Feldversuch Nr. 1
Schorfheide ´22
That’s one small root for a plant, one giant step for circularity
Hier wächst Zukunft! Ein historisches Ereignis für Klimaschutz, Ressourcenaufbau und Kreislaufwirtschaft von Morgen. Dieser landwirtschaftliche Feldversuch, den wir gemeinsam mit der Schorfheider Agrar GmbH über 3 Jahre betreiben werden, ist eine weitere entscheidende Etappe auf dem Weg zur düngerechtlichen Zulassung unserer qualitätsgesicherten Humusdünger, den wir auf unserer Pilotanlage produzieren.
Am 20. Oktober 2020 durfte zum ersten Mal in Deutschland Humusdünger aus Inhalten von Trockentoiletten (H.I.T.) auf den Acker. Wenige Tage darauf haben unsere Freunde von der Schorfheider Agrar Gesellschaft (Futter-) Winterroggen „gedrillt“ – das ist Bauern-Sprech und bedeutet „Samen in die Erde bringen“.
Es ist unbeschreiblich ermutigend, zu erleben, dass hier eine gesellschaftliche Transformation Wurzeln schlagen darf – wir Menschen als Teil des Kreislaufs. Rogg’n’Roll!
Das Feld & die Streifenanlage
Inmitten der Schorfheide befindet sich das sechs Hektar große Versuchsfeld (ca. acht Fußballfelder). Hier wollen wir mal sehen, was unser H.I.T. so kann! Entlang der Traktor-Fahrtrichtung wird der Acker in Versuchsstreifen unterteilt, auf denen wir 4 verschiedene Dünger-Varianten vergleichen:
1. NULL: Null-Variante – ohne jegliche Nährstoffzugabe
2. H.I.T.: Humusdünger aus Inhalten von Trockentoiletten
3. WDÜ: Wirtschaftsdünger (Rinderstallmist)
4. MIN: Mineraldünger aus flüssigem, konventionellem Stickstoffdünger mit Schwefelanteilen
Solide Ergebnisse bekommen wir dadurch, dass wir bei manchen Untersuchungen (Stickstoffparameter und Erntemenge je qm) pro Versuchsstreifen 5 Messpunkte per GPS ausgewiesen haben. So haben wir für jeden Streifen 5 Stichproben, also für jede Behandlung/Variante 10 Stichproben. So können wir gut die N-Düngewirkung (Stickstoff) beschreiben.
Andere Untersuchungen (Schadstoffe, Seuchenhygiene, Schwermetalle, org. Schadstoffe und alle Nährstoffe) werden als Mischprobe eines Streifens ausgewertet und geben wichtige erste Erkenntnisse zur Schadwirkung.
Gesamtstreifengröße Pilotversuch:
Null 13505 m² / 1,35 ha
WDÜ 13593 m² / 1,36 ha
HIT 13653 m² / 1,37 ha
MIN 14947 m² / 1,5 ha
Die Ernte
Was für ein Spektakel – am 3.8.2021 wurde zum ersten Mal in Deutschland Roggen geerntet, der mit Humusdünger aus Inhalten von Trockentoiletten (H.I.T.) gedüngt wurde.
Der Ertrag hat unsere Erwartungen deutlich übertroffen! Gegenüber der Null-Variante zeichnet sich eine Düngewirkung ab. Wie prognostiziert liegt die chemische Düngung zwar weit vorne auf erstem Platz – aber genau da liegt das Ziel unserer Lernkurve: qualitativ hochwertiger Humusdünger, der in naher Zukunft eine greifbare Alternative zur synthetischen Nährstoffkeule bietet.
Noch wühlt sich Jan Ole durch die Daten der vergangenen Monate, um uns eine Auswertung dieses wegweisenden On-Farm-Versuchs liefern zu können. Es bleibt spannen!
DETAILS
Worum geht es?
In unserem Pilotversuch wird deutschlandweit das erste Mal H.I.T. im landwirtschaftlichen Betrieb verwendet. Wir wollen herausfinden, wie sich der Dünger auf die Pflanzen und auf den Boden auswirkt. Dazu werden jede Menge Proben genommen und Untersuchungen angestellt: vom H.I.T., vom Boden und von den Pflanzen, die dort wachsen.
