Kohlenstoff und Nährstoffdynamik in Biokohle-Co-Komposten und deren Effekte auf C Bilanzen, Bodeneigenschaften und Ernteerträge in Ghana

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Marschner
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410207775

Böden in Sub-Sahara Afrika sind durch niedrige organische Substanzgehalte (OBS) geprägt und oft durch nicht-nachhaltiges Management degradiert, was zu geringen Ernteerträgen führt. Der Erhalt, oder besser, die Erhöhung der OBS-Gehalte kann daher eine wichtige Rolle für die Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit und Sicherung von Erträgen spielen. Allerdings sind dafür geeignete Materialien in Afrika schlecht verfügbar und ihr Einsatz ist oft mit hohen Mineralisationsraten und Auswaschungsverlusten verbunden. Eine mögliche, bisher wenig genutzte OBS- und Nährstoff-Quelle könnte Kompost aus organischen Haushalts- und Marktabfällen sein, was in einigen Städten in Westafrika bereits kommerziell genutzt wird. Allerdings reduzieren auch hier die C- und N-Verluste während der Produktion und nach der Ausbringung deren Effizienz. Auf der Grundlage anderer Untersuchungen und eigener Ergebnisse stellt die Beimischung von Biokohle eine Möglichkeit dar, um die Stabilität von Komposten und damit ihren Beitrag zur Bodenfruchtbarkeit zu erhöhen. Allerdings sind die zugrundliegenden Mechanismen der C- und N-Retention während der Co-Kompostierung und nach der Bodeneinbringung bisher noch weitgehend ungeklärt. Daher zielt dieses Vorhaben darauf ab, (1) die Effekte von Biokohlebeimengungen auf die C- und N-Retention während der Kompostierung zu untersuchen und (2) die Mechanismen zu klären, die nach Einbringung dieser Co-Komposte in typische Böden Ghanas deren Fruchtbarkeit, die Emission klimawirksamer Gase und die Ernteerträge beeinflussen.Das Vorhaben ist in enger Kooperation mit Dr. Kwame Frimpong von der University Cape Coast in Ghana geplant. Dabei sollen Kompostproduktion, Gewächshaus- und Feldversuche in Ghana erfolgen, ergänzt durch Inkubationsversuche und umfassende chemische, physikalische und biologische Untersuchungen der Komposte, Biokohlen, Böden und Pflanzen in Bochum. Der Kompost wird aus einer Mischung von organischen Haushaltsabfällen, Reisstroh und Hühnermist hergestellt und vor der Kompostierung mit Biokohlen unterschiedlicher Herkunft (Maisspindeln und Reishülsen) und mit verschiedenen Raten versetzt. Während der Kompostierung und nach Einbringung der Komposte in die drei Versuchsflächen in Ghana werden die Emissionen der klimawirksamen Gase CO2, N2O, NH3 und CH4 überwacht. Die dabei auftretenden Veränderungen der Eigenschaften der Biokohlen und später der Biokohle-Komposte werden durch Analysen von Biokohle- und Kompostproben aus exponierten Gazebeuteln bestimmt. Auf der Grundlage von 13C-Analysen sollen quellendifferenzierte C-Bilanzen erstellt und die C-Stabilisierungsmechanismen durch sequenzielle Extraktionen sowie durch Dichte- und Aggregatfraktionierungen geklärt werden. Zusammen mit den Ertragsdaten aus den Gewächshaus- und Feldversuchen werden die Ergebnisse zeigen, ob und wie die Produktion und Ausbringung von Biokohle-Co-Komposten die SOC-Gehalte, Bodenfruchtbarkeit und Ernteerträge dieser tropischen Böden erhöhen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ghana
• Großgeräte: Mobile Gasmessanlage
• Gerätegruppe: 1520 Meßgeräte für Gase (O2, CO2)
• ausländischer Mitantragsteller: Dr. Kwame Agyei Frimpong