Nach der Ausbringung von Biokohlen können Ertragseinbußen auftreten, die mit einer Festlegung von Nährstoffen durch die Biokohle in Verbindung gebracht werden. Dies soll durch eine Nährstoffanreicherung der Materialien vor Ausbringung vermieden werden können.

 Es wurde an drei unterschiedlichen Biokohlen -Pyrolysekohle und HTC-Kohle aus Buchenholzhäckseln sowie  handelsübliche Holzkohle- geprüft, ob Unterschiede zwischen einer Anreicherung mit einer mineralischen Düngerlösung (NL) bzw. mit einer Schweinegülle (SG) bestehen und welchen Einfluss die Dauer der Anreicherung hat. Die Kohlen wurden für einen Zeitraum von 24 h bzw. 28 Tagen in die beiden Anreicherungslösungen eingebracht, anschließend abfiltriert und luftgetrocknet. Die angereicherten, luftgetrockneten Biokohlen (Basis von 20 g Corg je kg) wurden in einen ackerbaulichen Mineralboden eingemischt. Als Vergleichsvarianten dienten jeweils die nicht angereicherten Biokohlen in derselben Aufwandmenge sowie die verwendeten Anreicherungslösungen entsprechend der Flüssigkeitsmengen in den Biokohlen nach der Anreicherung. Als Kontrolle diente der Mineralboden mit und ohne mineralische Stickstoffdüngung. Mit den beschriebenen Mischungen wurde ein Wachstumstest mit Chinakohl angelegt und die Böden wurden bei 25°C für 28 Tage inkubiert.

 Im Wachstumstest zeigten sich eindeutige Unterschiede zwischen den Anreicherungslösungen. So ergaben sich nach Anreicherung mit NL in allen Varianten mit Kohle relativ vergleichbare Frischmassen, wie in den jeweiligen Vergleichsvarianten, die nur die entsprechende NL-Menge erhalten hatten. Bei der Anreicherung mit SG wurden in allen Varianten mit Kohle deutlich geringere Frischmassen erzielt wie in den Vergleichsvarianten, wobei die Unterschiede bei der HTC-Kohle am größten waren. Die Unterschiede zwischen den jeweiligen Kohlevarianten und den zugehörigen Vergleichsvarianten waren dabei nach 28 Tagen Anreicherung geringer als nach nur einem Tag Anreicherung. Dies galt für beide Anreicherungslösungen.

 Beim Inkubationsversuch waren in den NL-Varianten keine Auffälligkeiten zu erkennen. Bei den SG-Varianten wurden zu Versuchbeginn nur sehr geringe Mengen an pflanzenverfügbarem Stickstoff gefunden, die in der Variante mit für 24 h angereicherter HTC-Kohle während der Inkubation bis auf Null zurückgingen, während in allen anderen Varianten eine vergleichbare Mineralisation wie in der unbehandelten Kontrolle zu beobachten war.

 Auch nach einer Anreicherung war in den Boden-Biokohle-Mischungen ein Minderwachstum im Vergleich zu Varianten mit vergleichbarer Nährstoffversorgung ohne Biokohle zu beobachten. Dies war bei einer Anreicherung mit Schweinegülle stärker ausgeprägt als bei einer mineralischen Nährlösung.

Im Zuge der zunehmenden Berichterstattung über fruchtbare, tiefgründige Böden im Amazonasbecken, die 'Terra Preta (de Indio)' mit hohen Anteilen pyrogenen Kohlenstoffs (Novotny et al. 2009), wird die Nutzung von karbonisiertem organischem Material ('Biochar/Biokohle') als Bodenverbesserungsmittel stark propagiert (Leach et al. 2010). Einer der wesentlichen Vorteile des Materials soll in der Verbesserung der Nährstoffverfügbarkeit liegen (Atkinson et a. 2010).