Um feststellen zu können, dass die Effekte, die wir messen, tatsächlich durch den H.I.T. verursacht werden vergleichen wir auf der Fläche mehrere Düngervarianten in Versuchsstreifen. Grundsätzlich sollen zwei Dinge bewiesen werden: Die Wirksamkeit und die Unschädlichkeit.
Für den Beweis der Unschädlichkeit werden H.I.T. und Boden nach bestimmten Schadstoffen untersucht. Wir wollen am Ende genau bestimmen können, welche Auswirkungen unser Experiment verursacht. Unser Versuch findet unter realistischen Bedingungen statt- im Gegensatz zu einem Versuch unter Laborbedingungen- was bedeutet, dass der Boden unter Umständen schon vorbelastet sein kann. Damit klar getrennt werden kann, welche Belastungen durch unseren Versuch verursacht und welche Schadstoffbelastung vielleicht schon vorher vorhanden war, wird der Boden zu Beginn des Versuchs einmal gründlich voruntersucht. Das ist bei der Verwendung von bestimmten Düngern (bspw. Klärschlamm) üblich und soll unter anderem verhindern, dass sich Schwermetalle im Boden anreichern. Vor der Ausbringung auf die Fläche werden H.I.T. und Wirtschaftsdünger ebenfalls auf Schadstoffe untersucht. Als letzter Schritt wird der Boden nach der Ernte erneut auf Schadstoffe untersucht.
Für den Beweis der Wirksamkeit werden zum einen die Nährstoffe überwacht. Wir wollen wissen, wie viele Nährstoffe der H.I.T. enthält und wie diese sich im Laufe eines Anbauzyklus im Boden und in den Pflanzen verteilen. Bei unserem Feldversuch liegt hier vor allem der Stickstoff im Fokus.
PS: Stickstoff ist nach Kohlenstoff der mengenmäßig relevanteste Nährstoff und wird von den Pflanzen ausschließlich über den Boden aufgenommen- im Gegensatz zu Kohlenstoff, den sich Pflanzen aus der Luft ziehen können.
Hier überschneidet sich die Frage nach der Wirksamkeit aber auch mit der Frage der Unschädlichkeit: Wird Stickstoff nach der Düngung nicht vom Boden gehalten bzw. von den Pflanzen aufgenommen, sondern mit Regenwasser ausgewaschen und in angrenzende Ökosysteme weitertransportiert, kann er großen Schaden anrichten. Um den Stickstoff verfolgen zu können, werden zu mehreren Zeitpunkten im Anbauzyklus Pflanzen ins Labor gebracht und deren Stickstoffgehalt bestimmt.
Zum andern wird die Masse der Pflanzen untersucht, die mit dem H.I.T. gedüngt wurden. Hierfür wird zu zwei Zeitpunkten im Jahr ein Quadratmeter Fläche abgeerntet und gewogen. Nach der Ernte wird außerdem gezählt, wie viele Ähren auf einem Quadratmeter gewachsen sind, wie viele Körner eine Ähre im Durchschnitt trägt und es wird das sogenannte Tausendkorngewicht ermittelt. Zusätzlich zur reinen Masse wird im Labor der Stickstoffgehalt bestimmt.
Die Untersuchungen, die sich mit der Wirksamkeit beschäftigen sind zum einen die systematischen Bodenuntersuchungen sowie die Bodenuntersuchungen nach mineralisiertem, also pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin), und zum andern die Nährstoffuntersuchung des H.I.T.. Auch die Pflanzenuntersuchungen gehen dieser Fragestellung nach. Neben der reinen Gewichtsmessung werden die Pflanzen auch auf ihren Stickstoffgehalt hin untersucht. Gemeinsam mit den Informationen der Nmin-Bodenuntersuchung kann so genau verfolgt werden, wie sich der Stickstoff, den der H.I.T. in den Boden bringt im Laufe einer Wachstumsperiode verteilt.
