"NH₃-Verluste nach Ausbringung von Gärrückständen aus Biogasanlagen in verschiedenen Fruchtfolgesystemen Schleswig-Holsteins"

Ni, Kang, Dipl.-Geoökol. Dirk Gericke (bis 2009), Dr. Andreas Pacholski, Prof. Dr. Henning Kage

Die Verluste von NH3 nach Ausbringung von Gärrückständen aus der Biogasproduktion, vor allem nach ausschließlicher Fermentation pflanzlicher Substrate (z.B. Energiemais), sind bisher kaum untersucht. Ziel des Vorhabens ist die Quantifizierung der NH3-Verflüchtigung nach Ausbringung von Gärrückständen im Vergleich zu Flüssigmist. Zur Messung der NH3-Ausgasung sollen in Feldversuchen an zwei regionaltypischen Standorten Schleswig-Holsteins (Versuchsbetrieb Karkendamm - Geest / Versuchsgut Hohenschulen - östliches Hügelland) zwei kleinskalige und ein mikrometeorologisches Messverfahren
(s. Beschreibung) eingesetzt werden. Durch begleitende Prozessstudien werden die der NH3-Entgasung zugrunde liegenden Mechanismen näher untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden zur Entwicklung und Parametrisierung von NH3-Emissionsmodellen eingesetzt. Die erarbeiteten Modellmodule sollen in einer zweiten Projektphase mit Modellbausteinen zur Simulation von Boden- und Pflanzenwachstumsprozessen (s. andere Teilprojekte) gekoppelt und für die Berechnung regionaler NH3-Verluste in Schleswig-Holstein herangezogen werden.

Das Hauptaugenmerk liegt auf der Quantifizierung der NH3-Ausgasungsverluste. Hierfür werden drei Messverfahren verwendet.
Ein sehr gut validiertes mikrometerologisches Messverfahren ist das Zinst-Verfahren. Bei dieser Methode werden so genannte "Space-Shuttles" auf der "Zinst-Höhe" frei drehbar, mehrere Stunden installiert. In den "Space-Shuttles" befindet sich Oxalsäure, die das gasförmige Ammoniak aus der Luft auffängt. Mit diesem Verfahren lassen sich die totalen Ammoniakverluste sehr gut bestimmen. Allerdings hat es den Nachteil, dass die Ausgasung zeitlich nicht sehr hoch aufgelöst werden kann.
Um Tagesgänge der Ausgasung aufnehmen zu können, wird daher die Dräger-Methode verwendet. Mit dieser Methode kann man in einer Minute die aktuelle Ausgasung bestimmen und somit die Messintervalle beliebig klein wählen.
Die dritte Methode ist die Standard-Comparison-Methode. Diese Methode wurde gewählt, weil für das gesamte Biogas-Projekt ein landwirtschaftlicher Parzellenaufbau gewählt wurde. Aufgrund der kleinen Flächengröße und der hohen Anzahl der Parzellen kann somit nicht auf die Zinst-Methode zurückgegriffen werden. Bei der Standard-Comparison-Methode werden Sampler mit Schwefelsäure bestückt, die wie die Oxalsäure das Ammoniakgas auffängt. Die Sampler nehmen jedoch das Ammoniak nicht quantitativ auf. Um absolute Werte erhalten zu können, wird eine bekannte Menge an Ammoniakgas durch ein Expositionssystem geleitet. Mit Hilfe dieser gewonnenen Werte kann man dann einen Transferkoeffizienten errechnen, um die absoluten Werte der Sampler nachträglich zu bestimmen.
Neben der Ammoniakausgasung werden zudem die Parameter pH-Wert, Temperatur und Feuchte des Oberbodens bestimmt, um die Mechanismen der Ammoniakausgasung besser verstehen zu können.
Zusätzliche Aufgaben, die im Rahmen des Teilprojekts 3 erledigt werden, sind die Installation und Betreuung zweier Wetterstationen, die alle nötigen Klimaparameter (Lufttemperatur, Globalstrahlung, Niederschlag, Bodentemperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Bodenfeuchte) für alle Projekte bereitstellen. Zudem liegt es in der Hand des Teilprojekts 3, die Standorte hinsichtlich des Bodens mit Hilfe von Bohrstockproben und Profilgruben zu charakterisieren und die Wassergehaltsschwankungen über das Jahr hinweg mit Hilfe von TDR-Messungen zu erfassen.