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Upcycling organomineralischer Substratreststoffe aus hydroponischen Systemen, Teilvorhaben 2: Implementierungsforschung am Standort Geisenheim

Es wird erforscht, ob das Einbringen von upgecycelten organomineralischen (OM) Substratreststoffen aus dem hydroponischen Tomatenanbau in den Boden des Freilandgemüsebaus ökonomische und ökologische Vorteile besitzt. Die organische Fraktion liefert mineralische Nährstoffe, die während der Kulturdauer freigesetzt werden. In einem dreijährigen Freilandexperiment wird auf zwei unterschiedlichen Standorten die Wirkung des aufgewerteten Oberbodens auf veränderte biologische, chemische und physikalische Eigenschaften des Boden-Pflanzengefüges untersucht. Als nährstoff- und carbonreiches Hächselgut soll es als alternativer Dünger und zur Bodenverbesserung dienen und entsprechend ertrags- und qualitätswirksam sein. Eine Verbesserung der physikalischen Bodeneigenschaften und Infiltrationsrate wird erwartet. Dies führt zu einem leichteren Eindringen von Niederschlag- und Beregnungswasser, wodurch die Wasser- und Nährstoffversorgung der Pflanzen gesteigert und gleichzeitig das Risiko einer Bodenerosion verringert wird. Ein höheres Angebot an pflanzenverfügbarem Wasser und substratgebundenen Nährstoffen offeriert das Potential einer gesteigerten Nährstoffnutzungseffizienz und eines reduzierten Düngebedarfs. Letzteres führt durch die Einsparung der Energie bei der Düngerherstellung zu einer besseren CO2-Bilanz. Die Wiederverwendung der OM-Substratreststoffe im Sinne der Kreislaufwirtschaft reduziert weiterhin die Menge entsorgungspflichtiger Kultursubstrate. So zielt UpgoeS darauf ab, die bisher ungenutzten biologischen Ressourcen des geschützten Anbaus durch ihren Einsatz als Bodenverbesser und Dünger im Freilandgemüsebau upzucyclen. Das agronomische und ökologische Potenzial der pflanzenbaulichen Wiederverwertung wird ermittelt, woraus ein Leitfaden zum sachgerechten Einsatz von OM-Substratreststoffen entsteht, der den Freilandbetrieben bereitgestellt werden soll. Dieser kann politischen Entscheidungsträger*innen als Grundlage für weitere Novellierungen der DüV dienen.

Bioabbaubare und Biobasierte Mulchfolien mit Huminstoffen zur Bodenverbesserung

Ziel dieses Vorhabens ist die Erhöhung des Nutzens von biologisch basierten und biologisch abbaubaren Mulchfolien für die Agrarwirtschaft. Die Folien sollen mit Zusatzstoffen ausgestattet werden, die langfristig Qualität und Wert des Bodens durch Erhalt der pflanzenphysiologischen wichtigen Kohlenstoffstruktur erhöhen und kurzfristig gesteigerte Erträge durch verbesserte Nährstoffverfügbarkeit ermöglichen.

Upcycling organomineralischer Substratreststoffe aus hydroponischen Systemen, Teilvorhaben 1: Implementierungsforschung am Standort Berlin

