Forschungsreport
Projekt Wasser Abfall Boden (PWAB)
Forschungsvorhaben  PW 95 171
Erarbeitung von Grundlagen für Anwendungsrichtlinien zur Verwertung geeigneter Rest- und Abfallstoffe  im landwirtschaftlichen Pflanzenbau (Ackerbau)

F. Timmermann und R. Kluge
Staatliche Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt Augustenberg (Karlsruhe)

K. Stahr und G. Zauner
Universität Hohenheim (Stuttgart); Institut für Bodenkunde und Standortslehre

Berichtsabgabe November 1999

Kurzfassung des Projektberichtes

Die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion verfügt im Vergleich zu anderen Wirtschaftsbereichen über ein beachtliches Flächenpotenzial für die stoffliche Verwertung von Rest- und Abfallstoffen über den Boden, wie sie vom Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz im Sinne der Ressourcenschonung favorisiert wird. Vertretbar ist allerdings nur eine nachhaltige Verwertung geeigneter Rest- und Abfallstoffe, die meßbare Vorteilswirkungen erbringt ( Wertstoffaspekt ) und dabei den Boden und die Umwelt in ihren vielfältigen Funktionen nicht beeinträchtigt ( Schadstoff-/ Risikoaspekt ).

Ziel des Forschungsprojektes war es, für Rest- und Abfallstoffe, die für die landbauliche Verwertung praktische Bedeutung erlangt haben bzw. noch erlangen können, die maßgebenden Wirkungen auf Boden und Pflanze objektiv zu erfassen und zu bewerten. Darauf aufbauend stellt der vorliegende Forschungsbericht Grundlagen für Anwendungsrichtlinien bereit, mit denen eine qualifizierte Beratung der Landwirte erfolgen kann. Die Ergebnisse tragen schließlich dazu bei, noch vorhandene Defizite in der landwirtschaftlichen Reststoffverwertung abzubauen bzw. zu beseitigen und die Grundsätze der nachhaltigen Verwertung in der Landwirtschaft durchzusetzen. Damit wird letztlich einem gesamtgesellschaftlichen Anliegen entsprochen, indem zum einen die Landwirte bei ihrer verantwortungsvollen Tätigkeit mehr Erfahrung und Sicherheit erlangen und zum anderen bei der kritischen Öffentlichkeit durch eine konsequente Transparenz und Nachprüfbarkeit um mehr Akzeptanz für die nachhaltige landbauliche Reststoffverwertung geworben wird.

Ausgehend von den landwirtschaftlichen und abfallwirtschaftlichen Verhältnissen in Baden-Württemberg wurden folgende Rest- und Abfallstoffe zur Bearbeitung ausgewählt :

• Bioabfall- und Grüngutkomposte
• Grünguthäcksel (GH) aus der Park- und Landschaftspflege
• Filtrationskieselgur (FKG) der Bierproduktion
• Frucht-/ Gemüsebrei (FGB) (Obst- und Gemüseabfälle aus der Handelssortierung)

Jeder der ausgewählten Rest- und Abfallstoffe wurde nach einer einheitlichen und ganzheitlichen Konzeption bearbeitet , die den innovativen methodischen Ansatz des Forschungsprojektes bildet und die Ergebnisse vergleichbar macht. Ausgehend von den gesetzlichen Rahmenbedingungen (Bioabfallverordnung, Düngeverordnung, Düngemittelverordnung) wurden

• die pflanzenbaulichen Vorteilswirkungen , wie die Nährstoffzufuhr und ihre Düngewirksamkeit und die verschiedenen bodenverbessernden Wirkungen (Struktur, Wasserhaushalt, biologische Aktivität und Erosionsanfälligkeit des Bodens) sowie
• die Schadstoffaspekte und andere, mit der Reststoffverwertung verbundenen Risiken

erfaßt und in einem kritischen Abwägungsprozeß eine vergleichende Eignungsbewertung für die landbauliche Verwertung durchgeführt.

