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Beschreibung
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Die Erfindung betnfft ein neues Verfahren zur Herstellung von Bodenverbesserungsmitteln
durch Kompostieren von Nadelholzrinde und das dabei erhaltene Produkt, das für die
Herstellung gärtnerischer Erdnund zur Bodenverbesserung eingesetzt werden kann;
sie bebifft insbesondere die Herstellung von Bodenverbesserungsmitteln sowie Kultursubstraten
und Humusdünger aus kompostierter Nadelholzrinde, gegebenenfalls unter Zusatz von
Torfen in bestimmten Verhältnissen sowie gegebenenfalls unter Zusatz von Pflanzennährstoffen
anorganischen und organischen Ursprungs, abgestimmt auf die spezifischen NährstoffbedGrfnisse
der Kulturpflanzen.
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Die gebräuchlichsten Düngemittel sind mineralische Nährsalze, welche
die zunehmende Verarmung der Kulturbdden an für das Wachstum erforderlichen Elementen,
wie insbesondere Stickstoff, Phosphor und Kalium, ersetzen sollen.
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Diese anorganischen Düngemittelnährsalze haben jedoch den Nachteil,
daß es mit ihnen nicht möglich ist, die daneben auftretende zunehmende Verarmung
an organischen Substanzen, hier besonders Humus, zu ersetzen.
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Durch Verwendung von Torfen als Bodenverbesserungsmittel ist es zwar
gelungen, diesen Mangel mindestens teilweise zu beheben und den Kulturböden die
erforderlichen organischen Stoffe zuzuführen, Torf hat jedoch den Nachteil, daß
er einerseits nur in begrenzten Mengen zur Verfügung steht und zunehmend teurer
wird, d andererseits sein Gehalt an anorganischen und organischen Nährstoffen verh.ilFnismStk
gering
ist.
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Aus der DE-PS 2 444 979 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dünge-
und Bodenverbesserungsmitteln aus getrocknetem, zerkleinertem und mit Kalk vermischtem
Schwarz torf bekannt, dem Kalk in Form von Löschkalk zugesetzt wird, um dadurch
die Wiederbenetzbarkeit von völlig ausgetrocknetem Torf (die an sich geing ist)
zu verbessern. Das Problem, den Kulturböden neben anorganischen Nährstoffen auch
organische Nährstoffe in ausreichender Menge zuzuführen, wird dadurch jedoch nicht
löst.
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Wegen der zunehmenden Verknappung wenig zersetzter Torfe ist man neuerdings
gezwungen, Torfe aus immer tieferen Abbauschichten mit fortschreitender Humifizierung
zu verwenden, die deutlich höhere Raumgewichte aufweisen und deren Transportkosten
daher wesentlich höher sind (vgl.
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"Hydrokultur und Torfkultur", F. Penningsfeld/P. Kurzmann, Ulmer-Verlag,
Stuttgart, 1966, Seiten 95 bis 97).
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Andererseits verrotten jährlich große Mengen an organischen Abfallstoffen,
nämlich Schälrinde, ohne daß diese - trotz ihres hohen Gehaltes an organischer Masse
und natürlichen Nährstoffen - bisher wirksam für die Bodenverbesserung eingesetzt
werden können. So fallen in der BRD 3 jährlich etwa 2,5 Millionen m Schälrinde an,
die nur zu einem geringen Teil wirtschaftlich verwendet wird (beispielsweise in
der Ziegelbrennereis zur Verfeuerung und zur Verarbeitung zu Flachpreßplatten, neuerdings
auch als Miilchmaterial im Landschaftsbau), die jedoch zum größten
Teil
auf Deponien wandert, wo der Rohstoff Rinde nutzlos lagert.
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Der Einsatz als Bodenverbesserungsmittel hat sich bisher nicht durchgesetzt,
weil die Rinde wuchshemmende Eigenschaften hat. Zwar ließen sich letztere durch
langfristige Kompostierung (über Jahre) oder mit hohen Erdzusätzen beseitigen, der
dabei Swonnene Kompost ist jedoch sehr teuer, so daß sich eine verbreitete Anwendung
bisher nicht durchsetzen konnte.