In UpgoeS soll geprüft werden, ob organomineralische (OM) Substratreststoffe aus dem hydroponischen Tomatenanbau upgecycelt als alternative Dünger, zur Bodenverbesserung und zur Ertrags- und Qualitätssteigerungen für den Freilandgemüsebau an zwei geologisch und klimatisch unterschiedlichen Standorten eingesetzt werden können. Die organische Fraktion aus Holz fällt im Ursprung als Holzhackschnitzel in einem Sägewerk an und wird weiter nach GGS (2018) zu einem Substrat mechanisch aufgefasert, wohingegen die mineralische Fraktion Nährionen sind, die sich in den Holzfasersubstraten während der Kulturzeit akkumulieren. Durch die Einbringung von OM-Substratreststoffen in Freilandflächen sollen grundlagenorientierte Erkenntnisse über die dadurch veränderten physikalischen Bodeneigenschaften, insbesondere zur Porenverteilung und Infiltration sowie zur reduzierten Stickstoffauswaschung ins Grundwasser gewonnen werden. Es wird erwartet, dass die Nitratretentionszeit erhöht und die Infiltrationsrate ansteigt. Somit soll sowohl die Bodenerosion verringert und die Trockenstresstoleranz des Bodens im Zeitalter des Klimawandels erhöht als auch die konventionelle Düngergabe und Trinkwasserbelastung durch Stickstoffeinträge reduziert werden. Dies könnte ein großes Einsparungspotential hinsichtlich produktionsbedingtem Energieaufwand für die Herstellung von Düngern und CO2-Emissionen bedeuten. Weiterhin kann durch die Wiederverwendung der OM-Substratreststoffe im Sinne der Kreislaufwirtschaft die Menge entsorgungspflichtiger Kultursubstrate reduziert werden. Es werden somit biologische Ressourcen verwendet, die upgecycled in Kaskaden genutzt werden können. Leitlinien zur Aufarbeitung und zum sachgerechten Einsatz von OM-Substratreststoffen aus dem hydroponischen Gemüseanbau sollen unter Einbeziehung von Entscheidungsträgern für den Freilandgemüseanbau erarbeitet werden, damit der Einsatz von Rohstoffen bezüglich beider Anbauformen ressourcenschonender und nachhaltiger gestaltet wird.

Entwicklung und Aufbau einer innovativen Biopelletproduktion in Madagaskar zur Verwendung in schadstoffarmen, effizienten Kochherden unter Erzeugung von Biokohle zur Bodenverbesserung

Upcycling organomineralischer Substratreststoffe aus hydroponischen Systemen

In UpgoeS soll geprüft werden, ob organomineralische (OM) Substratreststoffe aus dem hydroponischen Tomatenanbau upgecycelt als alternative Dünger, zur Bodenverbesserung und zur Ertrags- und Qualitätssteigerungen für den Freilandgemüsebau an zwei geologisch und klimatisch unterschiedlichen Standorten eingesetzt werden können. Die organische Fraktion aus Holz fällt im Ursprung als Holzhackschnitzel in einem Sägewerk an und wird weiter nach GGS (2018) zu einem Substrat mechanisch aufgefasert, wohingegen die mineralische Fraktion Nährionen sind, die sich in den Holzfasersubstraten während der Kulturzeit akkumulieren. Durch die Einbringung von OM-Substratreststoffen in Freilandflächen sollen grundlagenorientierte Erkenntnisse über die dadurch veränderten physikalischen Bodeneigenschaften, insbesondere zur Porenverteilung und Infiltration sowie zur reduzierten Stickstoffauswaschung ins Grundwasser gewonnen werden. Es wird erwartet, dass die Nitratretentionszeit erhöht und die Infiltrationsrate ansteigt. Somit soll sowohl die Bodenerosion verringert und die Trockenstresstoleranz des Bodens im Zeitalter des Klimawandels erhöht als auch die konventionelle Düngergabe und Trinkwasserbelastung durch Stickstoffeinträge reduziert werden. Dies könnte ein großes Einsparungspotential hinsichtlich produktionsbedingtem Energieaufwand für die Herstellung von Düngern und CO2-Emissionen bedeuten. Weiterhin kann durch die Wiederverwendung der OM-Substratreststoffe im Sinne der Kreislaufwirtschaft die Menge entsorgungspflichtiger Kultursubstrate reduziert werden. Es werden somit biologische Ressourcen verwendet, die upgecycled in Kaskaden genutzt werden können. Leitlinien zur Aufarbeitung und zum sachgerechten Einsatz von OM-Substratreststoffen aus dem hydroponischen Gemüseanbau sollen unter Einbeziehung von Entscheidungsträgern für den Freilandgemüseanbau erarbeitet werden, damit der Einsatz von Rohstoffen bezüglich beider Anbauformen ressourcenschonender und nachhaltiger gestaltet wird.

