Artikel von Dr. Thorsten Ruf & Dr. Jörg Pauly veröffentlicht in der Bauernzeitung als Beilage im Ratgeber „Ökolandbau 2023“.
Hintergrund
Die Steigerung, oder zumindest die Bewahrung, der Humusgehalte landwirtschaftlicher Böden hat in der landwirtschaftlichen und öffentlichen Diskussion enorm an Dynamik gewonnen. Dies ist nicht zuletzt bedingt durch die Möglichkeit CO2 aus der Atmosphäre zu binden und Böden somit als Kohlenstoffsenke zu nutzen. Diese Entwicklung ist grundsätzlich erfreulich, allerdings darf hierdurch die Bedeutung des Humus für viele essentielle Bodenfunktionen nicht in den Hintergrund gerückt werden. Humus ist die Grundlage der Bodenfruchtbarkeit sowohl in der biologischen als auch in der konventionellen Landwirtschaft.
Bedingt durch die prognostizierten und bereits sichtbaren klimatischen Veränderungen mit höheren Temperaturen insbesondere in Herbst und Winter werden Phasen, in denen Humusabbau stattfindet, länger andauern. Hierdurch werden der Erhalt und die weitere Steigerung der Humusgehalte zu einer zunehmenden Herausforderung. Angepasste Fruchtfolgen mit einem erhöhten Anteil an humusmehrenden Kulturen erscheinen dabei unumgänglich. Zudem wird, insbesondere für viehlose Betriebe, die Erschließung von externen Quellen an organischer Substanz wie bspw. Grüngutkompost zur Deckung des Humusbedarf und Ausgleich negativer Nährstoffsalden wichtiger werden.
Viehhaltende wie auch viehlose Betriebe suchen verstärkt nach optimalen Möglichkeiten zur möglichst verlustarmen Verwertung der betriebseigenen organischen Substanzen. Für letztgenannte stellt sich zudem die Frage des Eintrags von Humus- und Nährstoffen in den Betriebskreislauf zum Ausgleich der Salden. Neben der klassischen Mietenkompostierung etablierte sich in den letzten Jahren die Flächenkompostierung, nicht zuletzt stimuliert durch Bewegungen der „regenerativen Landwirtschaft“. In zahlreichen Gesprächen wurde deutlich, dass die Verfechter beider Kompostierungssysteme sich teilweise unversöhnlich gegenüberstehen. Eine vergleichende, differenzierte und gesamtheitliche Betrachtung beider Verfahren wird in den Debatten allerdings meist nicht durchgeführt.
Der Frage, ob Mieten- und Flächenkompostierung tatsächlich miteinander konkurrieren oder sich vielmehr ergänzen, soll anhand deren spezifischen Charakteristika mit Blick auf vier bedeutende Teilaspekte diskutiert werden. Hierzu wurden auch die Hinweise und Kommentare der etwa 15 Teilnehmer eines Workshops zu diesem Thema im Rahmen der 16. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau am 9. März 2023 in Frick (Schweiz) ausgewertet.
