Eine Laborstudie ergab, dass die Kombination von Reis-Stroh-Biokohle mit Kalium-löslich machenden Bakterien das wasser-lösliche Kalium in saurem Oberboden um 52,5 % und das verfügbare Kalium um 49,8 % erhöhte.
Die integrierte Behandlung erhöhte auch den pH-Wert des Bodens, erhöhte die organische Substanz und verringerte die Kaliumbewegung in den Untergrund. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass biologische Produkte und kohlenstoffbasierte Zusatzstoffe dazu beitragen können, Nährstoffe in der Wurzelzone der Kulturpflanzen zu erhalten. Die Ergebnisse basieren jedoch auf einem Inkubationsexperiment, und das Papier ist noch ein Vorabdruck, der öffentlich diskutiert und begutachtet wird.
Forscher unter der Leitung von Saba Babar veröffentlichten diese Ergebnisse auf EGUsphere, der Preprint-Plattform für SOIL, einer Open-Access-Zeitschrift der European Geosciences Union. Das Manuskript ging am 1. Juni ein und wurde am 17. Juli öffentlich diskutiert.
Eine kombinierte Behandlung übertrifft den Kaliumdünger allein
Die Forscher platzierten 850 Gramm sauren Boden in Säulen mit einer 0–15 Zentimeter dicken Oberbodenschicht und einer 15–30 Zentimeter dicken Unterbodenschicht. Kaliumdünger wurde nur auf die oberste Schicht aufgetragen, um die Retention in der Nähe der Oberfläche und die Abwärtsbewegung bei Bewässerung zu messen.
Fünf Behandlungen wurden in vier Wiederholungen getestet: eine unbehandelte Kontrolle, Kaliumdünger allein, Kalium mit 1 % Pflanzenkohle bezogen auf das Bodengewicht, Kalium mit einem bakteriellen Inokulum und Kalium mit sowohl Pflanzenkohle als auch Bakterien.
Im Vergleich zu Kaliumdünger allein erhöhte die kombinierte Behandlung den pH-Wert des Oberbodens um 13,5 % und die organische Substanz des Bodens um 53,9 %. Das wasserlösliche Kalium stieg um 52,5 % und das verfügbare Kalium stieg um 49,8 %.
Das Papier schlägt nicht vor, dass Landwirte den Kalieinsatz um den gleichen Prozentsatz reduzieren können. Stattdessen zeigen die Ergebnisse, dass die kombinierte Behandlung die Kaliumfreisetzung und -retention im Versuchsboden veränderte.
Pflanzenkohle speichert Kalium, da Bakterien es freisetzen
Kalium im Boden kommt in mehreren Becken vor. Ein Teil wird im Bodenwasser gelöst oder an Austauschstellen gespeichert, wo Pflanzenwurzeln darauf zugreifen können, während ein viel größerer Teil in Mineralien eingeschlossen oder in Formen fixiert sein kann, die für Nutzpflanzen nicht sofort verfügbar sind.
Kalium-löslich machende Bakterien setzen organische Säuren und andere Verbindungen frei, die Kalium aus Mineralien mobilisieren. Die Studie legt nahe, dass Pflanzenkohle diesen Prozess unterstützt, indem sie einen Teil des neu gelösten Nährstoffs zurückhält.
Die poröse Struktur, Oberfläche und Kationenaustauschkapazität von Pflanzenkohle bieten Adsorptionsstellen für Kaliumionen. Im Experiment begrenzten diese Eigenschaften die Abwärtsbewegung, da die Bakterien die Kaliumlöslichkeit erhöhten.
Diese Wechselwirkung ist besonders wichtig in sauren Böden, die möglicherweise nur über eine begrenzte Kaliumadsorptionskapazität verfügen. Dadurch kann gelöstes Kalium während der Bewässerung unter die Hauptwurzelzone gelangen.
Mögliche Auswirkungen auf die Kalieffizienz
Kalium ist neben Stickstoff und Phosphor einer der drei wichtigsten Düngemittelnährstoffe der Landwirtschaft. Eine Verbesserung der Kaliumretention könnte Regionen zugute kommen, die auf importiertes Kali und Bewässerungssysteme angewiesen sind, in denen Nährstoffverluste unterhalb der Wurzelzone die Effizienz verringern.
Die Ergebnisse deuten eher auf eine ergänzende Nährstoffmanagementstrategie als auf einen direkten Ersatz für mineralisches Kali hin. Pflanzenkohle liefert Kalium nur dann, wenn das Ausgangsmaterial Kalium enthält, während Kalium-löslich machende Bakterien hauptsächlich vorhandene Reserven im Boden oder mineralische Zusätze mobilisieren.
Ein kommerziell realisierbares Programm müsste die Kaliumreserven im Boden, die Ernteentfernungsraten, die Zusammensetzung der Pflanzenkohle, die Leistung des Impfmittels und die Ausbringungsraten von Düngemitteln berücksichtigen. Der wirtschaftliche Nutzen hängt davon ab, ob eine verbesserte Nährstoffretention die Kosten für die Herstellung, den Transport und die Anwendung von Pflanzenkohle und mikrobiellen Produkten ausgleicht.
