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Biologie | Umwelt
Lisa Hohl, 2004 | Winterthur, ZH
Im Amazonas wurden besonders fruchtbare und nährstoffreiche Böden entdeckt, die hohe Anteile an Kohle enthalten. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Einflüsse von Pflanzenkohle und Kompost auf das Pflanzenwachstum zu untersuchen und zu prüfen, ob diese Mittel darstellen, Erträge zu erhöhen und wichtige Bodeneigenschaften zu verbessern. In einem Topfversuch wurde das Wachstum von Feldsalat in Substraten mit variierenden Anteilen von Pflanzenkohle und Kompost verglichen und wichtige Bodenparameter ermittelt. Die Resultate des Versuchs zeigen, dass der pH-Wert durch eine Kohlezugabe erhöht werden kann. Bei einer optimalen Menge an Pflanzenkohle und Kompost wurden leichte Tendenzen höherer Biomasseproduktion und effizienterer Stickstoffnutzung gefunden, die genauer zu untersuchen sind.
Fragestellung
In der Arbeit wurde untersucht (I) wie das Wachstum und die Entwicklung von gewöhnlichem Feldsalat durch die Zugabe von Kompost und Pflanzenkohle beeinflusst werden (II) und ob Veränderungen durch die Verfügbarkeit von Stickstoff erklärt werden können. Zusätzlich wurde (III) deren Einfluss auf die Schüttdichte, die Wasseraufnahmekapazität, den pH-Wert und den Anteil organischer Masse untersucht, um die Wirkung von Pflanzenkohle und Kompost auf Böden genauer zu evaluieren.
Methodik
Im Versuch mit Substratgruppen mit variierenden Pflanzenkohle- und Kompostzugaben wurden drei Pflanzen pro Gruppe verglichen. Nach dem Zusetzen der selbst gemischten Pflanzenkohle-Kompost-Mischungen zu einem rein organischen Gartensubstrat wurde das Wachstum des Feldsalats visuell verglichen und mit einer Messung der getrockneten oberirdischen Biomasse bewertet. Vor und nach dem Versuch wurden die Schüttdichten mit einer Volumenmessung, sowie die maximale Wasseraufnahmefähigkeit der Substrate analysiert. Als chemische Parameter wurden der pH-Wert mit einem herkömmlichen pH-Meter und einer Calciumchlorid-Lösung gemessen, sowie der Stickstoff- und der Kohlenstoffgehalt mit einem TruSpec Makro Analyzer an der ZHAW Wädenswil ermittelt. Auch der Anteil organischer Masse wurde mit der Methode des Glühens erfasst.
Ergebnisse
Der Versuch ergab, dass mit einer optimalen Menge an Pflanzenkohle und Kompost die Biomasseproduktion verdoppelt werden kann. Pflanzenkohle ohne Kompost verringert das Wachstum hingegen um rund einen Viertel. Auf die Schüttdichte und die Wasserkapazität, sowie den Anteil organischer Masse haben Pflanzenkohle und Kompost keinen klaren Einfluss. Der pH-Wert wird durch den Einsatz von Pflanzenkohle und Kompost um bis zu 0.43 erhöht. Auch der Kohlenstoffgehalt der Substrate erhöht sich durch den Zusatz von Pflanzenkohle, jedoch nicht linear mit der verwendeten Menge an Pflanzenkohle. Über die Versuchsdauer wird der Stickstoffverlust mit Pflanzenkohle und Kompost um bis zu 90% verringert.
Diskussion
Die Vermutung eines zusätzlichen Anstiegs der Biomasse durch die Verwendung von Pflanzenkohle wird durch die Versuche unterstützt, doch im Vergleich zur alleinigen Verwendung von Kompost war der Anstieg gering. Die Werte der Schüttdichten, der Wasserkapazitäten und der organischen Masse entsprachen teilweise den aufgestellten Hypothesen. Gründe dafür könnten die kleine Stichprobenzahl und das rein organische Basissubstrat sein. Ein pH-Anstieg konnte hingegen wie erwartet linear mit der verwendeten Menge an Pflanzenkohle beobachtet werden. Der Kohlenstoffgehalt folgte nur in einigen Gruppen einem linearen Anstieg mit der verwendeten Menge an Pflanzenkohle. Teilweise wurden tiefere Kohlenstoffgehalte gemessen als erwartet, was auf eine nicht vollständig abgeschlossene Oxidation im Analyseprozess hindeuten könnte. Der erwartete geringere Stickstoffverlust stellte sich ein und hängt vermutlich mit einer Aufnahme des Stickstoffes durch die Kohlepartikel zusammen, die so eine Auswaschung verhindern.
Schlussfolgerungen
Es konnte aufgezeigt werden, dass ein Trend zu erhöhter Biomasseproduktion besteht, der jedoch noch weiter untersucht werden muss. Auch konnte gezeigt werden, dass einige Bodenparameter wie der pH-Wert oder die Stickstoffverfügbarkeit von der Pflanzenkohle beeinflusst werden. Der Effekt auf andere Parameter wie die Schüttdichte bleibt aber noch unklar. In einem nächsten Schritt könnten in grösser angelegten Versuchen auch weitere Kulturpflanzen und Substrate untersucht werden, um aussagekräftigere Resultate für die Landwirtschaft zu erhalten und die statistische Signifikanz der Resultate zu erhöhen.
Würdigung durch den Experten
Stefan Baumann
Lisa Hohl greift in ihrer Maturaarbeit ein aktuelles, wichtiges Thema auf, den Erhalt der Bodenfruchtbarkeit. Mit grossem Engagement und Einsatz hat Lisa Hohl die Wirkung von Pflanzenkohle in Setzlingssubstraten auf das Pflanzenwachstum und den Nährstoffhaushalt untersucht. Hierfür recherchierte Lisa intensiv die entsprechende Fachliteratur und arbeitete sich in komplexe, anspruchsvolle Labortechniken und Bodenthemen ein. Die Versuche wurden mit grosser Sorgfalt dokumentiert, ausgewertet und interpretiert.
Prädikat:
sehr gut
Kantonsschule Rychenberg, Winterthur
Lehrer: Dr. Matthias Beck