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Aus der FR-PS 2 123 042 und FR-PS 2 224 421 sind Verfahren zur Kompostierung
von zerkleinerter oder gemahlener Rinde bekannt, mit deren 1-lilfe eine weitgehende
Humifizierung der Rinde erreicht werden soll. Zu diesem Zweck werden bei diesen
bekannten Verfahren Kalk und bestimmte Stickstoffverbindungen, wie z.B. schwefelsaures
Ammoniak, Harnstoff, Kalkstickstoff und dgl., zugesetzt.
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Aus der DE-PS 2 651 171 ist ein Verfahren zum Kompostieren von zerkleinerter
oder gemahlener Rinde unter Mitverwendung von Kalk bekannt, bei dem die Rinde mit
einer Lösung von Calciumnitrat, einem Kupfersalz und Calciumhydroxid intensiv bewtzt
und anschließend einige Tage kompostiert wird. Mit diesem Verfahren sollen die wuchshemmenden
Eigenschaften der Rinde beseitigt werden.
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Ähnliche Verfahren sind aus "Der deutsche Gartenbau (DDR)" 18, 186
bis 187 (1971), und aus "Zierpflanzenbau", Nr. 2, Seiten 66 und 67 (19.£.1977),
bekannt.
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Mit Hilfe dieser bekannLen Verfahren ist es zwar gelungen, die vorteilhaften
physikalischen Eigenschaften von Rinde gegenüber Torf (langsamere Zersetzung im
Boden und höhere physikalische Strukturstabilität) besser als bisher für die Herstellung
von Bodenverbesserungsmitteln auszunutzen und die Herstellung von Bodenverbesserungsmitteln
wirtschaftlicher und unabhängiger von den natürlichen Torfvorräten zu machen, die
dabei erhaltenen Bodenverbesserungsmittel haben jedoch den Nachteil, bei zu niedrig
bemessener Stickstoffzugabe während der Kulturführung Stickstoffmangel zu zeigen
(N-Fixierung) oder bei Zugabe von Kalksalpeter den Gesamtsalzgehalt ungünstig zu
beeinflussen, wie die folgende Tabelle zeigt: Stickstoffzugabe und Einfluß auf den
Salzgehalt Stickstoffzugabe Saehalt (gil) Zu Beginn der Am Ende der Komposierung
Kompostierung 1 kg N als Kalksalpeter 7,26 5,88 1 kg N als Ammoniumhydro- 2,01 0,95
gencarbonat 2 kg " 3,84 1,08 Stickstoffzugabe Kohlenstoff:Stickstoff-Verhältnis
Zu Beginn der Am Ende der Kompostierung Kompostierung 1 kg N als Kalksalpeter 50:1
59:1 1 kg N als Ammoniumhydro- 58:1 45:1 gencarbona t 2 kg N " 50:1 37:1 Aufgabe
der Erfindung war es daher, das Kompostieren von
Rinde dahingehend
zu verbessern, daß das für das Pflanzenwachstum wichtige Kohlenstoff: Stickstofferhältnis
möglichst eingeengt wird, bei gleichzeitig niedrigem Salzgehalt des Endproduktes.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst
werden kann, daß in einem Verfahren zur Herstellung von Bodenverbesserungsmitteln
durch Kompostieren von Rinde frische Nadelholzrinde verwendet wird, die nach dem
Mahlen bis zurErzielung einer Körnung von 0 bis 18 mm mit 1 bis 2 kg Reinstickstoff
in Form von Ammoniumhydrogencarbonat (NH42iC03) auf 1000 1(1 m ) Frischrinde unter
Zusatz von 70 bis 80 Gew.-% Wasser homogen gemischt und anschließend auf an sich
bekannte Weise kompostiert wird.
