Torf

Torfe entstehen durch Akkumulation von Pflanzenresten in Mooren, die aufgrund der herrschenden nassen Bedingungen bei gleichzeitigem Luftmangel von Mikroorganismen nur unvollständig zersetzt werden. In Mooren nimmt der Sauerstoffgehalt mit zunehmender Tiefe ab; Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff reichern sich an und der Zersetzungsgrad des Torfes nimmt zu(3) .

Voraussetzung für die Moorbildung ist eine positive Wasserbilanz. Demnach müssen Niederschlag und Zufluss bei Moorbildung und -wachstum den Wasserabfluss, die Wasserspeicherung und -verdunstung ausgleichen können beziehungsweise höher sein(4) . NAUCKE(3) nennt einen bis fast zur Oberfläche reichenden Wasserspiegel als entscheidende Voraussetzung für das Wachstum eines Moores. Menge und Art der im Wasser gelösten Nährstoffe und Kalk sind entscheidend für die Ausbildung bestimmter Moortypen. In Abhängigkeit vom Klima, von der Hydrologie, den Oberflächenformen der Landschaft, der eiszeitlichen Geologie sowie dem Nährstoffgehalt des Grund- und Niederschlagwassers haben sich weltweit eine Vielzahl von Moortypen entwickelt, die bei KAULE & GÖTTLICH(5) sowie EGGELSMANN(4) ausführlich beschrieben sind.

Aus gartenbaulicher Sicht ist es wichtig zu wissen, dass man aufgrund der zuvor genannten Gegebenheiten zwei Haupttypen von Mooren unterscheidet: Hochmoor und Niedermoor. Sogenannte Übergangsmoore stellen typologisch einen Übergang zwischen Hoch- und Niedermoor dar, in dem die ökologischen Bedingungen der beiden Hauptmoortypen ineinander übergehen. Bei Übergangsmooren kann eine Hoch- oder Niedermoorvegetation dominieren, weshalb man von hoch- oder niedermoorartigem Übergangsmoor spricht. Die Differenzierung zwischen Hoch- und Niedermoor hat nichts mit der geographischen Lage zu tun, sondern mit der unterschiedlichen Wasserversorgung dieser beiden Moortypen. Nachfolgend wird auf beide Moor- und Torftypen eingegangen, wobei unser Augenmerk aufgrund seiner gartenbaulichen Bedeutung dem Hochmoortorf gilt.

Eine Zweigliederung des Hochmoorprofils in stark und schwach zersetzten Torf ist häufig zu erkennen. Dem Gärtner sind die Bezeichnungen ‚Weißtorf‘ für schwach zersetzten Torf und ‚Schwarztorf‘ für stark zersetzten Torf geläufig. Diese Begriffe kommen aus dem Sprachgebrauch der früheren Torfstecher im nordwestdeutschen Raum(6) . Der frisch gestochene stark zersetzte Torf bekommt an der Luft eine dunkelbraune bis schwarze Farbe, der wenig zersetzte Torf ist dann hell- bis mittelbraun.

Die Torfzersetzung oder Vertorfung beinhaltet komplexe nebeneinander ablaufende Vorgänge der Humifizierung und Mineralisierung(7) (8) . Bei der Mineralisierung wird organisches Material in einfache anorganische Substanzen umgewandelt, wobei die organische Substanz verschwindet und zuvor von den Pflanzen aufgenommene Nährsalze wieder frei werden. Als Humifizierung bezeichnet man die Vorgänge, durch die organisches Material in hell- oder dunkelbraun bis schwarz gefärbte Huminstoffe umgewandelt werden – in der Regel unter Verlust der ursprünglichen Zell- oder Gewebestrukturen(8) . Davon abgeleitet ist die Bezeichnung Humifizierungs- oder Zersetzungsgrad. Der Zersetzungsgrad von Torf ist aus substrattechnischer Sicht deshalb wichtig, weil er die chemischen, biologischen und vor allem physikalischen Substrateigenschaften mitprägt beziehungsweise den Einsatzbereich des jeweiligen Torfes mitbestimmt. Der deutsche Gesetzgeber verlangt die Angabe des Humositätsgrades (H) in der Kennzeichnung von Kultursubstraten und Blumenerden, sofern sie Torf enthalten. Die nach VON POST(9) aufgestellte Skala für den Grad der Zersetzung an moorfrischen Proben gilt noch heute.

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Humositätsgrade (H)

(9) ergänzt

Im Gegensatz zum Substrathersteller hat der Gärtner kaum die Möglichkeit, moorfrische Proben entsprechend der Von-Post-Skala zu beurteilen. Mit etwas Routine kann aber eine visuelle Beurteilung des H-Grades an getrockneten Torfen durchgeführt werden.

