiesen werden. Dieser Anteil liegt deutlich unter den Richtwerten für Holzspäne als Substratzuschlagstoff
· Die holzchemischen Analysen zeigen, dass ein steigender Anteil frischer Rinde in der Holzfraktion im Vergleich zu den reinen Hölzern zu erhöhten Extraktstoffgehalten und niedrigeren pH - Werten führt.
Mykorrhiza
· Ein am Lehrstuhl für Gemüsebau selektierter und vom LS f. Botanik identifizierter Mykorrhizastamm (Glomus intraradices Dürnast) hat sich als besonders geeignet zur Kultur verschiedener Pflanzen (Salat, Tomaten, Küchenkräuter) unter Glas erwiesen. Zusätzlich toleriert dieser Stamm im Vergleich zu bisher eingesetzten Inokula, Phosphatgehalte im Substrat bis zu 250 mg/L. Damit ist er auch in stärker aufgedüngten Substraten einsetzbar.
· Bei verschiedenen Küchenkräutern konnte so eine Ertragssteigerung (Spross und Blatt) von bis zu 44 % beobachtet werden. Die Kultur mit AM ist vor allem dann sinnvoll, wenn andere Wachstums-faktoren weniger günstig sind (Nährstoffe in organischer Form gebunden, geringere Wasserkapazität des Substrates).
· Am Lehrstuhl für Botanik wurden insgesamt 9 verschiedene Mykorrhizasubstrate auf ihre Tauglichkeit untersucht. Von den 5 getesteten kommerziellen Inokula erwies sich nur ein Inokulum als geeignet. Die eingesetzten Reinstämme Glomus mosseae, Gigaspora spec. und Entrophospora colombiana führten unter den Anzuchtbedingungen am Lehrstuhl für Gemüsebau zu keiner nennenswerten Kolonisierung der Wurzeln. Das beste Wachstum zeigte der Stamm Glomus intraradices Dürnast.
· Für den Testorganismus Glomus mosseae und den Stamm Glomus intraradices Dürnast wurden qualitative und quantitative Nachweisverfahren auf molekulargenetischer Ebene entwickelt. Grundlage des Tests sind Sequenzdaten der ribosomalen DNA. Es wurde eine Firma ermittelt, die diese Tests durchführen kann. Zusätzlich wurde durch Modifikation bereits bestehender Protokolle die Identifizierung der Pilzstrukturen in Wurzeln optimiert.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

· Poster beim Statusseminar zum Förderschwerpunkt Bioabfallentsorgung der DBU in Osnabrück, 25./26.11.98
· Vortrag ‚Anzucht von Gemüsejungpflanzen in mykorrhizierten torffreien Substraten auf der 4. Arbeitstagung der Interessenvertretung ‚Anwendung arbuskulärer Mykorrhizapilze in der Praxis in Braunschweig, 14./15.01.99
· Vortrag ‚Chancen und Grenzen des Einsatzes arbuskulärer Mykorrhizapilze im Gemüsebau beim Dombergseminar der FH Weihenstephan, 01.02.99
· Statusseminare: 12.02.1999 und 15.12.1999 in Freising - Weihenstephan. Präsentation der vorliegenden Ergebnisse und Besichtigung der laufenden Pflanzversuche.
· Poster beim 37th IUPAC - Congress, Berlin, August 1999
· Poster auf der DGG-Tagung in Zürich, Februar 2000
· Präsentation einer torfreduzierten Kräuter- und Gartenerde auf der Passauer Frühjahrsausstellung vom 01.04. - 09.04.2000 durch die Fa. BBG Donauwald.
· Diverse Führungen durch die Versuchsanlage Dürnast (Teilnehmer diverser Tagungen, Studenten, Kunden von Toresa)