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Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in Nadelholzrinde
vorhandenen wuchshemmenden Stoffe sowie die mikrobiell sehr leicht verfügbaren Bestandteile
abgebaut, gleichzeitig werden wertvolle liuminstoffe, insbesondere echte Huminsäuren,
speziell Grauhuminsäuren mit höherem Molekulargewicht, stärkerer innerer Vernetzung,
hohem StickstoffgehalL und geringer Löslichkeit, auf gebaut. Diese huminchemische
Veränderung während der Kompostierung läßt sich an der Schwärzung des Materials
und an seiner porösen, krümeligen Struktur verfolgen.
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Dadurch daß erfindungsgemäß Ammoniumhydrogencarbonat als Stickstoffträger
verwendet wird, wird die normalerweise auftretende N-Fixierung aufgehoben und das
gewonnene Endprodukt
kann bedenkenlos als Kompost im Pflanzenbau
oder als Ausgangsmaterial mit oder ohne Torfzusatz als Kultursubstrat verwendet
werden. Das erfindungsgemSß verwendete Ammoniumhydrogencarbonat bildet Humate, bewirkt
eine schnelle Benetzbarkeit bei der Austrocknung (lufttrockenes Material benetzt
sich in Sekunden), führt zu einer schnellen Erhitzung auf über 700C (8 Tage) während
der Kompostierung und wird im Gegensatz zu Harnstoff schneller, im Gegensatz zu
Kalksalpeter bakteriell verwertet, wobei bis zu 50 % des zugegebenen Stickstoffs
organisch gebunden sind und der Rest pflanzenverfügbar zur Verfügung steht. Dadurch
erübrigt sich auch die Beimischung von Langzeit-N-Formen sind auch die bisher erforderliche
Kalkzugabe zur Erhöhung des pH-Wertes kann entfallen. Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen
Verwendung von Ammoniumhydrogencarbonat liegt nämlich der pH-Wert bei Beginn des
Verfahrens über 8, am Ende bei 5,5, wobei während des Kompostierungsprozesses die
natürlichen Phosphat- und Kaliumgehalte der Nadelholzrinde mineralisiert und in
für Pflanzen aufnehmbare Formen umgebaut werden. Bei Zugabe von Arnmoniumhydtogencarbonat
beginnt bereits nach 6 Wochen die Nitratbildung, die sich später kontinuierlich
erhöht, während Ammonium stetig abnimmt.
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Das kompostierte Material kann nach 6 bis 8 Wochen als gebrauchsfertig
eingesetzt werden. Pflanzenversuche an verschiedenen Versuchsanstalten haben gezeigt,
daß das erfindungsgemäß behandelte Material (R-Reihe in Heidelberg) keinerlei Nachteile
gegenüber herkömmlichen Substraten aufweist.
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Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Material riecht
nach frischer Walderde, hat eine dunkle Färbung, besitzt eine gute Wasseraufnahmefähigkeit
(62 % bei pF 0,6), alles Eigenschaften, die mit Kalksalpeter als Stickstoffträger
in diesem Zeitraum nicht zu erreichen sind. Die in der Rinde ohnehin vorhandenen
Bakterien brauchen, um ihr eigenes Körpereiweiß aufzubauen, Stickstoff, wobei Ammoniak
wesentlich besser als Salpeter umgebaut wird, wie die folgende Tabelle zeigt: N-Umsetzung
1. Woche 10. Woche Kalksalpeter 100 % 75 % Ammoniumhydrogencarbonat 100 % 50 % Ähnlich
verläuft der Kohlenstoffabbau (siehe C:N-Verhältnis in der Tabelle weiter oben).
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Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Kompost führt,
wie Keimversuche mit Lolium perenne gezeigt haben, zu keinerlei Wuchshemmung bzw.
