Projekt 08721/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung (1): Entwicklung von Substraten für Baumschulkulturen unter Verwendung von Komposten aus der aeroben und anaeroben Bioabfallverwertung

Projektdurchführung

Hochschule Weihenstephan-TriesdorfStudiengang GartenbauFachgebiet Freilandzierpflanzen
Am Staudengarten 7
85354 Freising

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Entwicklung von Substraten für Baumschulkulturen auf der Basis von Komposten aus aerober und anaerober Behandlung unter Berücksichtigung der anwenderspezifischen Erfordernisse. Ziel des Projektes war es aufgrund der Ergebnisse aus wissenschaftlichen Untersuchungen und Praxisversuchen Substrattypen zu klassifizieren, die eine sinnvolle und umweltschonende Verwendung der vorgenannten biogenen Reststoffe ermöglichen. Hierbei wurden als Zuschlagsstoffe für die Substrate vornehmlich lokal anfallende Reststoffe verwendet, mit dem Ziel auch für diese Stoffe eine Verwendungsmöglichkeit zu finden und somit eine Deponierung dieser Stoffe zu vermeiden. Durch die Substitution von Hochmoortorf wird diese natürliche Ressource geschont. Die Einsparung von Torftransporten aus Norddeutschland oder dem Baltikum zum Substrathersteller nach Bayern vermindert zudem den Verbrauch fossiler Energieträger.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der ersten Projektphase (Vegetationsperiode 1996) wurden am Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung Versuche zur Ermittlung geeigneter Kompostarten für die Substratherstellung und zur Eignung verschiedener Zuschlagsstoffe für Kompostsubstrate durchgeführt. Bei den Versuchen kamen Komposte aus aerober und anaerober Behandlung zum Einsatz. Im einzelnen waren dies Grüngutkompost aus offener Mietenkompostierung, Bioabfallkompost aus Warngau (vollgekapseltes Mietenverfahren/Umsetzsystem Wendelin), kompostierter Gärrückstand aus Zürich (KOMPOGAS-Verfahren/Trockenfermentation) und aus Kaufbeuren (BTA-ähnliche Nassfermentation). Der Gärrückstand aus der BTA-Anlage Volkenschwand konnte aufgrund zu hoher Nährstoff- und Ballaststoffgehalte nicht verwendet werden. Bei diesen Exaktversuchen wurde ebenso die Nährstoffversorgung und -auswaschung bei komposthaltigen Substraten untersucht.
Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Pflanzenversuche der Vegetationsperiode 1996 bildeten die Grundlage für die Herstellung von Substraten auf Kompostbasis für die Exakt- und Praxisversuche. Die pflanzenbaulichen und produktionsbedingten Ansprüche der Baumschulbetriebe an universell einsetzbare Kultursubstrate wurden mit den Anwendern erarbeitet und berücksichtigt.
In Zusammenarbeit mit dem Substrathersteller wurden die Anforderungen an die Komposte bezüglich verarbeitungsrelevanter Parameter erörtert. Unter Einbeziehung dieser Kriterien und der chemischen Eigenschaften wurden zwei Komposte ausgewählt. Neben dem Grüngutkompost aus Warngau wurde der kompostierte Gärrückstand aus der TBW-Nassfermentation in Teugn (seit Mai 1996 in Betrieb) verwendet. Dieser erfüllte neben den geforderten chemischen Parametern auch die für den Transport und die Verarbeitung notwendigen physikalischen Parameter (z. B. niedriges Volumengewicht, siebfähige Struktur). Die Qualität des Gärrückstandes aus der BTA-Anlage des Projektpartners Högl GmbH konnte trotz aller Anstrengungen des Werkbetreibers und fortlaufender Untersuchungen, sowie einer kontrollierten Nachkompostierung bis zum Beginn der Vegetationsperiode 1997 nicht in einem ausreichenden Maße verbessert werden.
