Ressourcenschutz für Vegetationssubstrate

Torfersatzstoffe für den GaLaBau

von:
Torf Substrate
Weißtorf. Foto: Stephan Roth-Kleyer

Zunehmend werden im Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau vorgefertigte Vegetationssubstrate eingesetzt. Haupteinsatzbereiche sind die Herstellung von bodenfernen Begrünungen (Begrünung von Dächern, Tiefgaragen, Übertunnelungen), Baumpflanzungen (Baumsubstrate) sowie Rasen- und Sportrasenanlagen. Alleine der Einsatz von Dachsubstraten in Deutschland wird aufgrund einer Mitgliederbefragung der Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e. V. auf 800.000 bis 1.000.000 Kubikmeter pro Jahr geschätzt, davon ausgehend, dass pro Jahr etwa acht bis zehn Millionen Quadratmeter Dachfläche extensiv oder intensiv begrünt werden (FBB, 2012) und die durchschnittliche angenommene Höhe der Vegetationstragschicht im Mittel zehn Zentimeter beträgt. Der jährliche Einsatz von industriell hergestellten Vegetationssubstraten im Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau (GaLaBau) wird insgesamt auf etwa 1,5 bis 2 Millionen Kubikmeter geschätzt. Leider liegen hierzu noch keine umfassenden Erhebungen vor. Die Anforderungen, Kennzeichen und Eigenschaften von Vegetationssubstraten in ihren unterschiedlichen Ausprägungen für den GaLaBau sind in den einschlägigen Regelwerken der Forschungsgesellschaft Landschaftsbau Landschaftsentwicklung e. V., dem Regelwerksgeber der Grünen Branche, sowie in den Normen des DIN benannt. Zu nennen sind hier unter anderem DIN 18035, Teil 4 (2012/1) "Sportplätze, Rasenflächen" für Rasentragschichten, die FLL-"Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen" (2008) für Substrate und Dränschicht-Schüttstoffe für bodenferne Begrünungen, die FLL-"Empfehlungen für Baumpflanzungen - Teil 2" für Baumsubstrate oder die FLL-"Richtlinie für den Bau von Golfplätzen" (2008) für die Herstellung von Rasenflächen zu nennen.

Eigenschaften geeigneter organischer Substratausgangsstoffe

Früher wurden verbesserte Ober- oder Unterböden sowie Torf-Blähtongemische für die Dachbegrünung eingesetzt, die allerdings mit der Zeit durch Mineralisation der organischen Substanz erhebliche Sackungen erkennen ließen (Penningsfeld, 1979). Auch in anderen Bereichen des GaLaBaus fanden weitgehend mit organischen Zuschlagstoffen "verbesserte" Böden Verwendung. Mit der Mineralisation der organischen Substanz veränderten sich die physikalischen Eigenschaften in eine oft nicht gewollte Richtung. Heute werden für Vegetationssubstrate bis auf wenige Ausnahmen (zum Beispiel Moorbeetpflanzen) weitgehend mineralische Substrate aufgrund der einschlägigen Anforderungen (FLL, 2008 u. a.) eingesetzt. Organische Substratkomponenten werden weiterhin insbesondere zugesetzt, um

  • die maximale Wasserkapazität zu erhöhen
  • den Gasaustausch zu verbessern
  • die Kationenaustauschkapazität anzuheben und damit Nährstoffe reversibel zu binden
  • gegebenenfalls Nährstoffe zuzuführen
  • zur Aktivierung/Intensivierung des Bodenlebens (Mikroflora und -fauna)
  • zur pH-Wert-Pufferung.

Der traditionelle organische Zuschlagstoff Torf konnte durch Komposte, Rindenprodukte, Braunkohlefaserholz, teilweise auch durch Holz- oder Kokosfasern als Substratzuschlagstoff ersetzt werden. Im Folgenden sollen die soeben benannten organischen Substratkomponenten in ihrer Entstehung sowie in ihren wesentlichen Eigenschaften beschrieben werden. Die vegetationstechnisch relevanten Eigenschaften der organischen Zuschlagstoffe sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Weißtorf

Nach der Entstehung und den dadurch sich ergebenden Eigenschaften unterscheidet man zwischen Niedermoortorf, Übergangsmoortorf und Hochmoortorf. Da Übergangs- und Niedermoortorf im Substratbereich keine Bedeutung haben, wird im Weiteren nur Hochmoortorf angesprochen. Noch ist Hochmoortorf zumindest im Produktionsgartenbau der klassische und wichtigste organische Grundstoff für Substrate. Ab einem Gehalt an organischer Substanz von 30 Prozent spricht man von Torf.