Vergrößerte Darstellung von: Visuelle Beurteilung des Zersetzungsgrades getrockneter Torfe nach DIN 11540

Visuelle Beurteilung des Zersetzungsgrades getrockneter Torfe nach DIN 11540

(1)

Niedermoore sind minerotroph, d. h., ihr Wasserkörper steht unter Einfluss von mineralhaltigem Grund- oder Oberflächenwasser; sie entstehen vorwiegend durch Verlandung oder Versumpfung eutropher Gewässer(2) . Die Oberfläche eines Niedermoores folgt derjenigen des Grundwassers und ist daher mehr oder weniger horizontal – daher der Name ‚Niedermoor‘. Durch die zum Teil hohen Nährstoff- und Kalkgehalte bei stark saurem bis schwach alkalischem Milieu ist die Niedermoorvegetation artenreich und üppig. Die wichtigsten Torftypen der Niedermoore sind Seggen- (Carex spp.), Schilf- (Phragmites spp.) und Bruchwaldtorfe (vor allem Salix spp. und Alnus spp.). Zur torfbildenden Vegetation der Niedermoore können ferner eine Vielzahl anderer Pflanzenarten gehören, auch Sphagnum-Arten.

Vergrößerte Darstellung von: Schematische Darstellung eines intakten Niedermoores

Schematische Darstellung eines intakten Niedermoores

(10)

Für Niedermoortorfe sind meist schwankende pH-Werte, mehr oder weniger hohe Nährstoffgehalte und eine heterogene Zusammensetzung typisch. Die Verwendung von Niedermoortorfen für gartenbauliche Zwecke ist in manchen Ländern üblich, so in Polen, dem Vereinigten Königreich und China. Sogar in den Niederlanden werden einige Tausend m³ Niedermoortorf für die Produktion von Blumenerden eingesetzt. Die folgende Tabelle zeigt die wesentlichen Unterschiede zwischen Niedermooren und Hochmooren und den in ihnen gebildeten Torfen auf.

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Wesentliche Unterschiede zwischen Hoch- und Niedermooren und deren Torfen

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Als Übergangsmoore werden Moore bezeichnet, die einen Übergang zwischen Nieder- und Hochmoor darstellen. Im Übergangsmoor gehen die ökologischen Bedingungen der beiden Hauptmoortypen ineinander über, was insbesondere die Moorvegetation betrifft. Übergangsmoore entstehen am Grundwasserspiegel oder unter wechselndem Wasserstand. Es überwiegen teils hoch- oder niedermoortypische Pflanzen, wobei man zwischen niedermoorartigem und hochmoorartigem Übergangsmoor unterscheidet. Die organische Substanz von Übergangsmoortorfen ist in der Regel niedriger und der Aschegehalt höher als in Hochmoortorfen.

Der Hauptunterschied zu Niedermooren ist, dass Hochmoore ausschließlich von atmosphärischen Niederschlägen mit den darin enthaltenen Flugstäuben und Nährstoffen gespeist werden, weshalb sie auch Regenwassermoore oder ombrotrophe Moore genannt werden. Hochmoore wachsen auf der Basis ihres eigenen Wasserhaushaltes unabhängig von der Geländeform in Gebieten mit positiver Wasserbilanz oberhalb des Grundwasserspiegels. Konträr zu den flachen Niedermooren können sich Hochmoore, bedingt durch das Wachstum der Torfmoose, uhrglasförmig meterhoch über dem Untergrund aufwölben, daher die Bezeichnung ‚Hochmoor‘(2) .

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Schematische Darstellung eines intakten Hochmoores

(10)

Hochmoore sind häufig auf Niedermooren entstanden. Andererseits konnte sich über oberflächennahen Bodenverdichtungen, wie z. B. Ortsteinschichten, Niederschlagswasser stauen, in dem sich Moose und andere Pflanzen ansiedelten – es bildeten sich sogenannte ‚wurzelechte‘ Hochmoore(2) .

Auf Hochmooren herrschen extreme Standortbedingungen wie starke Temperaturschwankungen aufgrund der wärmeisolierenden Torfschicht und Pflanzendecke, niedrige pH-Werte und sehr geringe Gehalte an mineralischen Nährstoffen. Nur anspruchslose Pflanzenarten können bei diesen Bedingungen gedeihen, weshalb die Liste der in Hochmooren lebenden und torfbildenden Arten sehr begrenzt ist. Neben der Moosgattung Sphagnum, Haupttorfbildner der Hochmoore, gibt es einige andere Arten, die üblicherweise nicht auf derart extremen Standorten leben, die aber im Hochmoor noch existieren können.

