Biochar in native Brazilian tree seedling production: growth responses to substrate replacement
Eine Versuchsreihe in einer brasilianischen Baumschule zeigte, dass die Beigabe von 5–10 % Biokohle aus Beschneidungsschnitt in hochwertige Substrate das Wachstum von fünf einheimischen Baumarten nicht signifikant behindert, wohingegen eine Ersatzrate von 50 % die Entwicklung in einer artspezifischen und dosisabhängigen Weise negativ beeinflusst.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Die Wiederaufforstung von Wäldern ist ein Wettlauf gegen die Zeit und ein Wettlauf gegen die Kosten. Um die degradierten Landschaften der Welt zu heilen, benötigen Wissenschaftler und Naturschützer Millionen von gesunden Baumschösslingen, die in Baumschulen gezüchtet und bereit zur Auspflanzung in den Boden sind. Die Qualität dieser jungen Bäume hängt stark von der Bodenmischung ab, in der sie wachsen, einer Substanz, die oft als Substrat bezeichnet wird. Seit Jahrzehnten verlassen sich die besten Mischungen auf Torfmoos, ein Material, das aus alten Feuchtgebieten geerntet wird, welches zwar effektiv, aber ökologisch kostspielig in der Gewinnung ist. Während die Welt nach grüneren Wegen sucht, um die Natur wiederaufzubauen, haben Forscher sich Biochar (Pflanzenkohle) zugewandt. Dies ist eine kohleähnliche Substanz, die durch das Verbrennen von Pflanzenabfällen, wie etwa Baumrückständen, in einer sauerstoffarmen Umgebung hergestellt wird. Sie ist voller winziger Löcher, die Wasser und Nährstoffe speichern können, und da sie aus kohlenstoffreichen Pflanzen besteht, hilft sie dabei, Kohlenstoff aus der Atmosphäre einzuschließen. Die große Frage für Waldrestauratoren ist einfach: Können wir diese Pflanzenkohle in unsere Baumschul Erde mischen, um einen Teil des teuren Torfs zu ersetzen, ohne die Bäume dabei zu schädigen? Wenn uns das gelingt, könnten wir mehr Bäume für weniger Geld züchten und gleichzeitig dem Planeten helfen.
In einer Baumschule im Bundesstaat São Paulo, Brasilien, setzte sich ein Forscherteam daran, die Antwort für fünf verschiedene heimische Baumarten herauszufinden, die in groß angelegten Restaurierungsprojekten verwendet werden. Sie wollten genau wissen, wie viel Pflanzenkohle in die Bodenmischung eingemisft werden kann, bevor die Schösslinge zu kämpfen beginnen. Das Team nahm eine hochwertige kommerzielle Erde, die Art, die bereits erfolgreich von professionellen Baumschulen verwendet wird, und mischte Pflanzenkohle bei, die aus Beschneidungsmaterial hergestellt wurde. Sie erstellten sechs verschiedene Chargen der Erde. Eine Charge war die Standardmischung ohne jegliche Pflanzenkohle, die als Kontrolle diente. Die anderen fünf Chargen enthielten zunehmende Mengen an Pflanzenkohle, gemischt nach Volumen: 5 %, 10 %, 20 %, 35 % und schließlich eine sehr starke Dosis von 50 %. Sie pflanzten insgesamt 750 Setzlinge, mit jeweils 125 Setzlingen der fünf Arten pro Bodentyp, und beobachteten deren Wachstum unter der natürlichen brasilianischen Sonne über 150 Tage hinweg.
Die Ergebnisse boten einen klaren, wenn auch vorsichtigen Weg nach vorn. In den ersten Monaten sahen die Setzlinge in den Mischungen mit 5 % und 10 % Pflanzenkohle genauso gesund aus und wuchsen genauso hoch und kräftig wie die in der Standarderde ohne Pflanzenkohle. Es gab keinen nachweisbaren Unterschied in ihrer Höhe, der Breite ihrer Stämme oder der Menge der Trockenmasse, die sie in ihren Blättern und Wurzeln akkumulierten. Dies deutet darauf hin, dass der Austausch eines kleinen Teils der kommerziellen Erde gegen Pflanzenkohle sicher ist und die jungen Bäume nicht schädigt. Die Geschichte änderte sich jedoch, als die Forscher die Mischungen mit höheren Anteilen an Pflanzenkohle betrachteten. Als die Erde 50 % Pflanzenkohle enthielt, zeigten die Setzlinge der meisten Arten deutliche Anzeichen von Stress. Sie wurden kleiner, hatten dünnere Stämme und produzierten weniger Gesamtbiomasse im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Bäume in der 50 %-Mischung waren schlichtweg nicht so kräftig wie ihre Gegenstücke in den leichteren Mischungen.