- Verfahrensschritte bei der Mieten- und Flächenkompostierung
Für die klassische Mietenkompostierung werden die zu kompostierenden Substanzen intensiv miteinander vermischt. Ziel dieser Mischung ist die Herstellung von günstigen Ausgangsbedingungen für den aeroben Ab- und Umbau, welche durch eine geeignete Prozessführung (Bewässerung, Abdeckung, Wendevorgänge) so gesteuert werden können, dass Nährstoffverluste und negative Umweltauswirkungen (bspw. Sickersaftbildung, gasförmige Emissionen) reduziert werden. Das Kohlenstoff-Stickstoffverhältnis (C/N-Verhältnis) des zu kompostierenden Ausgangsmaterials (i.d.R. zu niedrig) muss durch die Zugabe von Zuschlagsstoffen mit weitem C/N-Verhältnis (bspw. Stroh, Grünschnitthäcksel) auf geeignete Werte (C/N etwa 15…30 : 1) eingestellt werden, nicht zuletzt um Verluste in Form von Ammoniak zu minimieren. Daneben empfehlen einige Experten die Zugabe von u.a. tonhaltigem Boden zur Bildung von Ton-Humus-Komplexen, bereits fertigem Kompost als „Starter“, Pflanzenkohle, Gesteinsmehl und mikrobiellen Präparaten. Da insbesondere in den ersten Tagen der Rotte die Temperaturen in der Miete sehr stark ansteigen und der vorhandene Sauerstoff rasch verbraucht wird, sollte die Kompostmiete regelmäßig gewendet und somit weiter vermischt und belüftet werden. Um die Feuchtigkeit im günstigen Bereich von etwa 50 % zu halten gilt es die Miete gegebenenfalls zu bewässern bzw. mit einer Vliesabdeckung gegen Austrocknung bzw. Vernässung zu schützen. Für eine qualitativ hochwertige und verlustarme Kompostierung müssen die Mieten entsprechend engmaschig überwacht und bewirtschaftet werden. Je nach Region und Auflagen kann auch die Anlage einer befestigten, wasserundurchlässigen Kompostplatte als Untergrund nötig werden. Final wird der Kompost zu den Kulturen flächig ausgebracht und ggf. eingearbeitet.
Bei der Flächenkompostierung wird versucht, mit möglichst wenigen zusätzlichen Arbeitsschritten gute Bedingungen für die Zersetzung der organischen Substanz in der Fläche (d.h. auf dem Acker) zu schaffen. Werden Zwischenfrüchte oder Untersaaten geschickt in die Fruchtfolge integriert und die Bodenbearbeitung angepasst, so sind schlussendlich nur wenige oder keine zusätzlichen Arbeiten für die Flächenkompostierung nötig. Transfermulchsysteme hingegen bedürfen eines großen logistischen und arbeitswirtschaftlichen Aufwands. Allerdings liegt hierbei der Fokus weniger auf der Zersetzung der ausgebrachten Substanzen als vielmehr auf deren Leistungen zur Beikraut- und Krankheitsunterdrückung sowie der Verbesserung der Qualität und Quantität der Kulturen.
- 2. Energieeinsatz und Umweltauswirkungen beider Verfahren
Eng verbunden mit dem Arbeitsaufwand für die Verfahren ist auch deren Energiebilanz. Die Logistik zum Zusammenführen aller Ausgangsmaterialien für die Kompostierung, das Aufsetzen der Mieten, deren Bewässerung sowie Wendevorgänge bedingen einen nicht unerheblichen Treibstoffverbrauch und damit verbundenen Treibhausgasemissionen. Wird eine planbefestigte Kompostplatte benötigt, ist dies ebenso zu berücksichtigen wie die Produktion und Entsorgung der genutzten Kompostvliese. Da letztgenannte aus synthetischen Stoffen hergestellt werden, gilt es zu klären, ob diese eine Quelle für Mikroplastikeinträge sein können. Da Arbeitsaufwand und Energieeinsatz in engem Verhältnis zueinanderstehen ist davon auszugehen, dass der Energieeinsatz bei der Flächenkompostierung niedriger als bei der Mietenkompostierung ist. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass zeitliche Flexibilität u.a. bei Transfermulchsystemen mit höheren Emissionen erkauft wird, bspw. wenn eine Zwischenlagerung und Konservierung von Kleegras in Form von Silage zur späteren Ausbringung als Transfermulch nötig ist.
Abbildung 1: Ausgangsmaterialien der Mietenkompostierung
Abbildung 2: Aufgesetzte Miete
Abbildung 4: Wenden einer Kompostmiete (b).
Die direkten Umweltauswirkungen in Form von Nährstoffverlusten und Treibhausgasemissionen bei beiden Verfahren sind nicht abschließend untersucht worden. Die Mietenkompostierung erlaubt im Gegensatz zur Flächenkompostierung eine sehr gute Prozesssteuerung, wodurch Verluste in Form von Sickerwasser als auch gasförmige Verluste gut unterbunden werden können. Da sich die Flächenkompostierung praktisch nicht steuern lässt und deren Verlauf maßgeblich durch die vorherrschende Witterung beeinflusst wird, können unter ungünstigen Bedingungen sicherlich Nährstoffverluste mit dem Sickerwasser als auch bedeutende Mengen an Treibhausgasen entstehen. Vergleichende Untersuchungen stehen allerdings aus.
