Aktuelles aus dem Teilprojekt Holzfaser

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 % erhöht werden. Aufgrund der dunklen Farbe des für die Beaufschlagung verwendeten Kraft-Lignins weisen die behandelten Holzfasern nun auch eine dunklere und somit erdähnliche Farbe auf. Fraglich war allerdings, ob eine so hohe Beaufschlagung mit Kraft-Lignin überhaupt pflanzenverträglich ist.

Um dies zu prüfen wurden zwei Kressetests angelegt. Dieses Testverfahren wird in Weckgläsern durchgeführt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Ursachen für etwaige Pflanzenschäden besser eingegrenzt werden können. 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) ausgesät. 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 Bodenlösung sprechen. Eine Beeinträchtigung der Kresse im unten und oberen Teil würde hingegen für eine Freisetzung gasförmiger Pflanzenschadstoffe sprechen. Tatsächlich 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 Pflanzenverträglichkeit hat, wurde der Versuch nach 10 Tagen wiederholt. Auch in diesem Test zeigte die Kresse keine Auffälligkeiten, was für eine gute Pflanzenverträglichkeit Lignin-beaufschlagter Holzfasern als Zuschlagsstoff in Blumenerden udn Kultursubstraten spricht. Weitere Tests zur Bestimmung des Nährstoffhaushaltes und Versuche zur Anbaueignung sollen nun folgen.

Um die Höhe der Nährstoffimmobilisierung bei den unterschiedlich behandelten Holzfasern besser einschätzen zu können wurde ein Inkubationsversuch durchgeführt.Dazu wurden sechs verschieden beaufschlagte Holzfasern geprüft. Durch die zusätzliche Beaufschlagung konnte der Lignin-Gehalt in den Holzfasern um 1 - 2 Gew.-% erhöht 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. Anschließend 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 Säule) und einer Variante mit 49 % unbehandelten Holzfasern im Torf/Kompostsubstrat (gelbe Säule).

Bei den ligninbehandelten Holzfasern konnten in Bezug auf die Höhe der Stickstoffimmobilisierung deutliche Unterschiede in Abhängigkeit der bei der Beaufschlagungsmethode verwendeten Säuren festgestellt werden. So lagen die Werte bei den mit Hilfe von Phosphorsäure beaufschlagten Varianten auf einem ähnlich hohen Niveau wie die Kontrolle ohne Lignin-Beaufschlagung (gelbe Säule). Eine Behandlung mit Salpetersäure führte hingegen zu einem stabilen Stickstoffhaushalt, ähnlich wie in der Kontrolle ohne Holzfasern.

In weiteren Versuchen soll nun der Einfluss unterschiedlicher Lignin-Konzentrationen auf die Höhe der Stickstoffimmobilisierung und Pflanzenverträglichkeit geprüft werden.

Die PTS hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Lignin auf Holzfasern fixieren lässt. Bei diesem Ansatz wird das Lignin zunächst in Lauge gelöst und sodann mit Holzfasern vermischt. Um eine stabile Anhaftung des Lignins an den Holzfasern zu erreichen werden die mit Lignin getränkten Holzfasern in eine Säure 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 Hochschule Osnabrück substratrelevante Parameter wie die Pflanzenverträglichkeit getestet. Dazu werden 25 Chinakohlsamen auf das zu prüfende Substrat ausgesät und für 3-4 Wochen im Gewächshaus kultiviert. Das Keimverhalten sowie das Pflanzenwachstum dienen dabei als Indikator für die Pflanzenverträglichkeit. Im hier beschriebenen Keimpflanzentest wurden 49 Vol.-% Holzfasern mit 49 Vol.-% Weißtorf und 2 Vol.-Grüngutkompost vermischt. Über alle Varianten hinweg zeigte sich unabhängig von der Höhe der Ligninbeaufschlagung der Holzfasern oder der Art der im Beaufschlagungsprozess verwendeten Säure kein Einfluss auf die Keimung. Das Frisch- und Trockenmassewachstum unterschied sich hingegen in Abhängigkeit der verwendeten Säure. So waren die Erträge bei den mit Salpetersäure behandelten Varianten gegenüber den mit Phosphorsäure behandelten Varianten sowie der unbehandelten Kontrolle erhöht. Um die Höhe der Nährstoffimmobilisierung bzw. Mineralisierung besser einschätzen zu können werden zurzeit zwei Inkubationsversuche durchgeführt.