Die Torfbildung in den heute genutzten Hochmooren setzte vor etwa 12.000 Jahren ein. Seitdem war das Klima für die Moorbildung günstig. Torf entsteht aus der Moorvegetation hauptsächlich aus Torfmoosen (Sphagnum spp.) und Wollgras (Eriophorum vaginatum), aus dem die Fasern im Torf entstehen. Durch Wasserüberschuss und Sauerstoffmangel wird die Pflanzenmasse nicht vollständig abgebaut, biochemisch humifiziert und reichert sich als Torf an. Hochmoore wachsen in Gebieten mit hohen Niederschlägen bei geringer Verdunstung und ohne Verbindung zum Grundwasser. Die Nährstoffzufuhr ist sehr gering und beschränkt sich auf im Niederschlag enthaltene und durch die abgestorbenen Pflanzen freiwerdende Mineralstoffe. Es entsteht ein nährstoffarmer Hochmoortorf mit pH-Werten um 3,0 bis 4,5.

Hochmoortorfe werden nach dem Grad der Verdichtung unterschieden. Die Variation reicht vom Weißtorf über den Brauntorf bis zum Schwarztorf. Der helle Weißtorf lässt die Struktur der Pflanzen noch deutlich erkennen, bei weiterer Zersetzung entsteht ein homogener, wenigstens bei Betrachtung mit bloßem Auge strukturloser Körper, Brauntorf oder auch Bunttorf genannt. Die älteste Torfschicht ist der so genannte Schwarztorf. Die unteren Schichten eines Torflagers sind dabei (weil älter, größerem Druck ausgesetzt und während der Entstehung auch durchlüftet) in der Zersetzung weiter fortgeschritten als die oberen.

Torf ist nur begrenzt vorhanden, der Abbau von Torf ist aus ökologischen Gründen berechtigterweise in den letzten Jahren stark reglementiert worden - ansonsten hat Torf hervorragende Eigenschaften für die Herstellung von Vegetationssubstraten, wie auch aus Tabelle 1 hervorgeht.

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Torf Substrate
Tab. 1: Eigenschaften organischer Substratausgangsstoffe.
Torf Substrate
Braunkohlefaserholz. Foto: Stephan Roth-Kleyer

Braunkohlefaserholz (Xylit)

Braunkohlefaserholz entstand vor 10 bis 20 Millionen Jahren aus dem Holz tertiärer Bäume. Es fällt in der Lausitz und im Rheinland beim Abbau der Braunkohle an und wurde bisher meist mit dieser zusammen in Kraftwerken verbrannt. Braunkohlefaserholz wird nach entsprechender Aufbereitung (Zerfaserung und Absiebung) auch unter dem Produktnamen "Xylit" vertrieben. Braunkohlefaserholz besteht aus nicht zu Braunkohle umgewandelter Holzfaser, die in der Braunkohle vorliegt.

Braunkohlefaserholz beziehungsweise Xylit ist die Bezeichnung für die noch vorhandenen Holzbestandteile in der Braunkohle. Xylit kommt vom griechischen Wort "xylon". Dieses Wort bedeutet "Holz". Im Braunkohlefaserholz ist die ehemalige Holzstruktur, beispielsweise von Wurzelstöcken, Ästen, Zweigen und Holzstämmen, noch gut innerhalb der Braunkohle erhalten (Knafla, 2005).

Braunkohlefaserholz ist ein Stoff mit hoher Resistenz gegen biologischen Abbau, weil alle Produkte schon in der Torfbildungsphase abgebaut worden sind. Es wird zeitgleich mit der Förderung der Rohbraunkohle gewonnen. Die Trennung von der Rohkohle vollzieht sich in Hammermühlen, in denen einerseits die Braunkohle zu Staub zerschlagen wird und andererseits Braunkohlefaserholz aufgrund seiner Struktur lediglich zerfasert wird. Braunkohlefaserholz kann aufgrund seiner faserigen, an Torf erinnernden Struktur nicht mit der Braunkohle in den Wirbelschichtöfen der Kraftwerksbetriebe verbrannt werden. Braunkohlefaserholz wird somit in der Hauptsache deponiert, da es nach dem Bergrecht nicht wieder in den Tagebau zurückgeführt werden soll.