Keimverzögerung gegenüber TKS 1 als Testsubstrat. Auch der bisher als wesentlicher
Bestandteil für die erfolgreiche Durchführung eines Rotteprozesses erforderliche
Kalk braucht bei Durchführung des erfindungsgemäßen Vefahrens nicht zugegeben zu
werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Nadelholzrinde
Fichten-, Tannen- und/oder Kiefernrinde verwendet.
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Gemäß einer weiteren bwvorzugten Ausgestaltung wird die
kompostierte
Nadelholzrinde mit etwa 25 bis etwa 50 Vol.-% Torf zur Verbesserung der Wasserhaltung,
gegebenenfalls unter Zusatz von Pflanzennährstoffen mineralischen oder organischen
Usprungs zur Förderung des Pflanzenwachstums, angereichert. Dabei erfolgt die Anreicherung
bevorzugt in der Weise, daß in dem Endprodukt für empfindliche Kulturen 60 bis 120
mg N, 60 bis 120 mg P205 80 bis 160 mg K20, für verträgliche Kulturen 180 mg N,
180 mg P205, 240 mg K2 0, für bedürftige Kulturen 360 mg N, 360 mg P205, 3 480 mg
K20 (circa-Werte in mg/l oder g/m ) enthalten sind (vgl. 'IHydrokultur und Torfkultur"*
F. Penningsfeld/P.
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Kurzmann, Ulmer-Verlag, Stuttgart 1966, Seiten 109 bis llo) .
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Die Verbesserung der Wasserhaltung der kompostierten Nadelholzrinde
bei Zugabe von etwa 25 bis etwa 50 Vol.-% Torf ergibt sich aus der folgendenTabelle:
Wassergehalt in Vol.-% bei pF 0,6 RK erfindungsgemäßes Verfahren 8/2 7/3 6/4 5/5
Torf (H6-H10) 62 77 81 84 82 90 RK = Rindenkompost Bei einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung wird die Rinde mit 1S Vol.-% Torf (H6 bis H10) unter Zusatz von Pflanzennährstoffen
mineralischen oder organischen Ursprungs zur Förderung des Pflaiizenwachstums angereichert.
Dabei erfolgt die Anreicherung bevorzugt in der Weise, daß in dem Endprodukt Gesamtstickstoff
(N), Gesamtphosphat (P205) und wasserlösliches Kaliumoxid (K20) im Gewichtsverhältnis
1:1:1,5
bzw. 2:1:1,5 bzw. 4:1:1,5, bezogen auf das Frischgewicht, enthalten sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf technisch einfache Weise
durchführen, ohne daß große technische Investitionen erforderlich sind.
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Die als Ausgangsmaterial eingesetzte frische Nadelholzrinde wird gemahlen
und beispielsweise mittels Schüttelsiebvorrichtungen zur Erzielung einer Körnung
von 0 bis 18 mm fraktioniert. Die erfindungsgemäß vorgesehene Stickstoffmenge in
Form von Ammoniumhydrogencarbonat wird mittels einer Dosiereinrichtung der gemahlenen
Rinde auf Band zugesetzt und anschließend wird das Ganze in einer rotierenden Trommel
unter Wasserzugabe bis zur Erzielung eines Wassergehaltes von 70 bis 80 Gew.-% homogen
gemischt.
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Das Mischgut wird zu Mieten aufgesetzt. Bei Tempraturen über 70°C
wird umgesetzt, um durch Luftzufuhr aerobe Bedingungen zu schaffen. Ein häufigeres
Umsetzen beschleunigt den Rotteprozess. Bei Temperaturen zwischen 45 und 500C erreicht
die bakterielle Tätigkeit ihr Optimum. Nach dem Absinken der Temperatur der Mischung
auf 30 bis 350C kann davon ausgegangen werden, daß die wachstumshemmenden Stoffe
nunmehr abgebaut sind. Nach Erreichen einer Temperatur von 20 bis 300C kann das
Endprodukt, d.h. der Rindenkompost, unmittelbar als Bodenverbesserungsmittel oder
als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Substraten oder Humus-Düngemitteln
verwendet werden. Sein Wassergehalt beträgt zu diesem Zeitpunkt, d.h. nach abgeschlossener
Verrottese, etwa 40 bis etwa 50 %.