Im Folgenden werden die Untersuchungen in ihrer zeitlichen Abfolge noch einmal genauer erläutert (was wurde warum untersucht).
Was wurde da untersucht?
Voruntersuchung des Bodens
Unser Hit fällt vorerst unter die Klärschlammverordnung.
Böden sind in Deutschland gesetzlich nach dem „Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen und zur Sanierung von Altlasten“ BBodSchG §§ 7,9,10 geschützt.
Bei allen Vorhaben, die den Boden potenziell belasten können, müssen bestimmte Richtlinien eingehalten werden. Für H.I.T. gibt es diese Richtlinien aber (noch!) nicht. Wie also vorgehen, um den Bodenschutz zu gewährleisten? Das brandenburgische Landesamt für ländliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung hat hierzu entschieden, dass H.I.T. vorläufig so behandelt werden soll wie Klärschlamm: Nach der „Verordnung über die Verwertung von Klärschlamm, Klärschlammgemisch und Klärschlammkompost“ AbfKlärV §4.
Wenn Klärschlamm als Düngemittel auf einer Fläche ausgebracht werden soll, müssen vorher einige ökologische und gesundheitliche Parameter untersucht werden.
Zum einen wird die Nährstoffsituation des Bodens untersucht. Zum Schutz der Umwelt sollen nur so wenig zusätzliche Nährstoffe wie möglich auf dem Acker ausgebracht werden. Hierzu wird der pH-Wert geprüft, der einen Einfluss auf die Pflanzenverfügbarkeit der Nährstoffe hat. Außerdem werden die Makronährstoffe Phosphor, Kalium und Magnesium untersucht.
Zum anderen wird der Boden auf Schadstoffe untersucht. Da Fäkalschlamm in seiner Zusammensetzung so brisant ist, besteht die Gefahr, dass sich bestimmte Stoffe im Boden ansammeln und negative Auswirkungen auf die Umwelt entfalten. Die Schadstoffwerte des Bodens werden mit denen des Düngers zusammengerechnet und dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Untersucht werden hier zum einen bestimmte Chemikalien (PCB und Benzo(a)pyren) und eine Reihe von Schwermetallen.
INFO KLÄRMSCHLAMM
Klärschlamm ist das, was übrigbleibt, wenn unser Abwasser geklärt wird. In unserem Abwasser mischen sich Schwarzwasser (Trinkwasser + Fäkalien), Grauwasser (Abwasser aus Spül- und Waschmaschinen, Küchenausguss, Dusche, Badewanne etc.), gewerbliche Abwässer bis hin zum Regenwasser, das in den Straßengulli fließt. Diese vielen „Teilströme“ verursachen hohe Belastungen mit Schadstoffen, beispielsweise durch chemische Reinigungsmittel oder den Abrieb von Reifen und Bremsbelägen auf unseren Straßen.
Klärschlamm ist deutschlandweit aktuell der einzige Stoff, der menschliche Fäkalien enthält und zu Düngezwecken auf Böden ausgebracht werden darf. Da es noch keine Richtlinien für H.I.T. gibt, ist es also naheliegend, auf das Vorgehen bei der Verwendung von Fäkalschlamm zurückzugreifen. Der stoffliche Unterschied von H.I.T. und Fäkalschlamm ist allerdings enorm!
⭢ Während Klärschlamm eine wilde Mischung aus verschiedenen belasteten Abwässern ist, handelt es sich bei H.I.T. um aufbereiteten Dünger aus getrennt und trocken (ohne Trinkwasser) gesammelten Fäkalien.
