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Nachwuchsgruppe: Entwicklung einer nachhaltigen Rohstoffbasis für Kultursubstrate im Gartenbau

Das geplante Forschungs- und Entwicklungsprojekt beabsichtigt, an der Hochschule Osnabrück eine Nachwuchsforschungsgruppe aufzubauen und zu etablieren, die sich mit der Entwicklung und Evaluierung von gärtnerischen Kultursubstraten auf der Basis von nachwachsenden heimischen Rohstoffen beschäftigt. Ein promovierter Gartenbauwissenschaftler soll die Gelegenheit erhalten, sich durch Forschungs- und Lehrtätigkeit für eine Berufung als Professor weiter zu qualifizieren. Zwei weitere wissenschaftliche Mitarbeiter/innen mit einem Masterabschluss werden projektbegleitend in Kooperation mit der Universität Osnabrück an einer Promotion im genannten Themenfeld arbeiten. Die Mitglieder des Nachwuchsteams befassen sich im Vorhaben jeweils mit verschiedenen Rohstoff- und Verfahrenskombinationen zur Gewinnung zukunftsfähiger Substratausgangsstoffe. Außerdem spezialisieren sie sich in bestimmten methodischen Kompetenzfeldern und arbeiten daran, analytische Untersuchungsverfahren zur Bewertung von Substratbestandteilen und Substraten weiterzuentwickeln. Zur Reduktion des Torfanteils in Kultursubstraten ist es notwendig, das Anwendungspotenzial alternativer Rohstoffe zu optimieren. Im Fokus der hier geplanten Forschungsarbeiten stehen dabei insbesondere Holzfasern, Grüngutkompost und Rohrkolbenprodukte. Ziel ist es, einerseits die Eigenschaften der Materialien durch verschiedene verfahrenstechnische Ansätze in der Aufbereitung und Herstellung so zu verbessern, dass sie zu einem möglichst hohen Anteil in Substratmischungen genutzt werden können. Darüber hinaus sollen anbautechnische Strategien entwickelt werden, die zur besseren Adaption der Kulturführung in stark torfreduzierten oder torffreien Substraten beitragen und damit die Kultursicherheit erhöhen. Insgesamt dient das Vorhaben der Sicherung und Erweiterung der akademischen Expertise, um neue, nachhaltige Lösungsansätze für die substratgebundene Pflanzenproduktion voranzutreiben und in der gartenbaulichen Praxis umzusetzen.

Torffreie Substrate aus Grüngutkompost unter Nutzung der Regulierfunktionen des Additives Ton - Erhalt hoher Kultursicherheit durch Erhöhung der N-Stabilität und Vergrößerung der Wassernachlieferung

Herstellung und Bewertung von Torfersatzstoffen auf Basis der hydrothermalen Umwandlung aus biogenen Reststoffen

Moore sind der wichtigste langfristige Kohlenstoffspeicher in der terrestrischen Biosphäre. Torf ist eine endliche und übernutzte Ressource. Der Torfabbau führt zu einer Freisetzung des gespeicherten CO2 und hat damit hohe Klimarelevanz. Die Entwicklung torffreier Gartensubstrate gewinnt daher an Bedeutung. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Prüfung torffreier Substrate für den Gartenbau. Grüngut mit 4,2 Mio t/a und Blühstreifen sind erfolgversprechende Basismaterialien für die Produktion von Torfersatzstoffen. Durch hydrothermale Carbonisierung (HTC) lassen sich diese Materialien in torfähnliche, mikrobiell abbauresistente Materialien umwandeln. Im Laborversuch werden zehn Varianten aus Grüngut bei 150-190 Grad C für 30-60 Minuten hydrothermal carbonisiert. Die Varianten werden geprüft (chemisch, biologisch, hydro-physikalisch) und bewertet und die gartenbaulich beste Variante für einen Großversuch ausgewählt. Durch einen Erdenhersteller werden drei Zuschlagsmischungen i) Holzwolle, Kokosfaser, Perlite; ii) Grünschnittkompost, Rindenkompost, Holzwolle und iii) Rindenkompost, Grünschnittkompost, Holzfaser, Kokosfaser hergestellt und jeweils mit zwei unterschiedlichen Zumischraten von hydrothermal behandelten Material aus den Großversuchen gemischt. Zusätzlich zur umfangreichen Charakterisierung wird das Lagerungsverhalten dieser Substratmischungen untersucht und bewertet. In (Langzeit-)Anbauversuchen werden die pflanzenbauliche Eignung und das Alterungsverhalten geprüft und bewertet. Die gealterten Substrate werden wiederholt chemisch, biologisch und hydro-physikalisch geprüft und bewertet. Anhand der techno-ökonomischen und ökologischen Bewertung des Torfersatzstoffes auf Basis der HTC von Grüngut und der Ergebnisse aus den Untersuchungen werden entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Herstellung und Bewertung von Torfersatzstoffen auf Basis der hydrothermalen Umwandlung aus biogenen Reststoffen, Teilvorhaben 1: Durchführung der hydrothermalen Umwandlung und deren physikochemische, techno-ökonomische und ökologische Bewertung