- Qualität der gebildeten organischen Substanz und Nährstoffverfügbarkeit
Durch die geregelte Mietenkompostierung können sehr hochwertige, huminstoffreiche Komposte mit niedrigen Gehalten an löslichen Nährstoffen erzeugt werden. Durch zielgerichtete Mischungen der Ausgangsmaterialien können sie nährstoffreicher oder strukturbetonter erzeugt werden. Auch über die Prozessdauer und somit den Rottegrad (Frischkompost, Fertigkompost) lässt sich der Kompost auf den Einsatzzweck abstimmen und die Nährstoffverfügbarkeit für die Kulturpflanzen steuern. Der humusreproduktionswirksame Anteil des organisch gebundenen Kohlenstoffs in Komposten beträgt etwa 35-55 %. Die Humusaufbauleistung liegt somit bei 110 bis 135 kg Kohlenstoff je Tonne (TM) ausgebrachtem Kompost. Je nach Bodenart, Bodenbearbeitung und Fruchtfolge kann die langjährige Ausbringung von praxisüblichen Kompostmengen (5-10 t TM pro ha und Jahr) den initialem Humusgehalt innerhalb von 5 bis 10 Jahren um etwa 10 % erhöhen. Die Nährstoffwirkung des ausgebrachten Komposts muss differenziert betrachtet werden. Stickstoff und auch Schwefel liegen im Kompost überwiegend organisch gebunden vor und werden nur langsam freigesetzt. Daher sollten bei einer erstmaligen Gabe nur etwa 5 % des Gesamtstickstoffs im Ausbringungsjahr angerechnet werden. In den Folgejahren muss die kontinuierliche Freisetzung weiteren Stickstoffs in der Fruchtfolgeplanung und Nährstoffbilanzierung berücksichtigt werden. Kompost enthält außerdem bedeutende Mengen anderer Makro- und Mikronährstoffe, die den Kulturpflanzen rasch zur Verfügung stehen. Nicht zu vergessen ist die Wirkung von Kompostgaben auf den pH-Wert des Bodens bedingt durch die großen Mengen an enthaltenem Calcium und untergeordnet Magnesium, welche bereits als Erhaltungskalkung leicht versauerter Böden ausreichen können.
Die Möglichkeiten der Flächenkompostierung sind divers und die Prozesssteuerung nur in engen Grenzen möglich. Günstige Bedingungen zur Bildung hochmolekularer, stark stabilisierter Huminstoffe erscheinen bei diesem Verfahren durch ständig wechselnde Temperatur und Feuchtebedingungen im Vergleich zur Mietenkompostierung weniger gegeben. Je nach ausgebrachtem organischem Reststoff und vorliegenden Umweltbedingungen, insbesondere Temperatur und Niederschlag, ist zu vermuten, dass die Mineralisierung und Nährstofffreisetzung sehr variabel und schlecht steuerbar sind. Unter feucht-warmen Bedingungen und einem engen C/N-Verhältnis der organischen Substanzen auf der Fläche ist mit einer raschen Umsetzung und hoher Düngewirkung zu rechnen. Unter ungünstigen Witterungsbedingungen kann sich die Nährstofffreisetzung hingegen deutlich verzögern und zu einer Zeit einsetzen, zu der der Pflanzenbestand die Nährstoffe nicht mehr aufnehmen kann und es zu hohen Stickstoffverlusten mit dem Sickerwasser kommen kann. Die Flächenkompostierung lässt sich aber auch nutzen um genau dies zu verhindern, indem org. Substanzen mit weitem C/N-Verhältnis wie Stroh, Laub, Grünschnitthäcksel o.ä. auf Flächen ausgebracht werden, auf denen hohe Stickstoffüberschüsse vorliegen, um Mineralisierungsprozesse zu unterbinden. Auch wenn Forschungsergebnisse weitgehend fehlen, so liegt der Schluss nahe, dass es durch die Flächenkompostierung zur verstärkten Bildung von weniger stabilem Nährhumus kommt, wodurch die Düngewirkung höher und die (Dauer-)Humuswirkung niedriger als bei der Ausbringung von Mietenkompost ist. Durch die Abhängigkeit des Abbaus von den Umweltbedingungen ist die Dynamik der Nährstofffreisetzung nur wenig steuerbar.
