Ein vierjähriges Feldexperiment, das an den Ufern des renaturierten Sees Mustijärv in Viljandi, Estland, durchgeführt wurde, hat gezeigt, dass die Rückführung von phosphorreichen Seesedimenten in die Landwirtschaft positive Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion haben könnte.
Erscheinen in Wissenschaft der gesamten Umweltwurde die Studie von der Doktorandin Mina Kiani und der AgriChar-Forschungsgruppe durchgeführt und ist weltweit die erste ihrer Art, die die Umweltaspekte der Wiederverwertung von Seesedimenten für die Landwirtschaft über mehrere Jahre abdeckt. Kiani verteidigt ihre Doktorarbeit am 21. April an der Fakultät für Land- und Forstwirtschaft der Universität Helsinki.
Die Studie zielte darauf ab, eine nachhaltige Lösung zu finden, um den auslaufenden landwirtschaftlichen Phosphor(P)-Kreislauf zu schließen, indem P-reiche Seesedimente wieder der Landwirtschaft zugeführt werden und die Wiederherstellung des eutrophierten Sees durch Sedimententfernung unterstützt wird. Das Experiment umfasste das Ausheben aller 7.500 m3 Sedimente aus dem 1 Hektar großen flachen eutrophen See Mustijärv, der dann als Wachstumsmedium für die Grasproduktion verwendet wurde. Das Sediment wurde auch auf verschiedene essentielle Nährstoffe analysiert, darunter P, Schwefel (S), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Bor (B), Zink (Zn) und Kupfer (Cu).
Die Ergebnisse zeigten, dass Kultursubstrate auf Sedimentbasis den Grasbiomasseertrag unter Feldbedingungen aufrechterhielten, wobei das Sediment reich an organischer Substanz und eine gute Quelle für mehrere essentielle Nährstoffe war. Darüber hinaus versorgte das Sediment die Pflanzen während des vierjährigen Feldversuchs kontinuierlich mit einer moderaten N-Versorgung.
Die Studie untersuchte auch die Umweltauswirkungen verschiedener Sedimentanwendungsmethoden, einschließlich Treibhausgasemissionen, N- und P-Auswaschung, Aggregatstabilität und Bodenbiota. Auf Sedimenten basierende Wachstumsmedien hatten im Vergleich zu Erde eine andere Zusammensetzung der Bakterien- und Pilzgemeinschaften und erhöhten das Risiko der Auswaschung von P und mineralischem N. Die Anwendung von Pflanzenkohle erhöhte die von den Pflanzen aufgenommene N-Menge, reduzierte jedoch die Emissionen oder die Auswaschung nicht wesentlich.
Die Ausbringungsmenge von Sedimenten sollte an die Erfordernisse der Pflanzen angepasst werden, ähnlich wie bei der Ausbringung von Düngemitteln. Dies kann dazu beitragen, das Zurücksickern von Nährstoffen in den See zu minimieren und die Eutrophierung des Sees weiter zu mildern.
Darüber hinaus wurden in diesem Projekt die Veränderungen der P-Dynamik an der Sediment-Wasser-Grenzfläche im renaturierten See während einer zweijährigen Nachbeobachtungszeit untersucht. Theoretisch könnte nach vollständiger Sedimententfernung keine merkliche Sediment-P-Freisetzung auftreten. Dennoch wurde aufgrund eines außergewöhnlich hohen Nährstoffflusses aus dem Einzugsgebiet bald nach der Sedimententfernung ein großer Pool von freisetzbarem P wieder aufgebaut. Besonders große Sedimentmengen, die höchstwahrscheinlich aus der Bachbettreinigung stromaufwärts des Sees stammten, konzentrierten sich in den Sedimentansammlungsbecken, dh tieferen Teilen des Sees, die im Rahmen des Seerenaturierungsprojekts geschaffen wurden. Das regelmäßige Entleeren solcher Sedimentansammlungsbecken kann dazu beitragen, Nährstoffeinträge aus Punktquellen effizient einzuschließen und zukünftige Bemühungen zur Wiederherstellung von Seen zu erleichtern.
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Mina Kiani et al, Recycling eutrophischer Seesedimente zur Grasproduktion: Ein vierjähriges Feldexperiment zu agronomischen und ökologischen Auswirkungen, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.161881