Eine neue Studie berichtet, dass speziell entwickelte Pflanzenkohle die Kompostqualität erheblich verbessern kann, indem sie den Stickstoffverlust reduziert und die Bildung stabiler Huminstoffe beschleunigt. Die Ergebnisse bieten eine vielversprechende Strategie zur Umwandlung organischer Abfälle in wirksamere Düngemittel bei gleichzeitiger Reduzierung der Umweltemissionen.
Kompostierung spielt eine entscheidende Rolle bei der Wiederverwertung landwirtschaftlicher und Lebensmittelabfälle in nährstoffreiche Bodenverbesserungsmittel. Herkömmliche Kompostierungssysteme leiden jedoch häufig unter zwei großen Herausforderungen. Als Ammoniakgas können große Mengen Stickstoff verloren gehen und die Bildung stabiler Huminstoffe kann langsam und ineffizient sein. Beide Probleme schränken den Düngewert und die Umweltvorteile von Kompost ein.
Die Forscher gingen diese Herausforderungen an, indem sie zwei Arten modifizierter Pflanzenkohle entwarfen. Einer war mit Phosphor angereichert, während der andere sowohl Phosphor als auch Magnesium enthielt. Diese Materialien wurden dem Schweinegüllekompost zugesetzt, um zu untersuchen, ob sie gleichzeitig Stickstoff zurückhalten und die Humifizierung fördern können, den Prozess, der organisches Material in stabile Kohlenstoffverbindungen im Boden umwandelt.
Die Studie ergab, dass beide modifizierten Biochars die Ammoniakemissionen im Vergleich zu herkömmlicher Pflanzenkohle deutlich reduzierten. Die phosphormodifizierte Pflanzenkohle reduzierte die Ammoniakfreisetzung um etwa 21 Prozent, während die mit Phosphormagnesium co modifizierte Pflanzenkohle die Emissionen um fast 28 Prozent reduzierte. Diese Verbesserungen traten auf, weil die modifizierten Oberflächen der Pflanzenkohlepartikel Ammonium einfangen und während der Kompostierung in stabile Mineralformen umwandeln konnten.
Gleichzeitig stimulierten die modifizierten Biochars die mikrobielle Aktivität, die die Stickstofftransformation und die Stabilisierung organischer Stoffe unterstützt. Das Forschungsteam verfolgte Veränderungen in mikrobiellen Gemeinschaften und Stickstoffkreislaufgenen während des Kompostierungsprozesses. Sie fanden heraus, dass die modifizierten Biochars nützliche mikrobielle Gruppen bereicherten, die dabei helfen, Stickstoff in Formen umzuwandeln, die die Bildung von Huminstoffen unterstützen.
“Wir fanden heraus, dass modifizierte Pflanzenkohle sowohl biologische als auch chemische Prozesse bei der Kompostierung koordinieren kann, erklärten die Studienautoren. “Diese Synergie ermöglicht die Speicherung von Stickstoff im System und beschleunigt gleichzeitig die Bildung stabiler Huminstoffe, die die Bodenfruchtbarkeit verbessern.”
Messungen der Kompostchemie bestätigten diese Vorteile. Im Vergleich zu herkömmlicher Pflanzenkohle erhöhten die modifizierten Materialien die Stickstoffretention und verbesserten die Anreicherung pflanzenverfügbarer Nährstoffe wie Phosphor und Kalium. Kompost, der mit den modifizierten Biochars behandelt wurde, zeigte ebenfalls höhere Keimindexwerte, was auf eine verringerte Phytotoxizität und eine bessere Eignung für die landwirtschaftliche Verwendung hinweist.
Die Studie ergab auch, dass Phosphor eine besonders wichtige Rolle bei der Förderung der Demütigung spielt. Mit Phosphor angereicherte Pflanzenkohle verstärkte den mikrobiellen Abbau von Lignin und Proteinen, zwei Schlüsselschritte, die Vorläufer für die Huminsäurebildung erzeugen. Magnesium bot einen zusätzlichen Vorteil, indem es zur Bildung von Mineralkomplexen beitrug, die Ammonium einfangen und den Stickstoffverlust als Ammoniakgas verhindern.
Eine fortgeschrittene spektroskopische Analyse zeigte, dass die modifizierten Biochars den Anteil huminähnlicher Substanzen im endgültigen Kompost erhöhten. Diese stabilen organischen Verbindungen sind für die Verbesserung der Bodenstruktur, der Nährstoffretention und der langfristigen Kohlenstoffspeicherung unerlässlich.
DOI
Kredit
Ruolan Tang Yan Liu Jingyuan Ma Sheng Yao Tianyu Ren Guoxue Li Xiaoyan Gong Ruonan Ma und Jing Yuan
