Zusammenfassung Band 86

von Glisczynski, Felix (2023): Effekte von Pflanzenkohle-Kompost-Substraten auf Böden und Pflanzen in landwirtschaftlichen Dauerkulturen

Sowohl Pflanzenkohle als auch Kompost können die Bodenfruchtbarkeit und die Kohlen-stoffspeicherung im Boden verbessern; daher wird für eine nachhaltige Landbewirtschaftung empfohlen, eine Mischung aus beiden Substraten zu verwenden. Allerdings ist wenig über die Wechselwirkung der Substarte und ihre Auswirkungen auf den Boden und die Pflanzen be-kannt, insbesondere wenn sie in Dauerkulturen unter gemäßigten Klimabedingungen einge-setzt werden. Unser Ziel war es, die Effekte von Pflanzenkohle-Kompost-Substraten auf die Bodeneigenschaften und das Pflanzenwachstum in Kurzumtriebsplantagen (KUP) und in be-reits zuvor mit Apfelbäumen bepflanzten Apfelneuanlagen zu untersuchen.
Zu diesem Zweck wurde ein Feldversuch mit den Baumarten Pappel, Weide und Erle ange-legt, die jeweils in dreifacher Wiederholung mit 0 (= Kontrolle), 30 t ha-1 Kompost oder Pflanzenkohle-Kompost-Substraten mit 15% (TPS15) und 30% Pflanzenkohle (TPS30) be-handelt wurden. Ein anderer Ansatz war, bei der Neuanlage von Apfelbäumen (Malus domes-tica; 'Braeburn' auf M9) 3 kg der beiden Pflanzenkohle-Kompost-Substrate in die Pflanzlöcher zu applizieren.
Für die KUP analysierten wir das Pflanzenwachstum sowie den pH-Wert, die potenzielle Ka-tionenaustauschkapazität (KAK), den organischen Kohlenstoffvorrat (SOC), den Gesamt-stickstoffgehalt sowie pflanzenverfügbares Phosphat und Kalium im Boden. In diesem Feld-versuch bestimmten wir zudem den Beitrag der partikulären organischen Substanz (POM), des mineralisch gebundenen non-POM und der Bodenaggregation zum SOC-Vorrat. Für die neu angelegte Apfelplantage bewerteten wir die Auswirkungen der Substrate auf das Pflanzen-wachstum, den Nährstoffgehalt der Blätter sowie den Ertrag und die Qualität der Früchte im Vergleich zu einer mineralisch gedüngten und unbehandelten Kontrolle. Die Untersuchungen liefen über drei Jahre.
In der KUP beeinflussten die Substrate die meisten Bodeneigenschaften nur im Oberboden und für einen begrenzten Zeitraum. Nach drei Jahren betrug die SOC-Zunahme 6,4 t ha-1 in den TPS30-Parzellen. Dies war weniger, als wir durch die Subtratgabe zugeführt hatten. Ins-gesamt zeigte diese Variante damit die größten Kohlenstoffverluste, obwohl die Pflanzenkoh-le selbst keinem Abbau unterlag. Gleichzeitig erhöhte das TPS30-Substrat die SOC-Vorräte in den Makroaggregaten. Die physikalische Bodenfraktionierung ergab, dass 55 % des gesamten SOC-Anstiegs auf die Akkumulation von POM zurückzuführen war, während die Vorräte des mineralisch gebundenen SOC nur oberflächennah in 0-5 cm Tiefe und direkt nach der Aus-bringung signifikant anstiegen. Das Baumwachstum und der Biomasseertrag reagiert über-haupt nicht auf die Substratapplikation. Auch bei den Apfelbäumen konnten wir keine Sub-strateffekte messen.
Insgesamt gab es keine Hinweise, dass Pflanzenkohle-Kompost-Substrate die Leistung von KUP verbessern oder Nachbaukrankheiten bei Apfelbäumen unterdrücken. Bei fruchtbareren Böden und unter gemäßigten Klimabedingungen wird daher von der Anwendung von Pflanzenkohle in Dauerkulturen abgeraten. Allerdings kann Kohlenstoff im Boden durch die Sub-stratausbringung angereichert werden – auch wenn die Pflanzenkohle nicht zu einer Stabilisie-rung oder zu einem verbesserten, physikalischen Schutz der SOC-Vorräte führt.

Abstract Band 86

von Glisczynski, Felix (2023): Biochar compost substrates in soil and plants in agricultural permanent cropping systems

Both biochar and compost may improve soil fertility and carbon sequestration; hence, it has been recommended to use a mixture of both for sustainable land management. However, little is known about the interaction of both compounds and their impact on soil and plants, espe-cially when applied to permanent and perennial cropping systems under temperate climate conditions. Our aim was to elucidate the effects of biochar-compost substrates on soil proper-ties and plant growth in a short rotation coppice (SRC) and on replant disease in a replanted apple orchard.
For this purpose, we planted the tree species poplar, willow, and alder in a no-till field experi-ment, each of them amended in triplicate with 0 (= control) or 30 Mg ha-1 compost or biochar-compost substrates containing 15% (TPS15) and 30% biochar (TPS30). Another approach was to add 3 kg of both biochar-compost substrates into the planting holes prior replanting of ap-ple trees (Malus domestica; c.v. ‘Braeburn’ trees on M9).
For the SRC, plant growth as well as soil pH, potential cation exchange capacity (CEC), stocks of soil organic carbon (SOC), total nitrogen, and plant-available phosphate and potassi-um oxide were analyzed. In this field trial, we also assessed the contribution of particulate organic matter (POM), mineral associated non-POM, and soil aggregation to SOC stocks. For the replanted apple orchard, we evaluated substrate effects on plant growth, nutrient content of the leaves as well as fruit yield and quality in comparison to a fertilized and untreated con-trol trial. All investigations ran for three years.
Under SRC, biochar-compost substrates affected most soil properties only in the topsoil and for a limited period of time. After three years there was a gain of up to 6.4 Mg SOC ha-1 in the TPS30 plots, which, however, was lower than the added carbon amount. Especially in the case of TPS30 treatment, carbon input was characterized by the greatest losses after application, although the black carbon of the biochar was not degraded in soil; nevertheless, TPS30 sub-strate increased SOC stocks within macroaggregates. Physical soil fractionation revealed that 55% of the total SOC rise was due to the accumulatio of POM, while the stocks of the miner-al associated SOC only rose close to the surface in 0-5 cm depth and directly after application. Additionally, tree growth and woody biomass yield did not respond at all to the treatments. Also, in the orchard, none of the investigated parameters responded to the application of bio-char-compost substrates. There were also no indications that biochar-compost substrates sup-press apple replant diseases.
Overall, the use of biochar for such systems and in inherently more fertile soils under temper-ate climate conditions is not recommended. Biochar application to SRC contributes to SOC accumulation but failed to transfer the added or native stocks to more stable or physically bet-ter protected C pools.