Ertragsteigerung lignocellulosischer Dauerkulturen durch und für Pflanzenkohle (Dauerco@l), Ertragsteigerung lignocellulosischer Dauerkulturen durch und für Pflanzenkohle (Dauerco@l)

Waldbodendauerbeobachtungsflächen (BDF) (D21, D25)

Landesweites Beobachtungssystems zur Gewinnung von Basisdaten für den vorsorgenden Bodenschutz durch Beobachtung der Entwicklung der Waldböden anhand 77 Waldboden-Dauerbeobachtungsflächen.

INSPIRE - BFD50: Nitratrückhaltevermögen

Die Verlagerung von Nitrat mit dem Sickerwasser ist als ausschlaggebender Faktor einer Grundwassergefährdung anzusehen. Sie steigt mit der Sickerwasserrate, die sich vor allem aus dem jährlichen Wasserbilanzüberschuss ergibt und verringert sich mit der Verweildauer des Wassers im Boden sowie dem dadurch vermehrten Nitratentzug durch die Pflanzen. Die Verweildauer hängt vor allem von der Feldkapazität ab, die für den durchwurzelbaren Bodenraum ermittelt wird. Das Nitratrückhaltevermögen nimmt bei stauwasserbeeinflussten Standorten durch potenzielle Denitrifikation und die längere Verweilzeit des Stauwassers im Wurzelraum (erhöhter Entzug durch die Pflanzen) zu. In tonreichen Böden, die zur Bildung von Trockenrissen neigen, kann es trotz hoher Feldkapazität bei Niederschlagsereignissen nach längeren Trockenzeiten zu einer Nitratverlagerung kommen. Derartige Böden (Pelosole, Terrae Fuscae) werden ebenfalls bei der Bestimmung des Nitratrückhaltevermögens berücksichtigt. Böden aus organogenen Substraten zeichnen sich grundsätzlich durch ein hohes Rückhaltevermögen aus. Aufgrund ihres erhöhten Mineralisationspotenzials ist aber eine Gefährdung des Grundwassers (z.B. nach einer Melioration) nicht auszuschließen. Diese Standorte sind ebenfalls gesondert gekennzeichnet. Das erhöhte Mineralisationspotenzial wird aber bei der Einstufung nicht berücksichtigt.

Verwendbarkeit von Sekundaerrohstoffen im Landbau

a) Eine gefahrlose Verwendung von Abwasserklaerschlaemmen als Bodenverbesserungsmittel in der Landwirtschaft soll durch chemische Kontrollanalysen gewaehrleistet werden. Dabei werden Gesamtgehalt und z.Z. verfuegbare Mengen an Pflanzennaehrstoffen und verschiedenen Schadstoffen wie Blei und Cadmium ermittelt. Um aus den Analysendaten eines Schlamms gezielte Aussagen machen zu koennen, werden an verschiedenen Standorten Schlamm, Boden und Ernteprodukt ueber einen laengeren Zeitraum untersucht. Dadurch sollen praktische Hinweise fuer Anwendungsmenge und -dauer auf verschiedenen Boeden und zu verschiedenen Kulturen erhalten werden. b) Die Beseitigung von Baggergut aus Fluessen und Stauseen kann teilweise durch die Landwirtschaft erfolgen. Hierbei dient das Material entweder direkt als Pflanzsubstrat oder als Bodenverbesserungsmittel.

Auswirkungen von Kalkungsmassnahmen in verschiedenen Bestaenden des Kollektives 'Dauerbeobachtungsflaechen Waldschaeden'

Mit einer Kalkung soll versucht werden, die belasteten Waldbestaende vor weiterem Saeureeintrag zu schuetzen und in einen stabilen Zustand zu bringen. Neben den Effekten auf den Bodenzustand wird vor allem die Waldernaehrung beobachtet. Weiterhin unterliegen diese Bestaende der staendigen Kontrolle des Kronenzustandes.

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