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Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Endprodukt kann
nach dem Vermischen mit Torf in den oben angegebenen Mengenverhältnissen, gegebenenfalls
unter Zusatz von Nährstoffen anorganischen oder organischen Ursprungs, preisgünstiger
als Torf auf dem Markt angeboten werden.
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Dies ist wesentlich bei Kulturen im Zierpflanzenbau und im Baums chulbere
ich sowie im Landschaftsbau. Außerdem ist das erfindungsgemäß hergestellte Material
transportgünstig aufgrund seines günstigen Frischvolumengewichtes 3 von 350 bis
450 kg/m3.
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Entsprechende Versuche haben bestätigt, daß mit dem erfindungsgemäß
hergestellten Produkt bessere Wachstumsergebnisse erzielt werden als mit herkömmlichen
Substraten auf Torfbasis, wobei sich Produkte aus 25 Vol.-% Rindenkompost und 75
Vol.-70 Torf sowie 50 Vol.-% Rindenkompost und 50 Vol.-% Torf bei entsprechender
Nährstoffbevorratung als besonders günstig erwiesen haben.
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Bei weiten Transportwegen kann der Wassergehalt des Mischgutes stark
herabgesetzt werden, weil - bedingt durch den erfindungsgemäß unter Verwendung von
Ammoniumhydrogencarbonat durchgeführten Kompostierungsprozess - auch im lufttrockenen
Zustand eine rasche Wiederbenetzung gewährleistet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber den bisher bekannten
vergleichbaren Verfahren den Vorteil, daß cer in großen Mengen verfügbare Rohstoff
Nadelholzrinde einer sinnvollen volkswirtschaftlichen Verwertung- zugeführt
wird,
daß dadurch die heimischen Torfvorkommen geschont werden, daß dem Gartenbau wichtige
Kultursubstrate zur Verfügung gestellt werden, die insbesondere bei weiterer Torfverteuerung
große Bedeutung erlangen werden, und daß der erfindungsgemäß herstellbare Rindenkompost
als Humusdünger zur nachhaltigen Verbeserung von Kulturflächen, insbesondere im
Landschaftsbau und bei Sonderkulturenals besonders strukturstabiler Humus eingesetzt
werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines praktischen Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Beispiel Uber einen Zeitraum von 20 Wochen wurde ein Großkompostierungsversuch
unter natürlichen Verhaltnissen durchgeführt. Die Untersuchungen wurden durchgeführt
vom Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung an der Fachhochschule Weihenstephan
unter Anwendung der vom Verein Landwirtschaftlicher Forschungs- und Untersuchungsanstalten
vorgeschlagenen Untersuchungsmethoden. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der
beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt. Die angegebenen verschiedenfarbigen
Kurven haben die folgenden Bedeutungen: Temperaturverlauf (rote Kurve) Beim Mischen
des Rindenmaterials mit 6 kg Ammoniumhydrogencarbonat (17,5 % N) ro 1000 Liter Frischrinde
wird
eine Temperatur von 20 C bei einem Wassergehalt von 70 % festgestellt.
Bereits nach 1 Woche erfolgt ein Temperaturanstieg auf 65 C, wobei erstmalig umgesetzt
wird.
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Ein weiteres wöchentliches Umsetzen erfolgt bis einschl.
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5. Woche, wobei Temperaturen von 70°C erreicht werden.
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Ab der 5. Woche geht die Temperatur zurück. In der 8.
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Woche werden 450C gemessen. Ab der 12. Woche tritt nach dem Umsetzen
keine Temperaturverschiebung mehr ein. Daraufhin wird die Messung eingestellt.
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Die Mef3werte werden im Kern der Miete ermittelt.