Als Versuchs- und Ergebnisbasis standen dazu, einheitlich für die bearbeiteten Reststoffe, repräsentative Übersichtsuntersuchungen auf alle maßgeblichen Inhaltsstoffe sowie Pflanzenversuche zur Erfassung der pflanzenbaulichen Wirkungen sowie möglicher Anwendungsrisiken zur Verfügung. Unter den Pflanzenversuchen bildeten die Feldversuche unter Praxisbedingungen das Kernstück des Projektes , das durch Modellversuche (Gefäßversuche) ergänzt wurde. An Feldversuchen wurden für den Bericht ausgewertet:

Neben agrochemischen Untersuchungen von Böden und Ernteprodukten auf relevante Nährstoff- und Schadstoffgehalte sowie weitere Parameter, die an allen Feldversuchen einheitlich durchgeführt wurden, erfolgte in den Feldversuchen mit Kompost bzw. Grünguthäcksel eine umfassende Aufnahme der bodenphysikalischen und -biologischen Parameter (Struktur, Wasserhaushalt und biologische Aktivität der Böden). Aufbauend auf diesem umfangreichen Datenpool wurden schließlich Strategien für die landbauliche Anwendung der Reststoffe nach „guter fachlicher Praxis" , die die maßgeblichen Vorteilswirkungen in Relation zu möglichen Risiken abwägend berücksichtigen, erarbeitet.

Die wesentlichen Ergebnisse und Beurteilungen zur landbaulichen Verwertung der bearbeiteten Reststoffe sind in komprimierter Form in der Tabelle aufgeführt. Sie liefert einen umfassenden Überblick über allgemeine Wirkungen, Erfahrungen und Tendenzen, mit denen in der Regel bei den angegebenen mittleren, pflanzenbaulich akzeptablen Reststoffgaben zu rechnen ist. Dabei sollte beachtet werden, dass im Einzelfall - in Abhängigkeit von der Fruchtfolge, der Höhe der Reststoffgabe, den damit verbundenen Wertstoff- und Schadstofffrachten, den Standortbedingungen und möglichen weiteren Faktoren - davon deutlich abweichende Wirkungen auftreten können.

Zusammenfassend ist die Eignung der bearbeiteten Reststoffe für die landbauliche Verwertung wie folgt einzuschätzen:

Komposte

Komposte sind auf Grund ihres vergleichsweise breiten Wirkungsspektrums als Sekundärrohstoffdünger vom NPK-Typ mit gleichzeitig nachhaltiger bodenverbessernder Wirkung für die landbauliche Verwertung allgemein gut bis sehr gut geeignet. Die hohe und weitgehend düngewirksame Zufuhr an P und K - diese Nährstofffrachten bilden in der Regel den begrenzenden Faktor der Kompostgabe - eröffnet Einsparpotenziale , d.h. bei regelmäßiger Kompostanwendung kann die Grunddüngung dieser Nährstoffe deutlich vermindert bzw. im günstigen Fall ganz eingespart werden. N wird dagegen nur allmählich in geringen Anteilen pflanzenverfügbar (in den ersten drei Jahren jährlich etwa 5 % der N-Gesamtzufuhr) und erfordert durchweg eine entsprechende mineralische N-Ergänzungsdüngung. Mg zeigt trotz hoher Zufuhr keine rasche Düngewirkung. Die CaO-Zufuhr mit Kompost kann häufig eine notwendige Erhaltungskalkung ersetzen. Die erhebliche Zufuhr von organischer Substanz hat auf bedürftigen Böden in der Regel mittelfristig eine bodenverbessernde Wirkung (Humusbilanz, Struktur, Wasserhaushalt, Biologie und Erosionsanfälligkeit des Bodens), d.h. auch hier erschließt die regelmäßige Kompostanwendung entsprechende Einsparpotenziale . Den verschiedenen Vorteilswirkungen, die in ihrer Summe mittelfristig zu einer höheren Bodenfruchtbarkeit beitragen, steht unter den relevanten möglichen Risiken nur der Positivsaldo an Schwermetallen gegenüber. Im Interesse der Nachhaltigkeit der Verwertung sollten deshalb Komposte mit möglichst geringen Schwermetallanteilen eingesetzt werden.

