Versuche zur Kompostierung und Verwertung von Hopfenrebenhäcksel zur Optimierung der Nährstoffeffizienz des organisch gebundenen Stickstoffs

Hintergrund

Die Hallertau ist das weltweit größte zusammenhängende Hopfenanbaugebiet. Bei der Hopfenernte fallen jährlich rund 230.000 Tonnen Rebenhäcksel an. Etwa 80 % davon werden derzeit nach Abschluss der Erntearbeiten als Wirtschaftsdünger auf die Felder zurückgebracht. Auf Grund der novellierten Düngeverordnung ist die Rückführung der Rebenhäcksel nur noch begrenzt zulässig, da das Material wesentliche Mengen an Stickstoff enthält und somit düngerechtlichen Beschränkungen unterliegt. Hinzu kommt, dass die Hallertau zu den Gebieten in Bayern zählt, die besonders mit hohen Nitratgehalten im oberflächennahen Grundwasser zu kämpfen haben. Ein Baustein, um diese Nitratbelastung zu senken, ist eine effizientere Ausnutzung des im Hopfenrebenhäcksel gebundenen organischen Stickstoffs. Durch eine Kompostierung der Hopfenrebenhäcksel könnte der Stickstoff über Winter konserviert und nach der Ausbringung des Komposts im folgenden Frühjahr den Hopfenpflanzen wieder zur Verfügung stehen.
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Abb. 1: Kompostbox für kleinmaßstäbliche Kompostierversuche mit Hopfenrebenhäcksel

Im ersten Schritt sollen kleinmaßstäblich umweltverträgliche und praktikable Kompostierungsverfahren (Abb. 1) mit Hopfenrebenhäckseln entwickelt und unter Praxisbedingungen (Abb. 2) erprobt werden, um die engen zeitlichen und mengenmäßigen Vorgaben für die Ausbringung von Wirtschaftsdüngern im Herbst gemäß Düngeverordnung einzuhalten und etwaige N-Verluste über den Winter zu vermeiden.
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Abb. 2: Umsetzung einer Kompostmiete mit Hopfenrebenhäcksel

Im zweiten Schritt sollen in Feldversuchen die Wirksamkeit und das Verlustpotenzial des im frischen bzw. kompostierten Hopfenrebenhäcksel organisch gebundenen Stickstoffs bei Ausbringung im Herbst bzw. Frühjahr untersucht werden. Dazu wird die Stickstoffaufnahme in Parzellenversuchen mit Sommergetreide ermittelt sowie die Stickstoffdynamik auf überdachten Bracheflächen analysiert (Abb. 3).

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Abb. 3: Feldversuch mit bepflanzten Parzellen sowie überdachten Bracheflächen zur Untersuchung der Stickstoffdynamik von nicht-kompostierten und kompostierten Hopfenrebenhäcksel nach der Aussaat im Frühjahr

Die Ziele des Forschungsprojektes sind eine rechtskonforme und umweltfreundliche Verwertung der Rebenhäcksel mit einer optimalen Ausnutzung des organisch gebundenen Stickstoffs sowie ein besseres Verständnis der Umsetzungsprozesse von Rebenhäckseln und der Stickstoffdynamik in Böden von Hopfengärten.

Publikationen

Nitrogen release from aerobically composted hop bines

Görl, J.; Lohr, D.; Meinken, E. (2021)

Acta Hort. 1328, S. 121-126.
DOI: 10.17660/ActaHortic.2021.1328.17

 

Traditionally in Germany, chopped hop bines are returned to hop gardens after the harvest season in late autumn. However, due to more stringent legal regulations addressing the application of manure, this common practice is banned. Furthermore, the return of hop residues bears phytopathological risks, such as the spreading of Verticillium spores. Aerobic composting of hop bines might solve both problems. Nitrogen is conserved over winter, and pathogens are killed due to high temperatures during composting. However, nitrogen release from mature composts is relatively poor. Thus, in a pot trial, the nitrogen fertilizing effect of aerobically composted hop bines was compared to that of fresh hop bines (air-dried directly after harvest), aged hop bines (stored on a heap for four weeks according to common practice) as well as mature green waste compost and green manure (Phacelia). Lamb's lettuce was cultivated in balcony boxes filled with topsoil used for arable crops. The plant density was 116 plants m-2, and nitrogen was applied on a basis of 130 kg ha‑1. Nitrogen from hop bines, green waste compost, and green manure was estimated to become plant available at rates of 100, 75, 50, and 25%, respectively. The control was fertilized with ammonium nitrate. With the exceptions of composted hop bines and green manure, plant growth in organic fertilized treatments was significantly less compared to the control, even if only 25% of the nitrogen was estimated to become plant available. The fertilizing effect of composted hop bines was comparable to that of fresh hop bines and higher than aged ones. However, nitrogen release of all kinds of hop bines was significantly less compared to Phacelia. The results indicate that nitrogen in hop bines can be conserved over winter by aerobic composting, but due to remarkable gaseous N losses during the composting process, the overall efficiency is relatively poor.

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Nitrogen dynamics of chopped hop bines - effect of leaf:stem ratio

Lohr, D.; Görl, J.; Meinken, E. (2021)

Acta Hort. 1328, S. 127-134.
DOI: 10.17660/ActaHortic.2021.1328.18

 

Due to high nitrate loads in ground water, the German government tightened up legal regulations addressing the application of green manure crops during the last years. Among others, the current practice of putting back chopped hop bines to hop gardens after harvest was banned. However, there is a lack of knowledge about the nitrogen dynamics of chopped hop bines and their contribution to nitrate leaching. Indeed, pot trials revealed a fertilization effect of chopped hop bines, but in incubation experiments, no increase of mineral nitrogen was found. This might be due to the heterogeneity of hop bines, which consist of N rich, “green” parts (leaves, small branches) as well as the “woody” main stem. To test this hypothesis a pot trial with Italian ryegrass and an incubation experiment were conducted using “green” and “woody” hop material at various ratios. Therefore, entire hop bines were cut off and after removal of the cones divided into leaves, petioles, residues of cones and small side shoots (“green”) as well as into the lignified parts of the stem (“woody”). The two fractions were applied to an arable soil with ratios of 100:0, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90 and 0:100 on a mass base, respectively. N uptake of ryegrass as well as net mineralization in unplanted Mitscherlich vessels were measured. Results confirmed the hypothesis: N uptake by plants was significantly higher than net mineralization in unplanted pots. For the woody material a nitrogen immobilization potential of about 4 to 5 g kg‑1 dry matter was found, whereas for green material a mineral fertilizer equivalent of 18% was calculated. Overall, the results indicate that application of chopped hop bines is not part of the nitrate problem but might be - in combination with catch crops - a good strategy to preserve the bounded nitrogen available for the next growing season.

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Verbundprojektleitung


Projektleitung

Prof. Dr. Elke Meinken

Teilprojektleitung


Projektbearbeitung



Projektmitwirkung extern

Projektdauer

01.09.2018 - 31.12.2021

Projektpartner

Projektförderung

Adressierte SDGs (Sustainable Development Goals)

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