Moore sind der wichtigste langfristige Kohlenstoffspeicher in der terrestrischen Biosphäre. Torf ist eine endliche und übernutzte Ressource. Der Torfabbau führt zu einer Freisetzung des gespeicherten CO2 und hat damit hohe Klimarelevanz. Die Entwicklung torffreier Gartensubstrate gewinnt daher an Bedeutung. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Prüfung torffreier Substrate für den Gartenbau. Grüngut mit 4,2 Mio t/a und Blühstreifen sind erfolgversprechende Basismaterialien für die Produktion von Torfersatzstoffen. Durch hydrothermale Carbonisierung (HTC) lassen sich diese Materialien in torfähnliche, mikrobiell abbauresistente Materialien umwandeln. Im Laborversuch werden zehn Varianten aus Grüngut bei 150-190 Grad C für 30-60 Minuten hydrothermal carbonisiert. Die Varianten werden geprüft (chemisch, biologisch, hydro-physikalisch) und bewertet und die gartenbaulich beste Variante für einen Großversuch ausgewählt. Durch einen Erdenhersteller werden drei Zuschlagsmischungen i) Holzwolle, Kokosfaser, Perlite; ii) Grünschnittkompost, Rindenkompost, Holzwolle und iii) Rindenkompost, Grünschnittkompost, Holzfaser, Kokosfaser hergestellt und jeweils mit zwei unterschiedlichen Zumischraten von hydrothermal behandelten Material aus den Großversuchen gemischt. Zusätzlich zur umfangreichen Charakterisierung wird das Lagerungsverhalten dieser Substratmischungen untersucht und bewertet. In (Langzeit-)Anbauversuchen werden die pflanzenbauliche Eignung und das Alterungsverhalten geprüft und bewertet. Die gealterten Substrate werden wiederholt chemisch, biologisch und hydro-physikalisch geprüft und bewertet. Anhand der techno-ökonomischen und ökologischen Bewertung des Torfersatzstoffes auf Basis der HTC von Grüngut und der Ergebnisse aus den Untersuchungen werden entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Herstellung und Bewertung von Torfersatzstoffen auf Basis der hydrothermalen Umwandlung aus biogenen Reststoffen, Teilvorhaben 2: Substrathydrologische und pflanzenbauliche Bewertung hydrothermal erzeugter Torfersatzstoffe