Quellen:
Harlow, E. (2019): Rechtliche Rahmenbedingungen für die Verwendung von Ausgangssubstraten menschlichen Ursprungs in der Düngung: Eine Literaturrecherche und ein Vergleich der Länder Deutschland, Österreich und Schweiz, Bachelorarbeit an der Humboldt-Universität zu Berlin. URL: https://www.igzev.de/wp-content/uploads/2018/05/Bachelorarbeit-Emma-Harlow-2019-1.pdf
Wiechmann, B., Dienemann, Kabbe, Brandt, Vogel und Roskosch (2012): Klärschlammentsorgung in der Bundesrepublik Deutschland. URL: http://www.dwa.de/portale/bw/bw.nsf/C12572290037B981/810F55201A732EC9C1257A7100507870/$FILE/kl%C3%A4rschlammentsorgung%20uba.pdf
UNTERSUCHTE PARAMETER
Folgende Parameter wurden am 14.07.2020 auf der Versuchsfläche untersucht:
- pH-Wert: relevant für bodenlebende Organismen und Nährstoffverfügbarkeit
- pflanzenverfügbare Nährstoffe Phosphor, Kalium, Magnesium: um Überdüngung bzw. Nährstoffauswaschung zu vermeiden
- Schwermetalle Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber, Zink
- PCB: polychlorierte Biphenyle, chlorierte Kohlenwasserstoffe, verwendet in der Elektroindustrie als Kühl- und Isoliermittel, in der Maschinenindustrie als Hydraulikflüssigkeit uvm. („geschlossene Anwendung“), sowie als Weichmacher und Brandverzögerer für Lacke, Farben, Beschichtungen, Klebstoffe, Dichtungsmassen, Kunststoffe, Kabelisolierungen und Verpackungsmittel („offene Anwendung“), Verwendung seit 1989 verboten, durch die Langlebigkeit der Stoffe besteht die Problematik ihrer Persistenz in der Umwelt („POPs“, Persistent Organic Pollutants) (https://www.umweltbundesamt.de/daten/chemikalien/dioxine-polychlorierte-biphenyle-pcb-in-der-umwelt#polychlorierte-dioxine-furane-und-polychlorierte-biphenyle)
- Benzo(a)pyren: Polyzyklischer Aromatischer Kohlenwasserstoff (PAK), wirkt beim Menschen bei der Aufnahme über die Atemluft krebserregend, kann auch über Nahrung aufgenommen werden, wird durch die unvollständige Verbrennung von organischem Material wie Holz oder Kohle und die Verbrennung von Kraftstoffen emittiert, gelangt über Regenwasser in Fäkalschlamm
Systematische Bodenuntersuchung – Wirksamkeit
Die systematische Bodenuntersuchung stellt die Grundlage für die Düngekalkulierung. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen darf und soll nur so viel gedüngt werden, wie von den Pflanzen aufgenommen werden kann. Für diese Kalkulierung ist es wichtig zu wissen, wie viele pflanzenverfügbare Nährstoffe bereits im Boden sind. Diese Untersuchung wurde einmal vor und einmal nach der Düngung mit H.I.T. (bzw. Wirtschaftsdünger) vorgenommen. Dadurch können wir sehen, wie sich der H.I.T. auf die Nährstoffsituation des Bodens auswirkt.
UNTERSUCHTE PARAMETER
- pH-Wert: hat einen Einfluss auf die Verfügbarkeit der Nährstoffe
- Humusgehalt: wird zur Einstufung des pH-Werts verwendet
- pflanzenverfügbare Hauptnährstoffe Phosphor, Kalium, Magnesium
- pflanzenverfügbare Nebennährstoffe Bor, Kupfer, Mangan und Zink
Die ermittelten Werte werden in Gehaltsklassen übersetzt, für die es dann entsprechende Kalkungs- (für den pH-Wert) bzw. Düngeempfehlungen (für die Nährstoffe) gibt.
In der konventionellen Landwirtschaft werden die Ergebnisse der systematischen Bodenuntersuchung und der bekannte Nährstoffbedarf der jeweils angebauten Pflanzen verrechnet, um die Menge und die Zusammensetzung der mineralischen Dünger zu kalkulieren.
Düngeruntersuchung – Wirksamkeit & Unschädlichkeit
Natürlich wird nicht nur der Boden, sondern auch der Dünger auf seine genaue Zusammensetzung untersucht.
Im Rahmen des Feldversuchs wurden unser H.I.T. und der Wirtschaftsdünger auf Nähr- und Schadstoffe untersucht. Da der mineralische Dünger nicht in einem natürlichen, sondern einem künstlichen Prozess hergestellt wird, ist seine genaue Zusammensetzung schon bekannt und er muss nicht weiter untersucht werden.