Braunkohlefaserholz hat wie Torf eine faserige Struktur. Der pH-Wert liegt je nach Fundstelle bei pH 4,5 bis 5,8 und ist damit in der Regel nicht ganz so sauer wie der von Torf. Braunkohlefaserholz enthält erfreulicherweise nur geringe Mengen löslicher Salze, das C/N-Verhältnis ist relativ groß. Braunkohlefaserholz weist aufgrund seiner Entstehung kaum mikrobiell abbaubare Kohlenstoffquellen auf. Dadurch unterliegt es nur einem sehr langsamen mikrobiellen Abbau und bewahrt in ausreichend langen Zeiträumen seine Strukturstabilität. Da kaum mikrobiell verwertbare Kohlenstoffquellen vorhanden sind, kommt es zudem zu keiner nennenswerten Stickstoff-Immobilisierung. Somit stehen Düngergaben voll den Pflanzen zur Verfügung. Braunkohlefaserholz besitzt aufgrund seiner hohen Anzahl bindungsaktiver Hydroxyl- und Carboxylgruppen ein großes reversibles und chemisch wirksames Bindungspotential für Nähr- und Spurenelemente. Damit ist die Austauschkapazität erfreulich hoch. Diese Eigenschaften sind besonders im Vergleich mit den im Landschaftsbau bekannten und üblichen organischen Zuschlagstoffen wie Rindenhumus und Kompost sehr wichtig, da Braunkohlefaserholz diesbezüglich sehr homogen und damit berechenbar ist. Braunkohlefaserholz ist frei von Samen und regenerationsfähigen Pflanzenteilen (zum Beispiel Rhizomen). Lohr u. Meinken (2007) bescheinigen Xylit als Torfersatzstoff einen problemlosen Einsatz und durchweg positive Ergebnisse aufgrund ihrer Vergleichsuntersuchungen mit Torf, Rindenhumus, Kompost, Kokosfaser und Holzfaser für Balkonkastenerden. Roth-Kleyer (2008) zeigt auf, dass sich unter Verwendung der organischen Komponente Braunkohlefaserholz/ Xylit FLL-konforme Baum- und Dachsubstrate problemlos herstellen lassen.

Torf Substrate
Holzfasern. Foto: Stephan Roth-Kleyer
Torf Substrate
Kokosfasern. Foto: Stephan Roth-Kleyer

Holzfasern

Holzfaserstoff wird aus unbehandelten Sägeresthölzern hergestellt. Das können zum Beispiel Hackschnitzel oder auch Schäl- und Frässpäne sein. Die Faserstruktur entsteht durch mechanische Aufbereitung im Extruder, in dem zwei Schnecken gegeneinander laufen. Dabei treten hohe Reibungskräfte auf und kurzfristige Temperaturen von über 100 Grad Celsius. In der Struktur erinnern so aufbereitete Holzfasern an Hochmoortorf.

Das Gesamtporenvolumen von Holzfaserstoff liegt bei 90 bis 95 Volumen-Prozent. Die Wasserkapazität ist mit 35 bis 45 Volumen-Prozent jedoch wesentlich niedriger als die von Torf, das Luftvolumen ist entsprechend höher (Grantzau, 1991). Bei den chemischen Eigenschaften fallen im Gegensatz zum Torf die um etwa ein bis zwei Einheiten höheren pH-Werte von nicht konditionierten Holzfasern auf. Der Nährstoffgehalt ist dem von Torf vergleichbar niedrig. Holzfaserstoffe weisen in der Regel ein weites C/N-Verhältnis auf, die Pflanzenverfügbarkeit des substratbürtigen Stickstoffs wird eingeschränkt. Somit erhöht sich durch das Einmischen von Holzfasern der Düngebedarf von Stickstoff. Zudem besitzt die reine Holzfaser eine geringe Austauschkapazität und Pufferkapazität, was sich durch eine Imprägnierung der Faser mit geeigneten Stoffen verbessern lässt. Unbehandelt neigt Holzfaser dazu, Stickstoff zu fixieren und so der Pflanze zu entziehen. In gütegesicherter Holzfaser wird die Einhaltung der Stickstoff-Fixierung kontrolliert. Holzfaser hat ein mit Torf vergleichbar hohes Porenvolumen. Der Anteil an luftführenden Poren liegt jedoch höher. Dadurch optimiert Holzfaser die Wasserführung. Bei längeren Kultivierungszeiträumen wie bei Dachbegrünungen oder Baumpflanzungen ist zu berücksichtigen, dass sich das Volumen der Holzfaser durch Zersetzung reduziert und zu Sackungen führt. Somit werden Holzfaserstoffe nahezu ausschließlich im Produktionsgartenbau eingesetzt, die Verwendung von Holzfaserstoffen in Vegetationssubstraten konnte durch den Verfasser nur sehr vereinzelt festgestellt werden.

