Versuchsbeete

Im Schwarzen Garten soll durch Anreicherung z.B. mit Kompost und Pflanzenkohle die vorhandene Gartenerde im Laufe der Zeit zu einer Schwarzerde umgewandelt werden. Neben der Verwendung von durch Kompostierung beladener Pflanzenkohle und selbst hergestellten Flüssigdüngern werden das Bodenleben schonende und Humus aufbauende Praktiken kombiniert. Damit betreiben wir in unserem Garten eine Kreislaufwirtschaft von Wertstoffen, und vermeiden damit Treibhausgase, die die Klimakatastrophe weiter vorantreiben würden.

Der Versuch

Ab 2023 soll ein Experiment starten: die Beete werden mit den gleichen Pflanzen bepflanzt, aber unterschiedlich gedüngt. Eigener Kompost und Flüssigdünger, jeweils mit und ohne Pflanzenkohle kommen zum Einsatz, und eines der Beete erhält keine der Düngungen (Referenz): 

Beet 1: Grüngutkompost + Pflanzenkohle 

Beet 2: Grüngutkompost

Beet 3: Flüssigdünger (z.B. Brennnesseljauche) + Pflanzenkohle

Beet 4: Flüssigdünger (z.B. Brennnesseljauche)

Beet 5: ohne Dünger

Die Parcours-Gäste sollen erkennen können, welche Wirkung die verschiedenen Düngearten auf den Ertrag und die Pflanzengesundheit haben. Ziel ist, mit den Jahren zu zeigen, dass der sandige Boden durch Kompost- und Pflanzenkohleeinsatz schwärzer wird und besser Wasser speichert – und somit weniger häufig gegossen werden muss. Dann startet das Gartenexperiment. 

Allen Beeten ist gleich, dass sie mit regenerativen Methoden bewirtschaftet, z.B. nicht gepflügt werden. Wir verwenden folgende Werkzeuge und Techniken: Mulchen mit Rasenschnitt, Stroh und mit eigenem Kompost, oberflächliche Bearbeitung, kein Pflügen, Gründüngung.

Bodentests werden vor dem Anlegen der Beete und regelmäßig danach durchgeführt. Wir planen die Ergebnisse transparent wir auf unserer Website zu zeigen . 

Der zu speichernde Kohlenstoff kommt aus dem Dauerhumus des Komposts und aus der beladenen Pflanzenkohle. Bei Pflanzenkohle-basierter Düngung (ohne Kompost) liegt die Ausbringungsrate zwischen 0,5 – 2 t/ha pro Jahr. Für Kompost mit einem 15-30% Pflanzenkohleanteil ist die Ausbringungsrate bei max. 8 t/ha [1].

Bodenlebenschonende und humusaufbauende Praktiken

Aufmerksamkeit für den Boden ist die Grundlage für eine gesunde und erfolgreiche Ernte. Das Bodenleben, die Symbiose aus Pflanze und Pilzen und die Mykorrhiza liefern einer Pflanze in einem unbewirtschafteten Boden die Nährstoffe, die sie braucht. Ein Hobby-Garten allerdings braucht zusätzlich Nährstoffe, da dort über den natürlichen Bedarf hinaus mit kultivierten Pflanzen wie der Tomate Lebensmittel produziert werden. Deswegen müssen wir als Gärtnernde das Bodenleben achtsam unterstützen. 

Mikroorganismen und Kleinstlebewesen (Saprophagen) wie Regenwürmer machen die Nährstoffe für Pflanzen verfügbar. Wir unterstützen sie dabei, da wir die Prinzipien der regenerativen Landwirtschaft beachten: 

1. Möglichst nicht umgraben, sodass die Bodenschichtung nicht gestört wird (siehe nicht-pflügende Landwirtschaft, No Dig, Permakultur).
2. Um den Boden ständig zu regenerieren benutzen wir Gründüngung und den Einsatz von Zwischenfrüchten. So halten wir den Boden ständig bedeckt und geben dem Bodenleben das nötige Dach über dem Kopf – so wie es auch ein Grundbedürfnis aller Menschen ist.
3. Mulchen – der Boden wird ganzjährig bedeckt gehalten mit gesundem Kompost, Grasschnitt (ohne Samenstände), mit getrocknetem Schilf, Schafwolle, etc. Holzhackschnitzel und Rindenmulch sollten nur angerottet auf die Beete ausgebracht werden
4. Organisch Düngen –  Wir düngen nur mit eigenem Kompost und eigenem Flüssigdünger und integrieren tierischen Dung
5. Biodiversität unterstützen: durch möglichst samenfestes Saatgut, eine Vielfalt an Pflanzenarten im Garten, Hecken und Lebensräume für Vögel und andere Tiere, etc.