PS: Künstlicher Phosphor-Dünger kann mit Cadmium und Uran belastet sein. Uran ist allerdings nicht deklarierungspflichtig!
Bei der Nährstoffuntersuchung werden die direkt pflanzenverfügbaren Anteile der Haupt- und Nebennährstoffe sowie die Gesamtgehalte angegeben. Einige Nährstoffe können von Pflanzen in verschiedenen Formen aufgenommen werden- auch diese bildet die Nährstoffuntersuchung ab.
Außerdem wird das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff angegeben. Das Verhältnis gibt an, wie viel Gramm Kohlenstoff sich auf ein Gramm Stickstoff beziehen. Das Verhältnis hat Auswirkungen darauf, ob der vorhandene Stickstoff von den Mikroorganismen freigegeben oder festgehalten wird. Bei einem engen C/N-Verhältnis (1 bis 15) kommt es zu einer zügigen Freigabe von Stickstoff, das so pflanzenverfügbar wird. Je enger das Verhältnis, desto rascher die Freigabe- je weiter das Verhältnis, desto stabiler ist der Dünger im Boden.
Die Schadstoffuntersuchung des H.I.T. ist durch die Düngemittelverordnung vorgegeben. Das ist die Verordnung, die in Deutschland die Herstellung, den Verkauf und die Anwendung von Düngemitteln regelt. Sie enthält eine Liste mit Grenzwerten für Schadstoffe und alle in Deutschland verwendeten Dünger müssen auf diese Stoffe hin untersucht werden.
Wir sind auch noch einen Schritt weitergegangen und haben den H.I.T. gemäß der neuerschienenen DIN SPEC 91421 untersucht. Das ist eine Produktspezifikation für Recyclingdünger aus menschlichen Fäkalien, bei deren Entwicklung wir mitgewirkt haben, um einen Qualitätsstandard für H.I.T. und ähnliche Produkte zu setzen. Die nach diesem Standard vorgeschriebenen Untersuchungen gehen über die Düngemittelverordnung hinaus und sind auf die speziellen Risiken, die von menschlichen Fäkalien ausgehen können, zugeschnitten. Durch die erweiterten Untersuchungen kann/soll/wird gewährt (werden), dass es sich um ein sicheres Produkt handelt. Die zusätzlich untersuchten Parameter sind die Bakterien E. Coli und Clostridium perfringens sowie Rückstände aus Arzneimitteln.
UNTERSUCHTE PARAMETER
Nährstoffuntersuchung H.I.T.
- Wassergehalt
- Anteil organischer Substanz
- Rohdichte
- pH-Wert
- Salzgehalt
- Gesamtstickstoff
- Ammonium-Stickstoff
- Gesamtphosphat
- Gesamtkaliumoxid
- Magnesiumoxid
- Schwefel
- Natrium
- Zink
- Kupfer
- Mangan
- Bor
- Pflanzenverfügbarer Stickstoff in Form von Nitrat
- Pflanzenverfügbarer Stickstoff in Form von Ammonium
- Pflanzenverfügbares Phosphat
- Pflanzenverfügbares Kaliumoxid
- Pflanzenverfügbares Magnesiumoxid
- Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C/N-Verhältnis)
Nährstoffuntersuchung Wirtschaftsdünger
- Trockensubstanz (bleibt übrig, nachdem das Wasser entzogen wurde)
- Anteil organischer Substanz
- pH-Wert
- Gesamtstickstoff
- Ammonium-Stickstoff
- Gesamtphosphat
- Gesamtkaliumoxid
- Magnesiumoxid
Geprüfte Parameter Schadstoffuntersuchung nach DüMV
- Arsen
- Blei
- Cadmium
- Chrom
- Nickel
- Quecksilber
- Thallium
Zusätzliche Parameter nach DIN SPEC 91421
- Coli
- Clostridium perfringens
- Pharmazeutische Rückstände
Bodenuntersuchung minderlischer Stickstoff (Nmin) – Wirksamkeit & Unschädlichkeit
Ergänzend zur systematischen Bodenuntersuchung gibt die Nmin-Untersuchung Aufschluss über den mineralisierten Stickstoffvorrat im Boden. Hierbei werden zwei verschiedene Tiefen beprobt (0-30cm und 30-60cm) und die Mengen an Ammonium und Nitrat angegeben. Die Daten werden analog zur systematischen Bodenuntersuchung zu Beginn für die Düngekalkulation verwendet und geben im weiteren Verlauf des Versuchs zusätzlich Aufschluss über die langfristige Wirkung des H.I.T. auf den Boden und darüber, wie viel Stickstoff aus dem Oberboden in den Unterboden ausgewaschen wird.