Kokosfasern

Kokosfasern bestehen zu 45 Prozent aus Lignin und zu 44 Prozent aus Zellulose. Sie weisen bezüglich Rohdichte, Porenvolumen und organischer Substanz ähnliche Werte wie mäßig zersetzter Hochmoortorf auf. Durch die höhere Luftkapazität können sie zur Verbesserung stark zersetzter Torfe verwendet werden. Kokosfaser wird eine Förderung des kapillaren Wasseranstiegs in Substraten zugeschrieben, so dass die Verwendung in Substraten, die für die Ebbe-Flut-Bewässerung geeignet sind, vorteilhaft erscheint. Kokosfasern können überhöhte Salzgehalte aufweisen, wenn die Kokosnüsse in Brackwasser eingeweicht wurden. Während bei reinen Kokosfasern bisher keine Schwierigkeiten auftraten, kann Kokosschalenabrieb im Substrat zu einer leichten Stickstoff-Immobilisierung führen. Über die Austauschkapazität und pH-Pufferung sind keine Versuchsergebnisse bekannt. Die Verwendung von Kokosfasern in Vegetationssubstraten ist nahezu ausschließlich auf den Erwerbsgartenbau beschränkt.

Torf Substrate
Rindenhumus. Foto: Stephan Roth-Kleyer
Torf Substrate
Substratkompost. Foto: Stephan Roth-Kleyer

Rindenhumus

Rindenhumus ist zerkleinerte, fermentierte (kompostierte) Rinde mit oder ohne Nährstoffzusatz. In Deutschland wird hauptsächlich Nadelholzrinde angeboten. Rindenhumus wird häufig als Hauptkomponente und Zuschlagstoff von Substraten verwendet. Frische Rinde hat ein weites C:N-Verhältnis von etwa 60 bis 100:1, das bei der Zersetzung der Rinde zu N-Festlegung und damit N-Mangel an Pflanzen führt. Frische Rinde wirkt auf Pflanzen wachstumshemmend, sie enthält schädigend wirkende Stoffe wie Harze, Gerbstoffe und Phenole, die in der Rinde den lebenden Baum vor Schaderregern schützen. Deshalb ist eine Kompostierung unter Zusatz von N (zwei Kilogramm Harnstoff pro Kubikmeter) notwendig. Wuchshemmende Stoffe werden dabei abgebaut und der N-Haushalt stabilisiert. Erst nach erfolgter N-Stabilisierung kann Rindenhumus für die Herstellung von Vegetationssubstraten für den GaLaBau eingesetzt werden. Die natürlichen Nährstoffgehalte von Rindenhumus sind bei der Grunddüngung der Substratmischung zu berücksichtigen. Rindenhumus hat eine höhere Rohdichte als Torf. Die Wasserkapazität von Rindenhumus hängt entscheidend von der Körnung des Materials ab. Während bei grobkörnigem Rindenhumus die Strukturstabilität und Luftführung im Vordergrund stehen, kann durch feinkörniges Material die Wasserkapazität erhöht werden. Rindenhumus puffert sehr gut sowohl gegen pH-Absenkung als auch gegen pH-Anstieg. Die Austauschkapazität ist höher als bei Weißtorf. Damit verringert sich die Gefahr von Salzschäden, und Nährstoffverluste durch Auswaschung werden vermindert.

Rindenprodukte weisen regional unterschiedlich insbesondere hohe Belastungen an Cadmium (Cd) und Insektiziden auf. Der Einsatz von Rindenprodukten im Garten- und Landschaftsbau wird künftig deutlich stärker durch die Düngemittel-Verordnung (DüMV) (Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln; BMU) reglementiert werden. Die grundlegende Problematik besteht darin, dass eine stoffliche Trennung nach Cd-Gehalten aufgrund der zentralen Entrindung nicht möglich ist. So sieht die Düngemittel-Verordnung (BMELV, 2012) für das nicht essentielle Schwermetall Cadmium für Rindenhumus einen Grenzwert von maximal 2,5 Milligramm pro Kilogramm TS, der von Rindenprodukten teilweise überschritten wird. Zudem werden Rinden zunehmend energetisch genutzt (verbrannt), so dass hier bereits eine deutliche Verknappung gegeben ist. Ferner sind Komposte wie auch Rindenprodukte nicht homogen und damit in ihren Eigenschaften und Kennwerten nicht gleich bleibend. Das erschwert eine in ihrer Qualität und in ihren Kennwerten stabile Substratproduktion. Die Gütesicherung der Gütegemeinschaft "Substrate für Pflanzenbau" gewährleistet, dass durch den Einsatz von gütegesichertem, endstabilisiertem Rindenhumus in Vegetationssubstraten unter vegetationstechnischen Aspekten bei Berücksichtigung entsprechender Mischungsverhältnisse keine Kenngrößen auftreten, die einem erfolgreichen Einsatz im Wege stehen.