- Auswirkungen auf das Bodenleben
Bei der Ausbringung von Mietenkompost wird dem Boden bereits „vorverdaute“ organische Substanz zugeführt, wohingegen bei der Flächenkompostierung die Substanzen frisch oder, bei der Ausbringung von Silage, milchsauer, konserviert vorliegen. Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass die regelmäßige Ausbringung von Komposten die Aktivität von Bodenorganismen erhöht. Dies rührt zum einen von der Erhöhung der potentiell abbaubaren Vorräte an organischer Substanz her, zum anderen erhöht die Kompostgabe die Wasserhaltekapazität und die pH-Werte von sauren Böden, wodurch sich die Lebensbedingungen für Bodenorganismen verbessern und deren Aktivität steigt. Da die Methoden der Flächenkompostierung sehr divers sind, lässt sich die Frage nach den Auswirkungen auf das Bodenleben nicht einfach beantworten, zumal auch hier Untersuchungen fehlen. Klar ist aber, dass die Gabe von frischem bzw. milchsauer konserviertem Material, insbesondere wenn es flach eingearbeitet wird, die Aktivität der abbauenden Mikroorganismen stark anregen wird. Inwieweit dieser Effekt allerdings nachhaltig ist, bleibt offen. Besonders Organismengruppen, die von dem Vorhandensein organischen Materials an der Bodenoberfläche oder in oberflächennahen Schichten abhängen, werden sicher profitieren. Hierzu zählen bspw. tiefgrabende (anezische) Regenwürmer, die durch die Makroporenbildung eine wichtige Rolle für den Wasserhaushalt des Bodens aber auch der Landschaft spielen, indem sie die Wasseraufnahmefähigkeit stark erhöhen. Dem Boden aufliegende Schichten organischen Materials (Transfermulch, gewalzte Bestände etc.) schützen den Boden vor Verdunstung und hohen Temperaturschwankungen. Dies verbessert die Umweltbedingungen für Bodenorganismen und führt zu einer stärkeren und länger anhaltenden Aktivität.
Zusammenfassende Betrachtung
Die ganzheitliche Bewertung der beiden Verfahren Mietenkompostierung und Flächenkompostierung ist komplex, da neben den naturwissenschaftlichen Grundlagen des Ab- und Umbaus von organischer Substanz, der vorherrschenden Witterung, pedologischen Rahmenbedingungen, auch Betriebskenngrößen und Produktionsziele eine bedeutsame Rolle spielen. Anzustreben ist stets eine positive CO2-Bilanz, sodass durch die Mietenerstellung und –bewirtschaftung bzw. Flächenkompostierung weniger CO2 freigesetzt wird als durch den Eintrag von organischer Substanz in den Boden langfristig gespeichert werden kann. Für die Gesamt-Treibhausgas-Bilanz spielen neben dem Maschineneinsatz die direkten Emissionen in Form von CO2, CH4 und N2O aus den Mieten bzw. Böden eine entscheidende Rolle. Bei der Mietenkompostierung gilt es extensivere und sehr intensive Verfahren zu unterscheiden, letztgenannte dürfen im Gesamtkontext kritisch gesehen werden. Hohe Kompostqualitäten (die auch durch deutlich extensiveres Management der Mieten erzielt werden können!) stehen dabei in keinem angemessenen Verhältnis zu Arbeitsaufwand, Kosten, Energieverbrauch und damit verbundenen THG-Emissionen. Direkte Emissionen in Form der sehr treibhauswirksamen Gase CH4 und N2O aus der Flächenkompostierung sind schwer abschätzbar, können aber die Emissionen aus der Mietenkompostierung situationsabhängig sicherlich überschreiten. Nicht zuletzt definiert das Produktionsziel das Verfahren. Ist die Nährstoffwirkung (wie bspw. im Gemüsebau) das Ziel, kann die Flächenkompostierung ein gutes Verfahren darstellen; ist die Humuswirkung bei niedriger Nährstoffwirkung (bspw. im Weinbau) vordergründiges Ziel, erscheint die Mietenkompostierung geeigneter. In diesem Kontext gilt es, Aufwendungen in Form von Arbeit und damit verbundene Emissionen vor dem Hintergrund der Alternativen zu betrachten werden. Während Zeiten, in denen bspw. Stallmist nicht ausgebracht werden kann, erscheint die geregelte Kompostierung deutlich verlustärmer und wertbringender als eine „wilde Ablagerung“ des Mists. Die Einbeziehung weiterer positiver Eigenschaften der Flächenkompostierung, wie bspw. die Reduzierung der Verdunstung, in eine gesamtheitliche Bewertung ist komplex. Viele Fragen bedürfen der Untersuchung und wissenschaftlichen Bewertung.