Vielfältige, positive Effekte der Pflanzenkohle

Positive gesellschaftliche Effekte sind u.A. eine wirtschaftliche Wertschöpfung von Abfällen, eine erhöhte Biomasseproduktion, nachhaltige Energieproduktion, geringerer Wasserverbrauch durch die verbesserte Wasserspeicherfähigkeit und eine Minderung des Atmosphärischen CO₂ [2]. 

Positive Effekte im Garten sind u.A.:

• Ertragssteigerung; ist insbesondere auf die Kombination von Pflanzenkohle und N-Düngemittel zurückzuführen [3],
• Während der Kompostierung Reduktion von NH₃– und N₂O-Emissionen,
• Reduktion der Kohlenstoff-Verluste und eine bessere Bildung von stabilen Humaten/Huminsäure [1],
• Verminderung der Nährstoffauswaschung durch Zugabe von Pflanzenkohle [1],
• puffert Dürreperioden und wirkt Wüstenbildung entgegen [5]

Wie und welche gegenseitigen Mechanismen an der Schnittstelle zwischen Pflanzenkohle, Pflanze und Boden in der Wurzelzone wirken, beschreiben Lehmann et al. (2015) [6]. Zu beachten ist, dass noch nicht alle Wechselwirkungen entdeckt und beschrieben sind. 

Schwarzerden und Terra Preta do Indio als Vorbild

Schwarzerden sind besonders fruchtbar. Ihren Namen erhielten sie, da sie “auf Grund der Anreicherung von hochwertigen Humusstoffen bis zu einer Tiefe von 60 bis 80 Zentimetern dunkelbraun bis schwarz gefärbt sind” [7].

Das Kohlenstoff zu Stickstoff-Verhältnis von Schwarzerden ist höher als das benachbarter Böden. Sie haben tendenziell einen höheren Anteil an pflanzenverfügbaren Stickstoff, was für den Ertrag maßgeblich ist. Diese fruchtbaren Erden entstanden entweder durch natürliche Prozesse in Steppengebieten oder durch menschliche Aktivitäten bewusst oder unbewusst (anthropogene Schwarzerde) [8].

In der Ukraine gibt es riesige Flächen natürlicher Schwarzerden, die dazu führen, dass das Land die “Kornkammer Europas” und anderer Kontinente genannt wird. Sie entstanden meist in Becken, in denen sich statt Wäldern Steppen bildeten und die Gräser extremen Sommern und Wintern ausgesetzt waren. Dadurch entstand eine große Masse abgestorbener organischer Rückstände, die Grundlage für ständige Humusbildung war. Bodentiere beförderten die Rückstände in den Boden und sorgten so für einen tiefen, fruchtbaren Horizont.

Die bekannteste anthropogene Schwarzerde ist die sogenannte Terra Preta, welche im Amazonasgebiet entdeckt wurde. Diese war das Ergebnis eines Abfallmanagements, durch das dicht besiedelte Städte in der Amazonasregion ermöglicht wurden [9]. Doch auch an anderen Orten, wie z.B. dem Thüringer Becken gibt es Schwarzerden, die auf menschliches Wirtschaften zurückzuführen sind.  

Zusammensetzung einer Terra Preta-Schwarzerde

Die Terra Preta- Schwarzerde setzte sich zusammen aus menschlichem Abfall wie Tonscherben, Knochen und Gräten, organischen Küchenresten sowie menschlichen und tierischen Fäkalien, sowie Flusssedimenten. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist Pflanzenkohle, die wohl aus Feuerstellen gemeinsam mit sehr düngewirksamer Asche stammte. Diese “Zutaten” wurden in der unmittelbaren Umgebung menschlicher Behausungen ausgebracht. Diese sehr struktur- und nährstoffreiche Zusammensetzung führt auch nach Jahrhunderten zu einer höheren Fruchtbarkeit der Böden. [10]

Es gibt verschiedene Verfahren, um mit Hilfe von Pflanzenkohle Terra Preta-ähnliche Bodensubstrate zur Verbesserung von Pflanzengesundheit und Ertrag herzustellen.