Für die Versuche im Jahr 1997 wurden im Substratwerk des Projektpartners Erdenwerk Patzer zwei Mischungen hergestellt, wobei erstmalig kompostierter Gärrückstand in der Substratproduktion zum Einsatz kam. Der Kompostanteil betrug in beiden Substrate jeweils 40 Vol.-%. Durch Substitution von weiteren 25 Vol.-% durch die Torfersatzstoffe Rindenhumus und Holzhäcksel wurde der verbleibende Torfanteil auf 35 Vol.-% gesenkt. Diese beiden Mischungen wurden sowohl in den Versuchen an der Versuchsanstalt, als auch in Praxisversuchen in den beiden am Projekt beteiligten Baumschulbetrieben eingesetzt.
Mit insgesamt sechs Varianten (zwei im Werk hergestellte Mischungen, zwei weitere Versuchssubstrate und zwei Standardsubstrate für die Gehölzproduktion) wurden in der Vegetationsperiode 1997 vier Versuche mit sieben Pflanzenarten angelegt, bei denen die Auswirkung der Substrate auf das Pflanzenwachstum bei unterschiedlicher Bewässerung, sowie die Nährstoffversorgung und -auswaschung untersucht wurde. Für die Praxisversuche wählten die Projektpartner Baumschule Schwab und Baumschule Hörmann jeweils sieben für das eigenproduzierte Sortiment typische Pflanzenarten aus. Bei diesen Versuchen sollte besonders die universelle Einsetzbarkeit der Substrate und deren Verhalten unter Praxisbedingungen im Vergleich zu den bisher verwendeten Substraten geprüft werden.
Das neue Baumschulsubstrat I (40 Vol.-% kompostierter Gärrückstand, 25 Vol.-% Holzhäcksel, 35 Vol.-% Hochmoortorf) erbrachte sowohl in den Exakt-, wie auch in den Praxisversuchen positive Ergebnisse. Nur bei wenigen Pflanzenarten im Baumschulbetrieb Hörmann und bei den Versuchen mit Mattenbewässerung wurde eine, im Vergleich zur Kontrolle schwächere Wuchsleistung beobachtet. Bei allen anderen Versuchen brachte dieses Substrat gleichwertige und teilweise bessere Pflanzenqualitäten. Anders verhielt es sich mit dem Versuchssubstrat II (40 Vol.-% Grüngutkompost, 25 Vol.-% Rindenhumus, 35 Vol.-%. Hochmoortorf). Dieses konnte bei der Mehrzahl der Exaktversuche und bei den Praxisversuchen im Baumschulbetrieb Hörmann nur zum Teil die pflanzenbaulichen Anforderungen im Vergleich zu den Standardsubstraten erfüllen. Die beiden Versuchssubstrate der Vegetationsperiode 1997 wurden nach der Auswertung der Ergebnisse für die Versuche im Jahr 1998 modifiziert. Hierzu wurde der Kompostanteil von 40 auf 30 Vol.-% gesenkt. Um die Wirksamkeit dieser Reduzierung zu prüfen, wurden zwei Mischungen in Exaktversuchen mit einem Torfsubstrat als Kontrollvariante geprüft. Als weitere Prüfglieder wurden zwei Substrate mit dem Mischungsverhältnis von 1997 verwendet. Außerdem wurde zusätzlich eines der Versuchssubstrate alternativ zur Versorgung mit Osmocote NPK mit Osmocote N mit einer Wirkungsdauer von 8-9 Monaten aufgedüngt. Um die Auswirkungen im Pflanzenversuch zu untersuchen, wurden bei den Substratmischungen auch zwei Komposte eingesetzt, die einzelne Richtwerte für Substratkompost zum Teil deutlich überschritten.
Annähernd die gleiche Qualität wie in dem Torfsubstrat konnte nur mit dem Kompostsubstrat mit 30 Vol.-% GGK, 25 Vol.-% Holzhäcksel und 45 Vol.-% HMT erzeugt werden. Der in dieser Mischung verwendete Kompost erfüllte (mit Ausnahme des Richtwertes für Kalium) die Gütekriterien (der Bundesgütegemeinschaft Kompost) für Substratkompost für eine 40 Vol.-%-Zumischung. Die parallel durchgeführten Praxisversuchen bestätigten die Ergebnisse. Im Vergleich zu dem von beiden Betrieben verwendeten Baumschulsubstrat der Firma Ökohum erbrachte das Substrat mit 30 Vol.-% GGK, 25 Vol.-% Holzhäcksel und 45 Vol.-% HMT gleichwertige und teilweise bessere Ergebnisse bei allen Pflanzenarten.