Tabelle 1: Vergleichende Einordnung der beiden Verfahren Flächen- und Mietenkompostierung.
| Flächenkompostierung | Mietenkompostierung | ||
| Arbeitsaufwand | – bis ++ | — bis ○ | |
| Kosten | ○ bis + | — bis + | |
| Energieeinsatz | – bis + | — bis ○ | |
| Nährstoffverluste mit dem Sickerwasser | – | + | |
| THG Emissionen | – | + | |
| Qualität der gebildeten organischen Substanz | – bis + | + bis ++ | |
| Nährstoffverfügbarkeit | × | + | |
| Auswirkungen auf das Bodenleben | + bis ++ | + |
Bewertungsschema: ++: sehr positiv; +: positiv; ○: neutral; -: negativ; –: sehr negativ; ×: indifferent je nach spezifischer Situation.
Generell wäre es aus Autorensicht wünschenswert, wenn das Verhältnis zwischen abfallrechtlichen Bestimmungen und der Eigenproduktion von Komposten im landwirtschaftlichen Bereich praxisnäher ausgelegt würde. Sowohl für viehhaltende als auch viehlose Betriebe könnte bspw. Grüngut in Form von kommunalem Heckenschnitt eine wertvolle Quelle von strukturreichem Material mit weitem C/N-Verhältnis sein.
Da es sich bei der Flächenkompostierung um einen deutlich weniger steuerbaren Prozess handelt als bei der Mietenkompostierung, wird empfohlen für erstgenannte den Begriff der Flächenrotte zu nutzen.
Fazit
Sowohl in biologisch wirtschaftenden als auch konventionellen Betrieben sind wirtschaftliche und kreative Ideen gefragt, um Böden zukünftig mit steigenden Humusmengen versorgen zu können. Hohe Humusgehalte bilden die Grundlage der Bodenfruchtbarkeit und tragen maßgeblich zur Stabilisierung der Erträge vor dem Hintergrund der Klimaveränderungen bei.
Aus Sicht der Autoren und der Workshop-Teilnehmenden stehen die beiden Verfahren der Mieten- und Flächenrotte komplementär zueinander. Sie zeichnen sich durch spezifische Vor- und Nachteile aus, die innerbetrieblich, unter Einbeziehung externer Faktoren wie bspw. der Verfügbarkeit von Zuschlagsstoffen und Möglichkeiten der Arbeitserledigung in überbetrieblichen Kompostiergemeinschaften, bewertet werden müssen. Betrieblich gilt es sich der Frage zu widmen, welche Zielsetzung mit der Inwertsetzung der organischen Substanzen erreicht werden soll. Die Leistungen der jeweiligen Verfahren sind unter Berücksichtigung der spezifischen Kosten sowie der Frage, wie sie zur Betriebsstruktur passen und sich in den Betriebsablauf integrieren lassen, zu bewerten. Unabhängig ob Mietenkompostierung oder Flächenrotte: Klar ist, dass keines der Verfahren „nebenbei“ durchzuführen ist, sondern solide Kenntnisse, Erfahrung, Beratung und Muße benötigt.