Aktuelles aus dem Teilprojekt Holzfaser

Im zurückliegenden Projektjahr (August 2024 - Juni 2025) wurde ein Verfahren geprüft, bei dem das Lignin durch Zugabe unterschiedlicher Salze auf die Holzfaser beaufschlagt wurde. Durch die damit verbundene Erh?hung des Salzgehaltes kann es bei empfindlichen Kulturen zu Sch?den kommen. Vor diesem Hintergrund wurde nun ein optimiertes Verfahren entwickelt, bei dem das Lignin nur unter Zugabe von Wasser und hohem Druck auf die Holzfasern gegeben wird. Erwartungsgem?? lie? sich somit die Salzkonzentration der mit Lignin beaufschlagten Holzfasern deutlich mindern. Dies spiegelte sich auch in einer guten Pflanzenvertr?glichkeit, wie die Ergebnisse des Kressetests zeigen. Auf der anderen Seite ging die Lignin-Behandlung mit einem leicht reduziertem Wurzelwachstum einher. In weiteren Tests, bei denen unter anderem die Stabilit?t der Substratmischungen w?hrend der Lagerung geprüft wird, soll den Ursachen für das eingeschr?nkte Wurzelwachstum nachgegangen werden.

Von der Produktion und Versackung bis hin zur finalen Verwendung der Kultursubstrate und Blumenerden k?nnen Wochen bis Monate vergehen. W?hrend dieser Zeit k?nnen sich die Eigenschaften der Substrate in Abh?ngigkeit ihrer Lagerungsbedingungen stark ver?ndern. Urs?chlich hierfür sind mikrobielle Ab- und Umbauprozesse, die mit schwankenden N?hrstoffgehalten einher gehen k?nnen. Bereits in vorausgegangenen Versuchen konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung von Holzfasern mit Lignin die mikrobiell bedingten Stickstoffverluste deutlich mindern kann (siehe unten: Bericht Juli 2024). In einem weiteren Inkubationsversuch wurde nun geprüft, ob sich diese Effekte auch über eine Lagerdauer von 80 Tagen beobachten lassen. Mit dem Ziel optimale Bedingungen für die Mikroorganismen zu schaffen wurde die Temperatur auf 25 °C und das Substrat auf eine Feuchte von 80 % der maximalen Wasserkapazit?t eingestellt.

Zu Versuchsbeginn wurden die Substrate einheitlich auf einen Stickstoffgehalt von 1.000 mg/L aufgedüngt. In der Kontrollvariante mit Torf und Kompost blieb dieser Wert über die Lagerungsdauer von 80 Tagen weitestgehend konstant, sodass der Stickstoffhaushalt als stabil eingestuft werden kann. Auch in den Mischungen mit Lignin-behandelten Holzfasern blieb der Stickstoffgehalt zun?chst stabil. Im sp?teren Verlauf der Lagerung n?herten sich die Varianten allerdings mehr und mehr der Variante ohne Lignin-Behandlung an. In einem weiteren Lagerungsversuch, bei dem die Holzfaservarianten mit Kokosmark anstelle mit Torf gemischt wurden, best?tigte sich dieses Bild. Lignin-behandelte Holzfasern weisen somit nur eine mittelfristige Stabilit?t auf. Vor diesem Hintergrund wurde ein optimiertes Verfahren zur Beaufschlagung von Holzfasern mit Lignin entwickelt. Auch diese Produkte werden zurzeit einem Lagerungsversuch unterzogen.

Im Sommer 2024 wurden bei unserem Kooperationspartner neue mit Lignin beaufschlagte Holzfasern hergestellt. Bei dieser Charge konnte der Ligningehalt von ursprünglich 30 auf fast 50 % erh?ht werden. Aufgrund der dunklen Farbe des für die Beaufschlagung verwendeten Kraft-Lignins weisen die behandelten Holzfasern nun auch eine dunklere und somit erd?hnliche Farbe auf. Fraglich war allerdings, ob eine so hohe Beaufschlagung mit Kraft-Lignin überhaupt pflanzenvertr?glich ist.

Um dies zu prüfen wurden zwei Kressetests angelegt. Dieses Testverfahren wird in Weckgl?sern durchgeführt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Ursachen für etwaige Pflanzensch?den besser eingegrenzt werden k?nnen. Ein Teil der Kressesamen wird dabei direkt auf das Substrat (unten im Glas) und der andere Teil auf einem Wattepad ohne Kontakt zum Substrat (oben im Glas) ausges?t. Eine gehemmte Keimung nur auf dem Substrat und nicht auf dem Wattepad würde z. B. für eine zu hohe Konzentration bestimmter Salze oder organischer Hemmstoffe in der Bodenl?sung sprechen. Eine Beeintr?chtigung der Kresse im unten und oberen Teil würde hingegen für eine Freisetzung gasf?rmiger Pflanzenschadstoffe sprechen. Tats?chlich zeigten sich keine wesentlichen Unterschiede zwischen den Kontrollvarianten und den Substraten, denen 47,5 Vol.-% der mit Lignin behandelten Holzfaser beigemischt wurden.