Moore sind der wichtigste langfristige Kohlenstoffspeicher in der terrestrischen Biosphäre. Torf ist eine endliche und übernutzte Ressource. Der Torfabbau führt zu einer Freisetzung des gespeicherten CO2 und hat damit hohe Klimarelevanz. Die Entwicklung torffreier Gartensubstrate gewinnt daher an Bedeutung. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Prüfung torffreier Substrate für den Gartenbau. Grüngut mit 4,2 Mio t/a und Blühstreifen sind erfolgversprechende Basismaterialien für die Produktion von Torfersatzstoffen. Durch hydrothermale Carbonisierung (HTC) lassen sich diese Materialien in torfähnliche, mikrobiell abbauresistente Materialien umwandeln. Im Laborversuch werden zehn Varianten aus Grüngut bei 150-190 Grad C für 30-60 Minuten hydrothermal carbonisiert. Die Varianten werden geprüft (chemisch, biologisch, hydro-physikalisch) und bewertet und die gartenbaulich beste Variante für einen Großversuch ausgewählt. Durch einen Erdenhersteller werden drei Zuschlagsmischungen i) Holzwolle, Kokosfaser, Perlite; ii) Grünschnittkompost, Rindenkompost, Holzwolle und iii) Rindenkompost, Grünschnittkompost, Holzfaser, Kokosfaser hergestellt und jeweils mit zwei unterschiedlichen Zumischraten von hydrothermal behandelten Material aus den Großversuchen gemischt. Zusätzlich zur umfangreichen Charakterisierung wird das Lagerungsverhalten dieser Substratmischungen untersucht und bewertet. In (Langzeit-)Anbauversuchen werden die pflanzenbauliche Eignung und das Alterungsverhalten geprüft und bewertet. Die gealterten Substrate werden wiederholt chemisch, biologisch und hydro-physikalisch geprüft und bewertet. Anhand der techno-ökonomischen und ökologischen Bewertung des Torfersatzstoffes auf Basis der HTC von Grüngut und der Ergebnisse aus den Untersuchungen werden entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Modell- und Demonstrationsvorhaben Hobby-Gartenbau mit torfreduzierten und torffreien Substraten auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Torfreduzierte und torffreie Substrate für den Ökologischen Kräuterbetrieb - Erprobung, Optimierung und Wissenstransfer

Gezielte Beregnung im Ökologischen Landbau zur Steigerung von Produktivität und Nährstoffeffizienz, Gezielte Beregnung im Ökologischen Landbau zur Steigerung von Produktivität und Nährstoffeffizienz

Oberziel des Projektes ist die Erhöhung der Produktivität im ökologischen Ackerbau auf Kulturarten- und Systemebene (Fruchtfolge) durch optimierte Wasser- und Nährstoffversorgung. Bedingt durch den Klimawandel wird eine Tendenz zu Frühsommertrockenheit mit temporärem Wasserstress bei Kulturpflanzen erwartet. Es werden faktorielle Feldversuche auf ökologischen Versuchs- und Praxisbetrieben mit gezielter Wasser- und Nährstoffversorgung von Rotkleegras, Ackerbohnen und Sommerweizen durchgeführt. Zur Anwendung kommen neben der Beregnung innovative Produkte, u.a. nährstoffangereicherte Grünschnittkomposte sowie P-Recycling Dünger. Erfasst werden der Einfluss der Maßnahmen und deren Interaktionen auf die Ertragsleistung und die Nährstoffaufnahme- und Verwertungseffizienz der untersuchten Kulturen sowie die N2 Fixierleistung der angebauten Leguminosen. Die Effekte der Faktorvariation werden kulturartenspezifisch mit Hinblick auf die Reduzierung von Ertragslücken (tatsächlich versus erzielbar) analysiert und auf der Systemebene (Vorfruchteffekte, Nährstoffbilanzen) bewertet. Die Beregnungswürdigkeit der einzelnen Kulturen wird unter Einbezug der Systemeffekte, vor allem des N-Inputs durch die N2 Fixierung, berechnet. Auf Basis der Ergebnisse werden Praxisempfehlungen zur wasser- und nährstoffgesteuerten Erhöhung der Produktivität im ökologischen Ackerbau abgeleitet.