Ergebnisse und Diskussion

Für einen erfolgreichen Einsatz von Komposten in Baumschulsubstraten ist es notwendig, qualitativ hochwertige Materialien zu verwenden. Wie die Erfahrungen aus dem Projekt zeigten, können nur durch Verwendung eines nährstoffarmen Kompostes in Kombination mit anderen Torfersatzstoffen größere Mengen an Hochmoortorf in Baumschulsubstraten ersetzt werden. Bei Beachtung der Richtlinien für Substratkompost lassen sich insbesondere mit Grüngutkomposten Substrate herstellen, deren Torfanteil auf 45 Vol.-% reduziert ist und dennoch die gleiche Kultursicherheit bieten wie ein reines Torfsubstrat bzw. die bislang in den Baumschulen verwendeten Rindenhumus-Hochmoortorf-Substrate.
Die Ergebnisse in der Übersicht:
1. Bei Verwendung von Kompost zur Herstellung von Baumschulsubstraten in Kombination mit anderen Torfersatzstoffen (z.B. Holzhäcksel) sollte ein Kompostanteil von 30 Vol.-% nicht überschritten werden, auch wenn nach den Güterichtlinien für Substratkompost ein Anteil von 40 Vol.-% möglich wäre. Mit einem Substrat aus 30 Vol.-% Grüngutkompost (Typ 1 nach BGK, 1998), 25 Vol.-% Holzhäcksel und 45 Vol.-% Hochmoortorf lässt sich annähernd die gleiche Pflanzenqualität bei Über-Kronen-Bewässerung erzeugen, wie in einem reinem Torfsubstrat. Die Versorgung mit Langzeitdüngern kann hierbei nach den bisherigen Erfahrungen im Umgang mit Torf-Rindenhumus-Substraten erfolgen.
2. In den Praxisversuchen konnten auch mit einem Substrat mit kompostierten Gärrückständen aus der Trockenfermentation nach dem KOMPOGAS-Verfahren (Typ 2 nach BGK, 1998 / Überschreitung des Richtwertes für CaCO3) im selben Mischungsverhältnis wie unter Punkt 1. bei der Mehrzahl der Pflanzenarten Pflanzen in guter Qualität kultiviert werden. Allerdings sind Kulturprobleme durch ungünstige Bedingungen (z.B. hoher pH-Wert im Substrat, rascher Anstieg der pH-Werte durch hohe Carbonatgehalte im Gießwasser) nicht auszuschließen.
3. Kompostsubstrate sacken stärker als Torfsubstrate, wobei der Volumenverlust vorwiegend auf mechanische Verdichtung zurückzuführen war. Durch ein stärkeres Andrücken der Substrate beim Topfen könnte die Sackung reduziert werden. Der Volumenverlust lag jedoch im Bereich anderer torfreduzierter Baumschulsubstrate und könnte sich möglicherweise nur bei mehrjährigen Kulturen negativ auf das Wachstum der Pflanzen auswirken.
4. Kompostsubstrate können auch bei Mattenbewässerung verwendet werden. Aufgrund der im Ver-gleich zu einem Torfsubstrat niedrigeren Wasserkapazität sind bei Kompostsubstraten kürzere Zeitintervalle zwischen den Bewässerungsvorgängen vorteilhaft für eine optimale Wasserversorgung.
5. Die häufig zu nährstoffreichen Bioabfallkomposte sind für eine Verwendung in höheren Volumenanteilen nicht geeignet (FISCHER, 1998). Die meist hohen Chlorid- und Natriumgehalte solcher Komposte sind ein weiterer Grund, diese nicht in Baumschulsubstraten einzusetzen.
6. Die kompostierten Gärrückstände der BTA-Anlage der Högl GmbH hatten keine ausreichende Qualität um in Baumschulsubstraten eingesetzt zu werden. Sowohl die chemischen Parameter, wie auch die physikalischen Eigenschaften (verklebte Aggregate) waren hier nicht ausreichend. Kompostierte Gärrückstände aus anderen Nassfermentationsanlagen (Kaufbeuren bzw. Teugn) erwiesen sich als ebenso geeignete Substratkomponenten wie Grüngutkompost.