Substratkompost

Bundesweit werden mehrere Millionen Kubikmeter Komposte pro Jahr produziert. Von der Kompostwirtschaft werden große Anstrengungen unternommen, Komposte einer sinnvollen Nutzung zuzuführen. Dabei steht der Garten- und Landschaftsbau als potenzieller Abnehmer mit an erster Stelle. Bedingt durch die unterschiedlichen Ausgangsmaterialien sind in der Hauptsache zwei Komposttypen zu unterscheiden:

  • Grünkomposte, bestehend aus Grün- und Gartenabfällen wie Laub, Rasen und Gehölzschnitt
  • Biokomposte, deren Ausgangsstoffe aus getrennt gesammelten pflanzlichen Haus- und Küchenabfällen bestehen.

In der Kompostierungspraxis werden häufig diese beiden Komposttypen miteinander vermischt, um die Luftversorgung in der Kompostmiete von Biokomposten durch den Zusatz von strukturreichem Material wie Gehölzschnitt oder Holzhäcksel zu verbessern. Komposte gelten als Humus- und Nährstofflieferanten. Das Wissen über die chemischen und physikalischen Eigenschaften, wie pH-Wert, Salzgehalt, organische Substanz, Nährstoffbevorratung, die Belastung durch organische und anorganische Schadstoffe, Fremdstoffe wie Steine und Glas sowie durch phyto- und humanpathogene Keime, bestimmt auch deren Verwendungsmöglichkeiten in Vegetationssubstraten. Sind die Temperaturen in der Kompostmiete nicht ausreichend, besteht die Gefahr, dass widerstandsfähige Krankheitserreger, Samen und regenerationsfähige Pflanzenteile den Rotteprozess überstehen.

Die pH-Werte von Grün- und Bioabfallkomposten liegen meist im schwach alkalischen bis neutralen Bereich. Dies ist vegetationstechnisch als günstig einzustufen. Die häufig gewünschte pH-Pufferung der überwiegend alkalisch wirkenden mineralischen Komponenten durch physiologisch sauer wirkende organische Beimischungen kann durch Komposte allerdings nicht erreicht werden.

Die Salzgehalte von Grünkomposten liegen oft in dem empfohlenen Bereich, Werte unter 1,0 Gramm pro Liter sind allerdings selten. Pflanzenverfügbare Nährstoffe, insbesondere die Gehalte an löslichem Phosphat und Kalium können sehr hoch sein. Häufig kommt es durch den Zusatz von Bio-Komposten mit ihren hohen Salzgehalten zur Überschreitung der durch die FLL (2008) vorgegebenen Richtwerte. Für die Herstellung von Substraten sollten nur RAL-gütegesicherte Komposte Verwendung finden.

Komposte werden entsprechend ihres Reifegrades in einen Rottegrad (I-V) eingeteilt. Für Vegetationssubstrate kommen nur Fertigkomposte oder Reifekomposte in Frage, möglichst mit Reifegrad IV bis V. Solche Komposte haben meist ein hinreichend enges C/N-Verhältnis von weniger als 20:1, das eine unerwünschte N-Immobilisierung ausschließt. Komposte enthalten neben den gewünschten wertgebenden Stoffen oftmals hohe Salzbelastungen sowie unerwünschte Frachten an organischen und anorganischen Schadstoffen und Fremdstoffe wie Glas und Kunststoffe. Weiterhin sind Komposte in ihren Eigenschaften und Kennwerten selten von gleich bleibender Qualität.

Verallgemeinernd ist festzustellen, dass Grünkomposte als Zuschlagstoff für die Substratherstellung besser geeignet sind als Biokomposte. Auch für Komposte gilt der Hinweis, dass nur gütegesicherte Qualitäten für die Substratherstellung Verwendung finden sollten; verwendet werden sollten ausgereifte, salz- und nährstoffarme Grünkomposte, idealerweise mit anderen Zuschlagsstoffen, wie etwa mit Rindenhumus oder Braunkohlefaserholz, vermischt.