 Das Ziel dieser Arbeit war zum einen die NH₄-N-, NO₃-N-, P- und K-Sorption einer HTC- und einer Pyrolysekohle aus Buchenholzhäcksel im Vergleich zu einer handelsüblichen Holzkohle mittels Sorptionsisothermen zu beschreiben und deren Einfluss auf die Nährstoffverfügbarkeit im Boden zu untersuchen. Zur Ermittlung der Sorptionsisothermen wurden die geprüften Kohlen mit Lösungen steigendener NH4-N-, NO3-N, P- und K-Konzentrationen für 24 h geschüttelt, die sorbierte Nährelementmenge ermittelt und die Sorption mittels Freundlich- und Langmuir-Isothermen beschrieben. In einem zweiten Versuch wurden die Kohlen nach einer Vorbehandlung mit einer NH4-N-, NO3-N-, P- und K-Lösung in einen ackerbaulich genutzten Mineralboden entsprechend 20 g Corg/kg eingemischt. 24 h Stunden nach Einmischen und nach einer 28-tägigen Inkubation wurden NH4-N- und NO3-N im Wasser- und CAT-Extrakt sowie P und K zusätzlich im CAL- und Na-Formiat-Extrakt bestimmt.

 Das Sorptionsexperiment zeigte, dass keine der drei Kohlen messbare NO3-N-Mengen sorbierte, bei K trat bei allen Kohlen eine Desorption auf. Während die Pyrolyse- und die Holzkohle sowohl NH-4-N als auch P sorbierten, war bei der HTC-Kohle nur eine NH4-N-Sorption zu verzeichnen. In allen Fällen konnten die Sorptionsvorgänge mittels der Isothermenfunktionen gut beschrieben werden.

 Bezüglich der extrahierbaren Nährstoffe war kein Effekt der Kohlen zu erkennen. Die Korrelationskoeffizienten zwischen den mittels Wasser, CAT, CAL und Na-Formiat löslichen Nährstoffe über die Böden mit den drei Kohlen sowie den Boden ohne Kohle waren für alle Elemente sehr hoch (r > 0,9). Dies galt sowohl bei der Extraktion nach 24 h als auch nach der 28-tägigen Inkubation.

 Zwar können die Biokohlen zum Teil Nährstoffe speichern, wobei Unterschiede zwischen den Herstellungsverfahren Pyrolyse und hydrothermaler Carbonisierung bestehen. Allerdings war die Nährstoffsorption in allen Kohlen zu gering, als dass ein Einfluss auf die Verfügbarkeit der Nährstoffe im Boden gefunden werden konnte.

Calibrachoa is considered an iron inefficient plant that commonly has problems with iron deficiency. Iron becomes less available to the plant as substrate pH increases. Deficiency is most commonly the result of high substrate pH, rather than undersupply of the nutrient. Monitoring and controlling substrate pH will prevent the majority of nutritional problems during crop production. Avoiding these problems will increase crop quality. The composition of fertilizer can cause substrate pH to decrease or increase and the direction of the shift is controlled primarily by the form of nitrogen. Nitrogen is the most important pH controlling ion because it is the only element required by plants that can be supplied as both a positive cation (ammonium: NH₄⁺) or a negative anion (nitrate: NO₃^-) and accounts for more than half of the nutrient ions taken up by plant roots. Fertilizers high in NH₄⁺ have an acidifying effect and cause substrate pH to decrease and the opposite is true for fertilizers high in NO₃^-. When NH₄⁺ (or other positive cations) is taken up by the plant a positive charge enters the root. Plants must remain electrochemically neutral and thus the root secretes a positively charged H⁺, which reduces the pH (Fig. 2). When NO₃^- (or other negative anions) is absorbed, the root balance the negative charge by absorbing H⁺. As more NO₃^- is absorbed, more H⁺ is removed from the soil solution and the substrate pH increases (Fig. 3). The purpose of this experiment was to determine the ammonium to nitrate ratio that would hold substrate pH constant for Calibrachoa grown with deionized water and tap water containing excessive alkalinity.