7. Auch wenn einige Pflanzenarten mit höheren Kompostanteilen im Substrat gleiche Wachstumsergebnisse erbrachten wie in reinen Torfsubstraten, ist eine sorgfältige Auswahl der verwendeten Kompostarten unter Berücksichtigung der Güterichtlinien der Bundesgütegemeinschaft notwendig, damit das Substrat universell bei zahlreichen Gehölzkulturen (außer bei nicht kalkverträglichen Pflanzen) eingesetzt werden kann.
8. Neben den chemischen Eigenschaften von Substratkompost sind für den Hersteller von Baumschulsubstraten die physikalischen Parameter von großer Bedeutung. Um die Transportkapazität für Sub-stratlieferungen nicht zu überschreiten sind nur Komposte mit einem Volumengewicht von weniger als 600 g/l einsetzbar. Bei einem höheren Gewicht und damit größerem Wassergehalt ist außerdem eine Verschmutzung der Transportbänder, Misch- und Siebeinrichtungen des Substratwerkes nicht auszuschließen. Auch ein zu trockener Kompost könnte durch verstärkte Staubbelastung die Verpackung des Substrates in Foliensäcke beeinträchtigen.
9. Aus der Erfahrung des Einheitserdenwerks Patzer kann der Einsatz unreifer Komposte (Rottegrad < 5) zu starker Beeinträchtigung der Substratqualität führen. Neben der Immobilisierung von Stickstoff könnten eine Verpilzung des Substrates sowie eine nicht akzeptable Geruchsbildung auftreten.
10. Der Ersatz von Hochmoortorf durch Substratkompost ist aus ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll, da dadurch Torftransporte aus Norddeutschland und den baltischen Staaten eingespart werden könnten.
11. Für den Substrathersteller bietet Substratkompost eine kostengünstige Alternative zu Torf und teilweise auch zu anderen Torfersatzstoffen (z.B. Rindenhumus). Entscheidend für eine dauerhafte Verwendung von Kompost als Bestandteil von Baumschulsubstraten ist neben den vorgenannten Eigenschaften auch die ausreichende Verfügbarkeit des Materials zu produktionsintensiven Jahreszei-ten (Herbst/Frühjahr).
12. Für die Düngung und Bodenverbesserung in Freilandquartieren können kompostierte Gärrückstände von nicht substratfähiger Qualität verwendet werden. Kompostierte Gärrückstände sind in diesem Bereich eine Alternative zu den von den Baumschulen bisher eingesetzten Stallmistgaben. Eine Ausbringung sollte jedoch nur nach vorheriger Bodenuntersuchung erfolgen und dem meist geringen Entzug von Baumschulgehölzen angepasst werden. Da der Stickstoff aus dem kompostierten Gärrückständen nur zu einem geringen Teil pflanzenverfügbar ist, muss bei Bedarf ergänzend gedüngt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Um interessierten Unternehmen aus den Bereichen Biogaserzeugung, Kompostierung, Substraterzeugung und Pflanzenproduktion die Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben anschaulich zu präsentieren, wurde am 11. September 1997 in der Baumschule Schwab eine Informationsveranstaltung, sowie am 7. September 1998 eine Tagung an der Fachhochschule Weihenstephan durchgeführt. Des weiteren wurden die Zwischenergebnisse bislang in verschiedenen Vorträgen, Posterpräsentationen, Führungen und Veröffentlichungen dargestellt:
Führungen / Besichtigung der Pflanzenversuche
06.09.1996 Teilnehmer des Symposiums on Growing Media and Plant Nutrition der ISHS
09.09.1996 Forscher aus dem Baumschulbereich verschiedener Länder der EU
12.06.1997 Mitglieder des Erzeugerrings für Hochbaumschulpflanzen Bayern e.V.
30.07.1998 Leiter von Baumschulbetrieben aus Süddeutschland, Österreich und der Schweiz
07.09.1998 Teilnehmer der Tagung Kompostsubstrate für Gartenbau und GaLaBau
Teilnahme an Kongressen und Tagungen
· ISHS-Symposium Composting and use of composted materials for Horticulture vom 5. bis 11.4.1997 in Ayr (Poster), Schottland (Fischer, P.)