Grünguthäcksel

Der Vorteil von Grünguthäcksel besteht in erster Linie in seinen mittelfristig bodenverbessernden Wirkungen , vor allem auf Struktur und Wasserhaushalt, sowie - als Mulchauflage - seinen erosionsmindernden Eigenschaften. Die Nährstoffzufuhr wird nur mittel- und langfristig düngewirksam und sollte deshalb nur langfristig (mindestens über zwei Fruchtfolgen) in der Düngebilanz angerechnet werden. Obwohl als Sekundärrohstoffdünger vom NPK-Typ eingestuft, erfüllt Grünguthäcksel eher die Anforderungen eines Bodenhilfsstoffes . Auf Dauergrünland ist in Kombination mit Gülle eine schnellere Mineralisierung und Düngewirksamkeit zu erwarten. Unter den praktisch relevanten Risiken sind nur die vergleichweise geringe Schwermetallzufuhr (mittelfristig unbedenklich), die mögliche N-Immobilisierung (durch einen Zuschlag von 10 - 20 kg/ ha zur regulären N-Düngung kompensierbar) und die Phytohygiene (z.B. Feuerbrand: Verhinderung einer Ausbreitung durch konsequente Sammlung von unbelastetem Pflanzenmaterial sowie Verbot der Ausbringung in bzw. in der Nähe von Obstanlagen gewährleistet) von Bedeutung. Die Aufbereitung (Häckseln) und anschließende landbauliche Direktverwertung von Grünguthäcksel erbringt im ländlichen Raum im Vergleich zur Kompostanwendung im allgemeinen Kostenvorteile.

Filtrationskieselgur

Durch die pflanzenbaulich bedeutsame N-Zufuhr , die zügige und gute N-Düngewirkung und die vernachlässigbar geringe Zufuhr weiterer Nährstoffe, die eine exakte Anpassung der Gabenhöhe an den N-Düngebedarf ermöglichen, eignet sich FKG für die landbauliche Verwertung hervorragend. Diese Einstufung wird durch die minimalen möglichen Risiken (praktisch frei von Schadstoffen, weitere vgl. Tabelle, Teil 2) noch verstärkt. Verfahrenstechnisch bereitet die FKG-Anwendung keine Probleme (Geruch usw.), wenn die „Regeln guter fachlicher Praxis" eingehalten werden. In der Güllewirtschaft auf Dauergrünland hat die FKG-Anwendung deutliche verfahrenstechnische Vorteile (verbesserte Homogenität und Fließfähigkeit von Rindergülle), denen die N-Düngewirkung nachgeordnet ist.

Frucht-/ Gemüsebrei

FGB-Gaben führen dem Boden pflanzenbaulich relevante Frachten an organischer Substanz und Nährstoffen zu, die FGB als Sekundärrohstoffdünger vom NPK-Typ qualifizieren. Nach vorläufiger Einschätzung hat FGB vorrangig auf leichten Böden eine gute Düngewirkung, vor allem bei N und K. Unter den bodenverbessernden Wirkungen ist eine Förderung der mikrobiellen Bodenaktivität denkbar. Risiken durch erhöhte Schadstoffzufuhren sind angesichts der geringen Frachten nicht gegeben. Aus Sicht möglicher Schadstoffrisiken kann FGB eindeutig unter die unbedenklichen Reststoffe eingeordnet werden. Zur Einhaltung hygienischer Anforderungen (Vermeidung von Fäulnis und Geruchsproblemen) sind kurze Lagerzeiten einzuhalten. 

Ausgehend von den gewonnenen wissenschaftlichen und praktischen Erfahrungen stellt der Forschungsbericht eine allgemeine Übersicht zur Entscheidungsfindung für die landbauliche Verwertung von Reststoffen vor (vgl. Abbildung). Diese Wegleitung führt alle wesentlichen Schritte und ihre Abfolge auf, mit deren Hilfe die Eignung eines Reststoffes für eine landbauliche Anwendung unter den konkreten Standortbedingungen eines landwirtschaftlichen Betriebes geklärt werden kann. Die Übersicht soll den Interessenten (Landwirte, Beratung, Verwaltung) dazu dienen, möglichst zügig grundsätzliche Möglichkeiten zur Anwendung von Reststoffen abzuschätzen, über deren Eignung zur landbaulichen Verwertung nur geringe bzw. gar keine Informationen vorliegen. Sie kann und soll eine umfassende Prüfung und Begutachtung nicht ersetzen, sondern helfen, diese vorzubereiten.