UNTERSUCHTE PARAMETER
- Ammonium in 30cm und 60cm Tiefe sowie gesamt
- Nitrat in 30cm und 60 cm Tiefe sowie gesamt
- Mineralisierter Stickstoff gesamt (obige Mengen zusammengezählt)
Pflanzenuntersuchung – Wirksamkeit
Zur Blütezeit und zum Erntezeitpunkt wurde die Biomasse der aufgewachsenen Pflanzen auf den verschiedenen Versuchsstreifen gemessen. Hierfür wurde jeweils 1 m2 Ernteschnitt getrocknet und eingewogen. Bei dieser Untersuchung soll die Düngewirkung des H.I.T. bewiesen werden.
Zusätzlich zur Biomasse wird auch der Stickstoffgehalt im Pflanzenmaterial untersucht- wir wollen ja verfolgen, wie sich der Stickstoff aus unserem H.I.T. im Anbauzyklus verteilt. Diese Untersuchungen laufen zur Zeit noch.
UNTERSUCHTE PARAMETER
- Gewicht der Biomasse (trocken)
Schadstoffuntersuchung des Bodens, der mit H.I.T. gedüngt wurde – Unschädlichkeit
Hier wird im Prinzip die Voruntersuchung nach AbfKlärV wiederholt, sodass sich ggf. Belastungen durch die Verwendung des H.I.T. abbilden lassen könnten. Untersucht werden analog zur Voruntersuchung nach AbfKlärV bestimmte Schadstoffe, Schwermetalle und seuchenhygienische (gesundheitliche?) Parameter. Bei dieser Untersuchung soll also die Unbedenklichkeit des H.I.T. bewiesen werden.
UNTERSUCHTE PARAMETER
- Kupfer
- Zink
- Blei
- Cadmium
- Chrom
- Nickel
- Quecksilber
- Clostridium perfringens
- Salmonella spp.
- Enterokokken (Fäkalstreptokokken)
- E.coli-Keimzahl
- PCBs (101, 138, 153, 180, 28, 52 und deren Summe)
- Benzo(a)pyren
Ergebnisse
Die Feldstudien des Feldversuch 1 und 2 laufen noch und sind noch nicht ausgewertet. Ergebnisse zu diesen Studien können wir erst 2024 benennen. Ein Parzellen-Feldversuch, aus einem vorhergehenden EU-Projekt des IGZ in Großbeeren zeigt gute Ergebnisse: Humus- und Urindünger haben eine vergleichbare Wirkung mit konventionellem Biodünger Vinasse, und das Risiko zur Aufnahme von Arzneimitteln ist sehr gering. Und erhielt Presseresonanz weltweit, u.a. in frontiers, Süddeutsche und Guardian, siehe auch Pressespiegel.
Der in diesen Versuchen verwendete Dünger war einer unserer ersten Chargen produziert auf Finizo´s der Pilotanlage. Zu diesen wirklich vielversprechenden Versuchen möchten wir anmerken, dass unsere Prozess- & Qualitätssicherung sich dort erst zu entwickeln begann – daher sind wir besondres aufgeregt euch bald die neuen Ergebnisse vorstellen zu können.
Stay tuned – wir halten euch über die Details des Versuchsverlaufs auf dem Laufenden.
Stelle uns deine Fragen unter info@finizio.de oder hinterlasse ein Kommentar unter unseren #scheißlegal -Beiträgen auf unseren Social Medias!