Wechselwirkung von Kompost und Pflanzenkohle – eine fruchtbare Beziehung?

• Claudia Kammann
• Bruno Glaser

Pyrogene Pflanzenkohle (engl. Biochar) gilt als sehr zersetzungsstabil. Bringt man Pflanzenkohle daher in Böden ein, wird der Atmosphäre netto die Menge Kohlenstoff entzogen, die in der Kohle gebunden ist, und zuvor durch Photosynthese in die Biomasse aufgenommen wurde. Die Idee zur Nutzung von Pflanzenkohle in Böden stammt aus der Erforschung der fruchtbaren Amazonasschwarzerden (Terra preta), bei der ein Schlüssel-Bestandteil Pflanzenkohle ist. Die Kohle darin war über lange Zeit intensiv in Kontakt mit organischer Substanz, Pflanzenwurzeln, Mineralien, Huminstoffen und Mikroorganismen, so dass sich organomineralische Komplexe gebildet haben. Forschungsansätze nutzen oft das Prinzip „divide and conquer“, d. h. sie zerlegen ein großes Rätsel in kleine Teile, lösen diese nach und nach, und setzen das neue Bild zusammen. So wandte man sich in der noch jungen Biochar-Forschung zunächst dem simpelsten Ansatz zu und fügte pure unbehandelte Pflanzenkohle verschiedensten Böden hinzu. Der derzeitige Erkenntniszwischenstand zeigt, wenig verwunderlich, dass dies nicht automatisch in jedwedem Boden in kürzester Zeit zu Fruchtbarkeitssteigerungen führt. In stark verwitterten, degradierten Böden konnten damit große Erfolge erzielt werden, auf fruchtbaren Böden gab es oft keine Effekte, oder bisweilen kam es sogar zu Ertragsreduktionen. Hier hilft möglicherweise ein Schritt zurück: An der Terra preta-Entstehung waren immer auch nährstoffreiche organische Materialien beteiligt, Siedlungs- und Pflanzenabfälle und Exkremente, wie archäologische Funde und Bodenanalysen zeigen. Daher ist es ein nahe liegender Gedanke, Pflanzenkohle mit Kompost und Kompostierung zusammen zu bringen: Der (wahrscheinlich nötige) Alterungsprozess der Kohle wird beschleunigt, die Pflanzenkohle nimmt Nährstoffe auf und wird mikrobiell besiedelt. Die hochporöse Kohle ist ein sehr gut geeignetes Auflockerungs- und Belüftungsmittel (bulking agent) bei der Kompostierung nasser Materialien. Nicht-alkalische Kohle kann zudem Ammonium adsorbieren und N-Verluste mindern, kann durch Adsorption die Verfügbarkeit und Mobilität von Schwermetallen mindern und so die Hochwertigkeit der erzeugten Komposte verbessern. Die Entwicklung von kompostierten oder mikrobiell aktivierten Kohlen steht jedoch noch ganz am Anfang. Die folgenden Abschnitte gehen der Frage nach, was über die Verbindung aus Pflanzenkohle und organischen Materialien, v.a. Kompost, bekannt ist, sowohl aus der Perspektive des Kompostierungsprozesses, als auch aus der Perspektive der Kohle.

Pyrogenic biochar is a highly recalcitrant form of carbon. When applied to soils, carbon contained in biochar (fixed previously by photosynthesis) is net removed from the atmosphere. The idea to use biochar in soils originates in research on the unusually fertile anthropogenic dark earths (ADE) in the Amazon Basin (also termed “Terra preta”). One of the key ingredients is biochar (charcoal) which has been in intensive contact to organic and humic substances, plant roots, minerals and microorganisms, resulting in the formation of organo-mineral complexes. Research approaches often use the principle “divide and conquer”, i.e. they split a larger puzzle into smaller pieces, solve the small questions, and put a new picture (puzzle) together piece by piece. The young area of biochar research made no exception and also followed this simplification approach by adding pure, freshly produced biochar to various soils and cropping systems. The current state of knowledge, unsurprisingly, showed that adding pure biochar will not automatically turn each and every soil into a fertility miracle. In highly weathered, degraded soils, considerable fertility increases can be achieved, but in already fertile soils sometimes the opposite was true. Here, one step backwards may help: Organic nutrient rich waste materials were endogenous part of Terra preta genesis, plant litter, household waste and even human faeces, as revealed by archeological evidence. Therefore it may be beneficial to combine composting and biochar: The (likely necessary) ageing process of biochar will be accelerated; biochar particles may take up nutrients and it can be microbially colonized. The highly porous biochar is a suitable bulking agent during composting of wet waste such as slurry or manure, it is known to adsorb heavy metals and reduce their availability and mobility in the end product, and may thus improve the quality of the resulting (biochar ) compost. The development of suitable biochar-composting combinations, however, is in its infancy, and research on the topic is largely lacking. The following article is therefore dedicated to the question of what is known on biochar and composting, either from the perspective of composting, or from the perspective of changing biochar properties.