* FM - Frischmasse TM - Trockenmasse  

Anmerkungen zur Tabelle:

1. Nährstoffsaldo = Zufuhr bei mittlerer Praxisgabe minus Abfuhr Kornertrag
   (Abfuhr entspricht dem Düngebedarf bei Bodenversorgung Klasse C)
   einer Fruchtfolge Körner-Mais/ Winter-Weizen/ Winter-Gerste
   » ausgeglichen + positiv - negativ
2. mittelfristig: im Rahmen einer Fruchtfolge (1 - 3 Jahre)
3. Frucht-/ Gemüsebrei: vorläufige Beurteilung (Validierung steht noch aus)
4. bodenverbessernde Wirkungen:
   ++ deutliche Verbesserung bzw. Anhebung
   + Tendenz zur Verbesserung bzw. Anhebung
   (+) Tendenz zur Verbesserung bzw. Anhebung wahrscheinlich
   (Validierung durch Versuchsergebnisse steht noch aus)
   0 ohne Wirkung
   (0) vermutlich ohne Wirkung (Validierung durch Versuchsergebnisse steht noch aus)
   * noch keine Beurteilung möglich
5. in Feldversuchen in Niedersachsen nachgewiesen von BRANDT (1997)
6. Ausschöpfung zulässiger Grenzfrachten lt. Bioabfallverordnung (= 100 %)
   für 20 t TM/ ha (Komposte) bzw. 30 t TM/ ha (GH, FKG, FGB) im 3jährigen Turnus
7. Ausschöpfung 15 %: Schwermetalle Cr und Ni
8. Gesamtgehalte Boden: mittelfristig - etwa 10 - 20 Jahre, langfristig - etwa 20 - 40 Jahre
9. Orientierungswerte des (früher gültigen) Kompostierungserlasses (= 100 %)
10. AOX-Grenzwert Klärschlammverordnung (= 100 %)
11. Einhaltung der Richtwerte für pflanzliche Lebensmittel (!)
12. durch Zuschlag zur regulären N-Düngung von 10 - 20 kg/ ha kompensierbar
13. können in der Düngebilanz zum begrenzenden Faktor der Reststoffgabe werden
14. bei ordnungsgemäßer Heißrotte gewährleistet
15. bei Gewinnung nur aus unbelastetem Pflanzenmaterial , d.h. frei von Pflanzenkrankheiten und ackeruntypischen Unkräutern („gute fachliche Praxis").  Bei Verdacht auf Feuerbrand keine Anwendung in bzw. in der Nähe von Obstanlagen!
16. bei Anwendung nach „Regeln guter fachlicher Praxis"
17. bei Unterschreitung der Grenzwerte lt. Bioabfallverordnung
18. kanzerogene Gesundheitsgefährdung durch aufgewirbelten lungengängigen Quarzstaub nicht gegeben, wenn „Regeln guter fachlicher Praxis", d.h. FKG-Applikation im feuchten Zustand und danach Einarbeitung in den Boden, eingehalten werden

Erläuterungen zu einzelnen Punkten der allgemeinen Übersicht:

A1, A2, A3, B1, B2 und C1:
Reststoffe können im landwirtschaftlichen Pflanzenbau prinzipiell nur dann verwertet werden, wenn folgende Verordnungen einen Einsatz zulassen:

• Bioabfallverordnung
• Klärschlammverordnung
• Düngemittelverordnung
• Düngeverordnung in Verbindung mit den Beratungsgrundlagen Baden-Württemberg
• Bundes-Bodenschutzverordnung

Grenzwerte für Schadstoffgehalte in Reststoffen und Böden sowie festgelegte Ausbringungshöchstmengen dürfen nicht überschritten werden.