Einige Prinzipien der Beladung von Pflanzenkohle zur Herstellung von fruchtbaren Schwarzerden gelten unabhängig der Standortbedingungen und der vorhandenen Technik [11]: 

1. Mit viel Feuchtigkeit die Poren der Pflanzenkohle mit Nährstoffen und Wasser füllen 
2. Starke Anreicherung mit organischem Kohlenstoff und Stickstoff in einem Kohlenstoff zu Stickstoff-Verhältnis von 25 bis 35 
3. Die Pflanzenkohle sollte für mindestens 14 Tage mit der Nährstofflösung angereichert werden, bevor sie ausgebracht wird
4. Zudem wird eine gezielte Besiedlung mit lokalen nützlichen Mikroorganismen empfohlen 

Rezept für eine Erde á la Terra Preta

Aus dem Fachbuch von Gerald Dunst entnommen beschreiben wir hier kurz das Rezept für eine DIY Terra Preta [12]:

Zutaten 

• gemischten, zerkleinerten Grünschnitt
• 20% fein rieselige Pflanzenkohle
• 10% Gesteinsmehl oder gemahlene vulkanische Lava
• org. Küchenabfälle
• Asche
• Knochenmehl oder Hornspäne

Diese Zutaten kompostieren, wie auf unserer Kompost-Seite beschrieben. Dabei nach 4 Wochen folgende Zutaten hinzufügen: 

• 10% Ziegelsplitt 
• 10% Lehm

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Quellen:

[1] Schmidt, Hans-Peter; Hagemann, Nikolas; Abächerli, Fredy; Leifeld, Jens; Bucheli, Thomas
(2021) Pflanzenkohle in der Landwirtschaft – Hintergründe zur Düngerzulassung und Potentialabklärung für die Schaffung von Kohlenstoff-Senken
https://www.blw.admin.ch/dam/blw/de/dokumente/Nachhaltige%20Produktion/Produktionsmittel/Duenger/pflanzenkohle_in_der_landwirtschaft.pdf.download.pdf/Pflanzenkohle%20in%20der%20LW_Ithaka_BLW_2021.pdf

[2] FU Berlin, Robert Wagner, Ursula Weiß, Bianca Schemel und Konstantin Terytze (2020) Modellprojekt in der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung – Verwertung von Gemüse- und Grünschnittabfällen zur Herstellung von Pflanzenkohlesubstraten für ein klimafreundliches Gärtnern, aufgerufen: https://refubium.fu-berlin.de/bitstream/handle/fub188/33708/Abschlussbericht_FUBerlin_-_Pflanzenkohlesubstrate_f%c3%bcr_ein_klimafreundliches_G%c3%a4rtnern_-_Modellprojekt_BBNE_DBU32783-01_final.pdf?sequence=1&isAllowed=y

[3] Dai, Y., Zheng, H., Jiang, Z., Xing, B., 2020. Combined effects of biochar properties and soil
conditions on plant growth: A meta-analysis. Sci. Total Environ. 713, 136635.
https://doi.org/10.1016/J.SCITOTENV.2020.136635

[4] Steiner et al., 2010; Hua et al., 2012; Wang et al., 2013, Terytze et al., 2015

[5] H. Bier (2020). EBI Whitepaper – Mit Pflanzenkohle basierten Kohlenstoffsenken dem Klimawandel entgegenwirken, European Biochar Industry Consortium e.V.

[6] Lehmann, J, Kuzyakov, Y., Pan, G., Ok, Y. S. (2015): Biochars and the plant-soil interface.
Plant Soil 395:1–5. DOI 10.1007/s11104-015-2658-3

[7] http://www.ahabc.de/bodentypen/klasse-typen-oder-bodensystematische-einheiten/bodentyp-tschernosem-schwarzerde/

[8] K. Y. Chan, Z. Xu (2009). Biochar: Nutrient Properties and Their Enhancement, In: Hrsg. J. Lehmann, S. Joseph, Biochar for Environmental Management – Science and Technology; pp 67-84.

[9] Scheub, Ute; Pieplow, Haiko, Schmidt, H.-P, Terra Preta (2017) Die schwarze Revolution aus dem Regenwald – Mit Klimagärtnern die Welt retten und gesunde Lebensmittel produzieren, Oekom Verlag, ISBN 978-3-96238-026-7

[10] Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G. et al. The ‚Terra Preta‘ phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics. Naturwissenschaften 88, 37–41 (2001). https://doi.org/10.1007/s001140000193

[11] H. P. Schmidt (2011). Wege zu Terra Preta – Aktivierung von Pflanzenkohle, Ithaka Journal, Hrsg. Delinat-Institut für Ökologie und Klimafarming, CH-1974 Arbaz; pp 28–32

[12] Dunst, Gerald (2015) Kompostierung und Erdenherstellung, 1.Auflage, Verlag Sonnenerde – Gerald Dunst Kulturerden GmbH, Riedlingsdorf