Um zu prüfen, ob die Lagerung der Substratmischungen einen Einfluss auf die Pflanzenvertr?glichkeit hat, wurde der Versuch nach 10 Tagen wiederholt. Auch in diesem Test zeigte die Kresse keine Auff?lligkeiten, was für eine gute Pflanzenvertr?glichkeit Lignin-beaufschlagter Holzfasern als Zuschlagsstoff in Blumenerden udn Kultursubstraten spricht. Weitere Tests zur Bestimmung des N?hrstoffhaushaltes und Versuche zur Anbaueignung sollen nun folgen.

Um die H?he der N?hrstoffimmobilisierung bei den unterschiedlich behandelten Holzfasern besser einsch?tzen zu k?nnen wurde ein Inkubationsversuch durchgeführt.Dazu wurden sechs verschieden beaufschlagte Holzfasern geprüft. Durch die zus?tzliche Beaufschlagung konnte der Lignin-Gehalt in den Holzfasern um 1 - 2 Gew.-% erh?ht werden.

Für den Test wurden die beaufschlagten Holzfasern zu 49 Vol.-% in ein Torf/Kompostsubstrat gemischt, aufgedüngt und für 20 Tage bei 25 °C in der Klimazelle inkubiert. Anschlie?end wurde der Stickstoffgehalt erneut bestimmt, um die über diesen Zeitraum durch Mikroorganimen festglegte Stickstoffmenge zu ermitteln (siehe Abbildung unten). Verglichen wurden die Werte mit einer Kontrolle ohne Holzfaserzusatz (braune S?ule) und einer Variante mit 49 % unbehandelten Holzfasern im Torf/Kompostsubstrat (gelbe S?ule).

Bei den ligninbehandelten Holzfasern konnten in Bezug auf die H?he der Stickstoffimmobilisierung deutliche Unterschiede in Abh?ngigkeit der bei der Beaufschlagungsmethode verwendeten S?uren festgestellt werden. So lagen die Werte bei den mit Hilfe von Phosphors?ure beaufschlagten Varianten auf einem ?hnlich hohen Niveau wie die Kontrolle ohne Lignin-Beaufschlagung (gelbe S?ule). Eine Behandlung mit Salpeters?ure führte hingegen zu einem stabilen Stickstoffhaushalt, ?hnlich wie in der Kontrolle ohne Holzfasern.

In weiteren Versuchen soll nun der Einfluss unterschiedlicher Lignin-Konzentrationen auf die H?he der Stickstoffimmobilisierung und Pflanzenvertr?glichkeit geprüft werden.

Die PTS hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Lignin auf Holzfasern fixieren l?sst. Bei diesem Ansatz wird das Lignin zun?chst in Lauge gel?st und sodann mit Holzfasern vermischt. Um eine stabile Anhaftung des Lignins an den Holzfasern zu erreichen werden die mit Lignin getr?nkten Holzfasern in eine S?ure überführt. Mit diesem Verfahren blieben selbst nach intensiver Behandlung in einer Waschzelle ca. 50 % des beaufschlagten Lignins in und auf den Holzfasern haften.

Nach diesen ersten Entwicklungsschritten an der PTS wurden an der 凤凰体育 Osnabrück substratrelevante Parameter wie die Pflanzenvertr?glichkeit getestet. Dazu werden 25 Chinakohlsamen auf das zu prüfende Substrat ausges?t und für 3-4 Wochen im Gew?chshaus kultiviert. Das Keimverhalten sowie das Pflanzenwachstum dienen dabei als Indikator für die Pflanzenvertr?glichkeit. Im hier beschriebenen Keimpflanzentest wurden 49 Vol.-% Holzfasern mit 49 Vol.-% Wei?torf und 2 Vol.-Grüngutkompost vermischt. ?ber alle Varianten hinweg zeigte sich unabh?ngig von der H?he der Ligninbeaufschlagung der Holzfasern oder der Art der im Beaufschlagungsprozess verwendeten S?ure kein Einfluss auf die Keimung. Das Frisch- und Trockenmassewachstum unterschied sich hingegen in Abh?ngigkeit der verwendeten S?ure. So waren die Ertr?ge bei den mit Salpeters?ure behandelten Varianten gegenüber den mit Phosphors?ure behandelten Varianten sowie der unbehandelten Kontrolle erh?ht. Um die H?he der N?hrstoffimmobilisierung bzw. Mineralisierung besser einsch?tzen zu k?nnen werden zurzeit zwei Inkubationsversuche durchgeführt.