Torf Substrate
Tab. 2: Untersuchungsergebnisse Xylit im Vergleich mit weiteren organischen Zuschlagstoffen nach Bio-AbfV (BMU, 1998/2006).
Torf Substrate
Tab. 3: Untersuchungsergebnisse Xylit im Vergleich mit weiteren organischen Zuschlagstoffen nach Gütesicherung Kompost (RAL, 2007). Untersuchung nach RAL-GZ 251, untersucht durch die Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt Speyer.
Torf Substrate
Tab. 4: Adsorptionskapazität (ÖNORM, L 1086-1) von Xylit im Vergleich mit weiteren organischen Zuschlagstoffen, untersucht durch Bioanalytik Weihenstephan.

Braunkohlefaserholz imVergleich mit Rindenhumus und Substratkompost

Ergebnisse nach § 4 Abs. 5 BioAbfV

Die gemäß § 4 Abs. 5 BioAbfV (BMU 1998/2006) untersuchten Kennwerte sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Sie lassen für Braunkohlefaserholz und Rindenhumus ein Litergewicht von 530 Gramm pro Liter erkennen, der hier untersuchte Grünkompost ist mit 635 Gramm pro Liter etwa 20 Prozent schwerer. Der pH-Wert des Braunkohlefaserholzes (Fundstelle Tagebau Garzweiler) betrug pH 5,23 und gilt damit als mäßig sauer (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 2005). Weitere bereits auf pH-Werte untersuchte Proben von Braunkohlefaserholz lassen eine Variationsbreite des pH-Wertes je nach Fundstätte von pH 4,9 bis pH 5,8 erkennen. Der pH-Wert des Rindenhumus lag mit pH 5,82 geringfügig höher, der pH-Wert 7,43 der Grünkompostprobe ist als sehr schwach alkalisch einzustufen. Erfreulich niedrig sind die Salzgehalte der untersuchten Proben des Rindenhumus mit 0,73 Gramm pro Liter und des Braunkohlefaserholzes mit 0,66 Gramm pro Liter. Der Salzgehalt des Kompostes wurde mit 2,66 Gramm pro Liter gemessen, auch dieser Wert ist für Komposte als salzarm einzustufen. Die Bundesgütegemeinschaft Kompost (Roth-Kleyer et al., 2000) unterscheidet zwischen Komposten mit Salzgehalten < 4 Gramm pro Liter "nährstoffarm" und Komposten < 8 Gramm pro Liter "nährstoffhaltig". Der Anteil an organischer Substanz war bei dem Kompost erwartungsgemäß mit 36,2 Masse-Prozent gegenüber dem des Rindenhumus (84,8 Masse-Prozent) und des Braunkohlefaserholzes (88,5 Masse-Prozent) relativ gering. Lediglich der Grünkompost wies an Fremdstoffen Glas auf, Braunkohlefaserholz und Rindenhumus waren frei davon. Steine konnten mit 3,15 Masse-Prozent im Rindenhumus und 2,6 Masse-Prozent im Grünkompost nachgewiesen werden. Braunkohlefaserholz war frei von jeglichen Fremdstoffen (Glas, Kunststoff, Metalle und Steine).

Hinsichtlich der Umweltvorsorge und speziell des Bodenschutzes ist der Gehalt an Schwermetallen von hervortretender Bedeutung. Somit sind diese auch gemäß § 4 Abs. 5 BioAbfV (BMU 1998/2006) bei Komposten zu untersuchen und zu deklarieren. Es wurden die Gesamtgehalte an Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber und Zink gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 ausgewiesen. Im Vergleich zu der Grünkompost- und Rindenhumusprobe wies Braunkohlefaserholz erfreulich niedrige Gehalte der oben benannten Schwermetalle auf. So wurden zum Beispiel im Rindenhumus 18,7 Milligramm pro Kilogramm und im Grünkompost 46,9 Milligramm pro Kilogramm Blei gemessen, wohingegen im Braunkohlefaserholz nur 2,15 Milligramm pro Kilogramm des nicht essentiellen Schwermetalls Blei gefunden wurden. Der Cadmiumgehalt betrug bei der Rinde 2,75 Milligramm pro Kilogramm. Der Grenzwert der Düngemittel-Verordnung (BMU, 2003) liegt bei 1,5 Milligramm pro Kilogramm, so auch für Rindenprodukte für alle Anwendungsbereiche. Der Cadmiumgehalt des Braunkohlefaserholzes lag unterhalb der Nachweisgrenze, der des untersuchten Grünkomposts ebenfalls. Insgesamt ist hinsichtlich des Gehaltes an Schwermetallen festzustellen, dass die im Braunkohlefaserholz nach § 4 Abs. 5 BioAbfV gemessenen sieben Schwermetalle erfreulich niedrig sind beziehungsweise gar nicht nachweisbar waren.