· Arbeitstagung der Arbeitsgemeinschaft Baumschulforschung vom 08.-09.09.1997 in Veitshöchheim (Popp, W.)
· Statusseminar Bioabfallverwertung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt am 25./26.11.1998 in Osnabrück (Popp, W.)
Vorträge
Popp, W.:
· Entwicklung für die Praxis - Baumschulsubstrate mit Kompost und anderen Torfersatzstoffen, Mitgliederversammlung des Erzeugerrings für Hochbaumschulpflanzen e.V. am 12.06.97 in Weihenstephan
· Baumschulsubstrate auf Kompostbasis, Tagung: Kompostsubstrate für Gartenbau und GaLaBau am 07.09.1998 in Weihenstephan
Fischer, P.:
· Kompostqualität für Substrate, Tagung: Kompostsubstrate für Gartenbau und GaLaBau am 07.09.1998 in Weihenstephan
Posterpräsentation
Fischer, P. u. Popp, W.:
· The use of various composts and recycled materials in growing media for ornamental shrubs, ISHS-Symposium Composting and use of composted materials for Horticulture am 07.04.97 in Ayre, Schottland
· Posterpräsentation auf der Veranstaltung Hochschule - Wirtschaft zum Technologie- und Wissens-transfer am 26.06.1998 in Weihenstephan
Veranstaltungen / Ausstellungen
· Informationsveranstaltung Kompost in Baumschulsubstraten im Baumschulbetrieb Schwab, Ingolstadt am 11.09.97
· Ausstellung Umwelt, Garten, Landschaft der Fa. Wurzer-Umwelt, Poster Entwicklung für die Praxis - Baumschulsubstrate mit Kompost und anderen Torfersatzstoffen vom 02. - 05.10.97 in Eitting
· Tagung Kompostsubstrate für Gartenbau und GaLaBau am 07.09.1998 in Weihenstephan
Veröffentlichungen
Fischer, P. und Popp, W.: Entwicklung von Substraten für Baumschulkulturen. Gartenbaureport 11/96, S.16, Bonn
Popp, W.: Eignung von Komposten aus verschiedenen Rotteverfahren als Substratzuschlag für Gehölze. Versuche im Deutschen Gartenbau, 9.Jahrgang, S.42, 1997
Fischer, P. und Popp, W.: Entwicklung von Substraten für Baumschulkulturen. Gartenbaureport 9/98, Bonn
Popp, W. und Fischer, P.:
Baumschulsubstrate auf Kompostbasis. Deutscher Gartenbau 36, Spezial Kulturtechnik, S.23-26, 1998
Popp, W. und Fischer, P.: Entwicklung von Substraten für Baumschulkulturen unter Verwendung von Komposten aus der aeroben und anaeroben Bioabfallverwertung. In: Ergebnisse des Förderschwerpunktes Bioabfallverwertung Deutsche Bundesstiftung Umwelt, S.26-31, Zellerverlag, Osnabrück, 1998
Popp, W. und Fischer, P.:Kompost als Torfersatz in Baumschulsubstraten. Deutsche Baumschule 12/98, S. 33-35


Fazit

Die Akzeptanz der Baumschulbetriebe gegenüber Kompostsubstraten könnte in der Zukunft ansteigen, wenn mehrere Betriebe mit den Produkten positive Erfahrungen gesammelt haben. Zur Zeit kultivieren zahlreiche Betriebe in Bayern bereits erfolgreich mit torfreduzierten Substraten (meist Rindenhumus-Hochmoortorf-Gemische). Dies dürfte eine Umstellung auf ein neues Substrat nicht gerade erleichtern, da die Betriebsleiter meist auf bewährte Qualität vertrauen und ein mögliches Kulturrisiko durch die Umstellung auf ein anderes Substrat scheuen. Durch eine intensive kulturbegleitende Beratung und einen probeweisen Einsatz der neuen Substratmischung kann die Einführung in die Praxis dennoch gelingen.