Torfmoos-Biomasse (Sphagnum sp.) und Grünschnitt-Kompost aus Landschaftspflegemaßnahmen als Komponenten zur Entwicklung einer neuen Generation von nachhaltig produzierten gärtnersichen Substraten^Torfmoos-Biomasse (Sphagnum sp.) und Grünschnitt-Kompost aus Landschaftspflegemaßnahmen als Komponenten zur Entwicklung einer neuen Generation von nachhaltig produzierten gärtnersichen Substraten, Torfmoos-Biomasse (Sphagnum sp.) und Grünschnitt-Kompost aus Landschaftspflegemaßnahmen als Komponenten zur Entwicklung einer neuen Generation von nachhaltig produzierten gärtnerischen Substraten

Technische Arbeitsziele: Rohstoffaufbereitung von Torfmoos (Sphagnum sp.) (Prototyp eines neuen Rohstoffes);Modifizierung von Standardkompostierungsverfahren, um Nutzung bisher ungenutzter Rohstoffe aus Naturschutzpflegemaßnahmen zu ermöglichen (Verbesserung eines bestehenden Verfahrens); Herstellung von für den Erwerbsgartenbau geeigneten Substraten aus diesen beiden Komponenten (neues Produkt aus nachwachsenden Rohstoffen). Wissenschaftliche Ziele dabei sind: Entwicklung eines Hygienisierungskonzepts für Torfmoos (Entwicklung eines praxistauglichen neuen Rohstoffes für den Gartenbau); Entwicklung eines Kompostierungsprotokolls (Vereinfachung und Verbesserung des Verfahrens); Vergleich der Rohstoffe Torfmoos und Mähgutkompost mit den bisher benutzten Rohstoffen; Vergleich der SPHAKO Substrate mit herkömmlichen Substraten (Verbesserungspotential evaluieren, Beweis der Anwendungstauglichkeit, Erstellung von Kulturanleitungen) Kompostierung: Ernteverfahren testen , um Rohstoffe bereits bei Ernte optimal aufzubereiten. Mischungsverhältnis mit anderen Bestandteilen (Holz) optimieren; Geplant sind 3 Umläufe. Torfmoosaufbereitung: Hygienisierung in bestehender Dämpfanlage und Rohstoffaufbereitung SPHAKO-Substratherstellung: Mischung mit vorhandener technischer Ausstattung, Lagerungsversuche, Pflanzenbauliche Versuche. Geplant sind 3 Jahre.

Torfmoos-Biomasse (Sphagnum sp.) und Grünschnitt-Kompost aus Landschaftspflegemaßnahmen als Komponenten zur Entwicklung einer neuen Generation von nachhaltig produzierten gärtnersichen Substraten, Torfmoos-Biomasse (Sphagnum sp.) und Grünschnitt-Kompost aus Landschaftspflegemaßnahmen als Komponenten zur Entwicklung einer neuen Generation von nachhaltig produzierten gärtnersichen Substraten

Entwicklung und Testung von Kultursubstraten für den Erwerbsgartenbau, die aus den Hauptkomponenten Torfmoos-Frischmasse (Sphagnum) und Kompost (Gewinnung aus Feuchtflächen-Landschaftspflege); Analyse der physikalischen/chemischen/biologischen Eigenschaften der Komponenten und der Substratmischungen und Vergleich mit konventionellen Torf-Kultursubstraten mit anschließender Bewertung der Ergebnisse (besonders im Hinblick auf die Vorgaben der Gütekriterien für Substrate); Nachweis der Pflanzenverträglichkeit der Substrate mit standardisierten Untersuchungsverfahren; Nachweis der Leistungsfähigkeit der Substrate in Bezug auf Wachstum/Pflanzenentwicklung verschiedener, wirtschaftlich bedeutender Kulturpflanzen im direkten Vergleich mit konventionellen Torf-Kultursubstraten; Nachweis der Eignung der Substrate auch für längerfristige Kulturdauer; Nachweis einer nur geringen Stickstoffimmobilisierung der Substrate im Kulturverlauf Untersuchung Sphagnum und Grünschnitt auf Zusammensetzung (Torfmoosarten/-anteile, Anteile Fremd-Biomasse im Sphagnum, Identifizierung/Quantifizierung der Einzelkomponenten im Grünschnitt); Aufbereitung; Kompostierung; Substratmischung; Untersuchung Substrate physikalisch/chemisch/biologisch/Pflanzenverträglichkeit; kurzfristige/langfristige Wachstumsversuche mit wichtigen Kulturpflanzen (verschiedene Versuchsansätze; Wasser-/Nährstoffhaushalt; Stickstoffimmobilisierung

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