Ergebnisse der Untersuchungen nach RAL-GZ 251

Die Ergebnisse der Untersuchungen des Grünkompostes nach RAL-GZ 251 (RAL, 2007) sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Sie werden hier den Kennwerten von Rindenhumus und Braunkohlefaserholz, die mit den gleichen, in der Güterichtlinie festgelegten, Methoden gemessen wurden, gegenübergestellt. Hinsichtlich der Nährstoffe wird deutlich, dass Braunkohlefaserholz mit einer Ausnahme, und das ist das lösliche Magnesium, die geringsten Gehalte der untersuchten Nährstoffe aufweist.

Zur Adsorptionskapazität und zur mikrobiellen Abbaubarkeit

In der Hauptsache wird organische Substanz bei der Substratherstellung nicht nur zugefügt, um den Wasser- und Lufthaushalt positiv zu verändern, sondern auch, um die Adsorptionsfähigkeit und Kationenaustauschkapazität anzuheben. Die Kationenaustauschkapazität (KAK) stellt die Menge der austauschbaren Kationen eines Bodens dar. Im Wesentlichen sind dies die Kationen Ca++, Mg+, K+, Na+, H+, AI+++. Tabelle 4 zeigt die an den drei organischen Zuschlagstoffen gemessene Adsorptionskapazität sowie die mittels Bariumchloridextrakt austauschbaren Kationen Kalzium, Magnesium, Kalium und Natrium. Die höchste effektive Adsorptionskapazität wies Rindenhumus mit 41,0 (mmol/Z/100g) auf, gefolgt von Grünkompost (37,9 mmol/Z/100g) und Braunkohlefaserholz (33,4 mmol/Z/100g).

Einschlägige Untersuchungen (Roth-Kleyer, 2008) zeigten, dass sich unter Verwendung der organischen Komponente Braunkohlefaserholz/Xylit FLL-konforme Baum- und Dachsubstrate problemlos herstellen lassen. Die großen Vorteile von Braunkohlefaserholz beziehungsweise Xylit liegen in der Schadstofffreiheit, in den geringen Nährstoffgehalten, die sich je nach Kulturanspruch einstellen lassen und in Struktureigenschaften, die auch Torfe aufweisen. Durch den Einsatz von Braunkohlefaserholz können die Ressourcen von Torf geschont werden. Der durch die DüMV künftig erschwerte Einsatz von Rindenhumus (insbesondere durch die Anforderungen an die Cd-Gehalte) sowie von Kompost (insbesondere durch die schwankenden Qualitäten) könnte durch den Einsatz von Braunkohlefaserholz mehr als kompensiert werden. Die Einhaltung der in der DüMV und in der Bundesbodenschutz-Verordnung (BBSchV) benannten Anforderungen ist durch die nahezu gleich bleibende Qualität bei vergleichsweise geringen Nähr- und Schadstoffgehalten von Braunkohlefaserholz unkompliziert. Durch die niedrigen Abbauraten beziehungsweise den geringen mikrobiellen Abbau ist eine hohe Substratstabilität gegeben. Es sind kaum Setzungen durch den Abbau organischer Substanz zu erwarten. Damit verbunden sind auch pH-Sprünge, die oftmals den Ausfall der Vegetation zur Folge haben, vermeidbar.

Zusammenfassung

Für die Herstellung von Vegetationssubstraten für den Landschaftsbau werden neben mineralischen Komponenten bislang meist die organischen Stoffe Torf, Kompost oder aber Rindenprodukte mit ihren bekannten Nachteilen eingesetzt. Weiterhin finden Kokos- oder Holzfaserstoffe in sehr geringem Maße Anwendung. Torf ist nur begrenzt vorhanden, der Abbau von Torf ist aus ökologischen Gründen berechtigterweise in den letzten Jahren stark reglementiert worden - ansonsten hat Torf hervorragende Eigenschaften für die Herstellung von Vegetationssubstraten. Komposte enthalten neben den gewünschten wertgebenden Stoffen oftmals hohe Salzbelastungen sowie unerwünschte Frachten an organischen und anorganischen Schadstoffen und Fremdstoffe wie Glas und Kunststoffe. Weiterhin sind Komposte in ihren Eigenschaften und Kennwerten selten von gleich bleibender Qualität. Rindenprodukte weisen regional unterschiedlich neben Insektiziden insbesondere hohe Belastungen an Cadmium (Cd) auf.