Die Forscher maßen auch, was im Inneren der Pflanzen geschah, indem sie die Nährstoffe in ihren Blättern und Wurzeln analysierten. Sie fanden heraus, dass die Setzlinge in der 50 %igen Pflanzenkohle-Erde niedrigere Werte wichtiger Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium aufwiesen. Es scheint, dass die Pflanzenkohle, wenn sie die Hälfte des Erdvolumens ausmachte, die Konzentration der für die Pflanzen verfügbaren Nährstoffe verdünnte und sie im Wesentlichen ihrer Nahrung beraubte, die sie für ein schnelles Wachstum benötigen. Dieser Effekt war nicht bei jeder Baumart gleich; einige Arten reagierten empfindlicher auf die hohen Dosen als andere, aber der allgemeine Trend war klar: Zu viel Pflanzenkohle war schlecht für das Wachstum. Das Team stellte fest, dass die 5 %-Mischung auch den chemischen Haushalt des Bodens veränderte, indem sie den pH-Wert auf ein Niveau hob, das es für einige Pflanzen schwieriger machen könnte, die wenigen verbliebenen Nährstoffe aufzunehmen.
Eines der wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit ist, dass die Idee „mehr ist besser“ in diesem Zusammenhang nicht gilt. Obwohl Pflanzenkohle ein vielversprechendes Werkzeug für die Nachhaltigkeit ist, zeigt die Studie, dass es eine Grenze gibt, wie viel davon in einer Baumschule eingesetzt werden kann, ohne die Ernte zu schädigen. Die Forscher fanden heraus, dass der „Sweet Spot“ im unteren Bereich liegt, spezifisch zwischen 5 % und 10 % Ersatz. Bei diesen Werten beeinträchtigte die Pflanzenkohle das Wachstum nicht, und die Setzlinge blieben robust genug für die Auspflanzung im Feld. Die Studie fand nicht heraus, dass die Pflanzenkohle die Bäume besser wachsen lässt als die Standarderde; sie fand lediglich heraus, dass eine kleine Menge als Ersatz verwendet werden kann, ohne Schaden anzurichten. Dies ist ein bedeutender Befund für die Ökonomie der Restaurierung, da es die Tür zur Nutzung lokaler Pflanzenabfälle zur Verringerung der Abhängigkeit von importiertem Torf öffnet, sofern das Mischverhältnis niedrig gehalten wird.
Das Experiment wurde unter idealen Baumschulbedingungen mit regelmäßiger Bewässerung und einer hochwertigen Basiserde durchgeführt, was bedeutet, dass die Ergebnisse in einer härteren Umgebung oder mit schlechterer Erde anders aussehen könnten. Die Forscher wiesen auch darauf hin, dass sie nicht getestet haben, ob diese Setzlinge nach der Auspflanzung in der Wildnis besser überleben würden, noch dass sie den langfristigen Kohlenstoffnutzen der Pflanzenkohle selbst gemessen haben. Was sie jedoch bewiesen haben, war, dass für diese spezifischen heimischen Bäume eine moderate Menge Pflanzenkohle eine praktikable Option ist. Es ist ein praktischer Schritt hin zu einer kreislauforientierteren Wirtschaft in der Forstwirtschaft, in der Abfälle aus dem Baumrückschnitt zu einer Ressource für das Wachstum der nächsten Generation von Bäumen werden, solange das Rezept sorgfältig befolgt wird. Die Studie bestätigt, dass Pflanzenkohle zwar Potenzial hat, aber mit Präzision eingesetzt werden muss, abgestimmt auf die spezifischen Bedürfnisse der Baumart, und niemals als ein magisches Allheilmittel betrachtet werden darf, das in unbegrenzten Mengen funktioniert.
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