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Stickstoffdynamik (grüne, gelbe und braune Kurve) pflanzenverfügbarer
Stickstoff N<Summe aus NH4-N und NO3-N Bei Beginn des Rotteprozesses (A) ergibt
sich ein N-Wert von 850 mg/1, wobei der NH4-N (Ammonium) 100 % darstellt, der N03-N
(Nitrat) O % zeigt.
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Bis zur 6./8. Woche nimmt der N-Anteil auf die Hälfte ab (durchschnittlich
420 mg/l), wobei Ammonium und Nitrat je zur hälfte vertreten sind. Eine Umsetzung
von Ammonium zu Nitrat beginnt ab der 6. Woche. Der Abbau setzt sich bis zum Ende
des Kompostierungszeitraums (20. Woche) fort und zeigt hier ganz deutlich, daß N
mit NO3-N einen Wert darstellt (gelb/grün)* Das Absinken des N-Gehaltes in der 20.
Woche auf durchschnittlich 250 mg N besagt, daß 2/3 des Anfanggehaltes organisch
gebunden sind, denn der GesamtiN-Gehalt in % hat sich vom Anfang bis Ende nicht
wesentlich verändert.
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pH-Wert (schwarze Kurve) Der pH-Wert liegt zu Beginn (A) nahe bei
7,5 und steigt bei N-Anhebung mit 2 kg auf 8,5.
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Da dieser Wert für eine Kulturführung in Substraten mit hoher organischer
Substanz zu hoch liegt, müßte, wenn dies nicht im Laufe der Rotte zur Absenkung
führen würde, mit Säure eine Senkung herbeigeführt werden.
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Bei der Umsetzung von Ammoniumionen zu Nitrationen (NH -4 N --->
N03-N) wird der pH-Wert gesenkt. Der Optimalwert liegt bei pH 5,5.
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Da der pH-Wert in der 20. Woche den Minimumwert erreicht hat, ist
bei der Weiterverarbeitung ein N-Dünger auf Ammoniakbasis einzusetzen. Wird das
Produkt aber für bestimmte Pflanzenkulturen verwendet, liegt dieser Wert optimal.
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Je nach Zeitspanne erhält man den für die einzelnen Kulturpflanzen
giinstigstell pii-Ausgangswert. I)iese Variation ist für die Weiterverarbeitung
günstig.
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Salzgehalt (blaue . Kurve) Der Salzgehalt wird nach der Leitfähigkeit
gemessen. Bei starker Nitratbildung oder bei Aufdüngung mit Nitrat steigt der Salzgehalt
stark an. Es sind daher N-Formen zu wählen, die langsam Nitrat bilden (Ammoniumhydrogencarbonat).
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Der N-Anteil, der von Bakterien selbst gebraucht wird, auch organisch
gebundener Stickstoff, erscheint hier nicht. Der Gesamtsalzgehalt liegt in der 6./8.
Woche am untersten Wert 0,5 g/l, in der 20. Woche bei 1,4 g/l.
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Gemessen an der Gesamtmenge der Nährstoffe in der 20.
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Woche mit 250 mgN, 80 mg P205, 300 mg K20, 100 mg MgOfi liegt der
Salzgehalt sehr niedrig.
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Bei Torfsubstraten mit Nährstoffen dieser Quersumme liegt der Salzgehalt
bei durchschnittlich 2 g/l.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß ausgehend von wertbestimmenden
Bestandteilen, bei Woche 6/8 das Optimum erreicht ist. Ab diesem Zeitraum tritt
bei der Rotte eine träge Phase ein. Vom Anfang bis zur 6. Woche kann man den typischen
Harzgeruch wahrnehmen, wobei später das Material mehr und mehr erdig riecht.
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Wirtschaftlich gesehen ist eine Rotte über 20 Wochen nicht zu vertreten,
weil das Volumen abnimmt und große Lagerflächen nötig wären. Die Phosphat-, Kalium-
und Magnesiumgehalte bleiben von Anfang bis Ende ziemlich konstant.