A4, B2, B3 und C2 :
Die richtige Einordnung in die Düngebilanz ( „gute fachliche Praxis" ), mit der vor allem Überdüngungen sicher ausgeschlossen werden, setzt bei Reststoffen mit düngender Wirkung die Kenntnis der Nährstoffgehalte und ihrer Anrechenbarkeit sowie bei Böden der Versorgung mit Nährstoffen und Kalk und damit ihres Düngebedarfes (kein Reststoffeinsatz bei Gehaltsklasse E!) voraus. Neben Reststoff- und Bodenanalysen sind in die Beurteilungen auch Nährstoffbilanzen einzubeziehen. Bei geringer Variationsbreite der Gehalte in Reststoffen und Böden sowie guter Pufferfähigkeit der Böden können anstelle regelmäßiger Analysen auch Mittelwerte zur Kalkulation verwendet werden.

A5 und B4 :
Reststoffe mit höheren Anteilen an organischer Substanz können - mit oder ohne düngende Wirkung - verschiedene bodenbiologische und bodenphysikalische Eigenschaften verbessern (vgl. B4). Solche Wirkungen (nicht selten die Hauptwirkung!), die sich in der Regel erst mittelfristig feststellen lassen, sind monetär meist schwierig zu bewerten. Reststoffe mit höheren Anteilen an grober organischer Substanz eignen sich als Mulchauflage (ohne Einarbeitung) besonders für den Erosions- bzw. Evaporationsschutz. Vor jeder Reststoffanwendung ist grundsätzlich zu prüfen, ob der Boden auch verbesserbare Eigenschaften aufweist, d.h. eine Bodenverbesserung benötigt. In bestimmten Fällen kann die Reststoffanwendung nachteilig sein (z.B. Kompost als Mulchauflage bei Böden mit Vernässungsneigung) und ist dann zu unterlassen.

A7, A8, B1 und C2 :
Wesentliche Risikofaktoren der Reststoffe für die landbauliche Verwertung sind Schadstoffe (Schwermetalle, organische Schadstoffe) sowie andere, potenziell schädliche oder unerwünschte Stoffe (Fremdstoffe, Human- und Phytopathogene, Unkrautsamen), die im Sinne „guter fachlicher Praxis" ( Unschädlichkeit, Unbedenklichkeit ) grundsätzlich analysiert und eingeschätzt werden müssen. Eine gute Kenntnis der Ausgangsstoffe bzw. Produktionsabläufe, die zu den jeweiligen Reststoffen führen, ermöglicht und erleichtert eine gezielte Analyse auf relevante Schadstoffe und Pathogene und hilft, unnötige Analysen zu vermeiden. Bei nachweislich geringer bzw. fehlender Belastung kann auch auf Ergebnisse von Datensammlungen u.ä. zurückgegriffen werden.

A9 und B6
Die Ausbringung von Reststoffen kann unter ungünstigen Umständen die Bearbeitung bzw. Bewirtschaftung von Ackerflächen beeinträchtigen. Wenn z.B. Kompost auf Böden mit Vernässungsneigung als Mulch ausgebracht wird, kann die Evaporation stark vermindert werden, so dass der Boden zu langsam abtrocknet und notwendige Befahrungen mit schwerer Gerätetechnik wegen der Gefahr einer Verdichtung nicht erfolgen können. Zu grobe Reststoffe können zum „Verstopfen" von Maschinen führen und z.B. die Qualität einer Mulchsaat infrage stellen.

Um das Auftreten solcher Probleme, die von verschiedenen Faktoren (Art des Reststoffes, Betriebstechnik, Boden- und Standorteigenschaften, Fruchtfolge u.a.) abhängen und deshalb meist fallspezifisch gelöst werden müssen, weitgehend auszuschließen, gehört eine technologisch intelligente Einbindung der Reststoffanwendung in die Fruchtfolge und in das Produktionsverfahren des Betriebes zu den wesentlichen Kriterien der Standortbeurteilung (B6).

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