Braunkohlefaserholz bietet sich hier als wertvoller Ersatz an. Der Rohstoff entstand vor 10 bis 20 Millionen Jahren aus dem Holz tertiärer Bäume. Er wurde bislang meist mit der Braunkohle zusammen in Kraftwerken verbrannt, was zu Störungen im Wirbelschichtprozess führte. Braunkohlefaserholz wird nach entsprechender Aufbereitung (Zerfaserung und Absiebung) auch unter dem Produktnamen "Xylit" vertrieben. Braunkohlefaserholz besteht aus nicht zu Braunkohle umgewandelter Holzfaser, die in der Braunkohle vorliegt.

Einschlägige Untersuchungen (Roth-Kleyer, 2008) belegen, dass sich unter Verwendung der organischen Komponente Braunkohlefaserholz/Xylit FLL-konforme Baum- und Dachsubstrate problemlos herstellen lassen. Braunkohlefaserholz zeichnet sich gegenüber Kompost und Rindenhumus durch niedrige Nähr- und Schadstoffgehalte aus. Die Einhaltung der in der DüMV und in der Bundesbodenschutz-Verordnung (BBSchV) benannten Anforderungen ist durch die nahezu gleich bleibende Qualität bei vergleichsweise geringen Nähr- und Schadstoffgehalten von Braunkohlefaserholz unkompliziert. Braunkohlefaserholz als organische Substratkomponente gewährleistet in hohem Maße ein Einhalten der gesetzlichen Vorgaben und verbindet pflanzenbauliche Effizienz mit ökologischer Verantwortung.

Literatur

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 2005: Bodenkundliche Kartieranleitung (5. verb. u. erw. Aufl.). E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart.

BMELV (Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz), 2012: Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln (Düngemittelverordnung - DüMV) v. 05.12.2012 BGBl. I S. 2482 (Nr. 58).

BMU (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) , 1998/2012: BioAbfV - Bioabfallverordnung (Verordnung über die Verwertung von Bioabfällen auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden), (BGBl. I S. 2955), zuletzt geändert durch Artikel 5 der VO vom 20. Oktober 2006 (BGBl. I S. 2298)" in der Fassung vom 21.9.1998, zuletzt geändert durch Artikel 1 u. Artikel 4 der Verordnung vom 23.04.2012 (BGBl. I S. 611).

FBB (Fachvereinigung Bauwerksbegrünung), 2012: Gründachmarkt um 19 Prozent gewachsen. Dach + Grün, 21. Jg., H. 3, S. 55.

FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsbau Landschaftsentwicklung e.V.), 2008: Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen". Eigenverlag, Bonn.

Grantzau, E., 1991: Noch Vorsicht mit Holzfasersubstraten. Deutscher Gartenbau, 51. Jg., 2150-2154.

Knafla, Hagen, 2005: Xylit ist als Zuschlagstoff geeignet. Der Deutsche Gartenbau, H. 41, S. 19., Ulmer Verlag GmbH.

Lohr, D. u. Meinken, E., 2007: Balkonkastensubstrate - Xylit als Torfersatz. Deutscher Gartenbau, H. 43, S. 18-19.

Penningsfeld, F., 1979: Substrate für die Begrünung von Dachflächen und anderen extremen Standorten. Das Gartenamt, 28. Jg., 301-304.

RAL (Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V.), 2007: Kompost-Gütesicherung RAL-GZ 251, Beuth-Verlag GmbH.

Roth-Kleyer, St., Fischer, P., Popp, W., Reinhold, J. und Kehres, B., 2000: Kompost im Garten- und Landschaftsbau. Hrsg: Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V.

Roth-Kleyer, St., 2008: Für die Herstellung von Vegetationssubstraten: Braunkohlefaserholz als neuer Renner?. Dach + Grün, 17. Jg., H. 1, 6-12.

BMELV (Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz), 2012: Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln (Düngemittelverordnung - DüMV) v. 05.12.2012 BGBl. I S. 2482 (Nr. 58).

Prof. Dr.-Ing. Stephan Roth-Kleyer
Autor

Professur für Vegetationstechnik

Hochschule Geisenheim University

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