Im Allgemeinen spielen im Hochmoortorf neben den Resten der Torfmoose die leicht erkennbaren Blattscheidenreste von Eriophorum vaginatum (Scheidiges Wollgras) eine nennenswerte Rolle; diese bilden die sogenannten Torffasern. Je nach Torfherkunft können unterschiedliche Mengen an Torffasern enthalten sein, die manchen Substraten zur Verbesserung der Luftkapazität zugegeben werden, etwa Containersubstraten. Auch verholzte Reste von Erica oder Calluna sind in manchen Torfherkünften häufig zu finden. Sie stören im Substrat aber nur dann, wenn sie z. B. für Aussaaten in Multizellenplatten nicht ausreichend abgesiebt wurden oder solche Reste in großen Mengen im Torf vorkommen. Moorholzstücke kommen je nach Entstehungsort des Torfes kaum bis häufig vor und werden aus dem Torf herausgesiebt. In den holzreichen Mooren Kanadas beispielsweise kommen bis zu 10-15 % (v/v) Holz im Torf vor. Größere Moorholzstücke können die maschinelle Verarbeitung des Torfes im Gartenbaubetrieb, etwa in Topfmaschinen, stören.

Torfmoose als Haupttorfbildner von Hochmoortorf

Die häufigsten Pflanzenreste der Hochmoore sind die der verschiedenen Sphagnum-Arten. Diese Torfmoose, auch Bleichmoose genannt, bestimmen wesentlich die physikalischen Eigenschaften von Substraten. Torfmoose sind unscheinbare Pflänzchen, die weder Wurzeln noch ein echtes Gefäßsystem haben(2) . Sie bestehen aus Stämmchen mit abstehenden Ästchen und Astblättern sowie den Köpfchen. Nur das Köpfchen des Torfmooses wächst, nach unten hin stirbt die Pflanze ab und vertorft. Ihre Ernährung ist unabhängig vom abgestorbenen unteren Teil. Aus gartenbaulicher Sicht wichtig sind die rippenlosen Blättchen, die aus zwei Zelltypen bestehen(8) . Ihre Hyalinzellen (Wasserzellen) liegen zwischen einem Netz schmaler Chlorophyllzellen. Je weniger der Torf zersetzt ist, desto besser lässt sich die Zellenstruktur mit einer Lupe oder einem Mikroskop erkennen. Hyalinzellen sind mit sogenannten Spangen ausgesteift, wodurch bei Wassermangel ein Zusammenbrechen der Zellen verhindert wird. In trockenem Zustand sind Hyalinzellen mit Luft gefüllt. Je nach Art können Torfmoose über das 20-Fache ihres Trockengewichts an Wasser aufnehmen. Dem Torf bleibt diese Eigenschaft größtenteils erhalten, jedoch mit zunehmendem Zersetzungsgrad weniger stark. Wasser- und Luftkapazität von Torf werden somit auch durch die botanische Zusammensetzung des Torfes geprägt.

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Torfmoos (Sphagnum spp.) ̶ Haupttorfbildner von Hochmoortorf und Grundlage der meisten Kultursubstrate und Blumenerden

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Die Membran der Hyalinzellen ermöglicht dem Torfmoos einen echten Ionenaustausch mit dem umgebenden Medium. Durch Kationenaustausch wird die Aufnahme von Mineralstoffen ermöglicht(12) (13) . BREHM(14) führt aus, dass in den Zellwänden lokalisierte Kationenaustauscher die durch Niederschläge zugeführten Kationen binden und dafür eine entsprechende Menge Wasserstoffionen abgeben. Dieser Kationenaustausch ist bei Sphagnum-Arten sehr stark ausgeprägt. Hochmoortorfmoose säuern dadurch ihre eigene Umgebung an und schaffen ein Milieu, das sie selbst zwar ertragen können, das für andere Pflanzenarten aber kaum eine Überlebenschance bietet. Kationenaustausch ist somit die Ursache für den extrem niedrigen pH-Wert in Hochmooren und von Hochmoortorfen.
Das Torfmooswachstum hängt von der Sphagnum-Art und von der Wasserversorgung ab. Mittelwerte für den Jahreszuwachs gibt OVERBECK(2) für S. magellanicum mit 3,5 cm und für S. cuspidatum mit 30,0 cm an. Diese Kenntnis ist z. B. wichtig bei der Kultur von Torfmoosen (Sphagnum Farming) zur Ernte und Verwendung in Substraten.

Torf ist nicht gleich Torf. Gemäß DIN 4047-4(15) werden Torfe entsprechend ihrer bodenkundlichen Torfartengruppe in Niedermoortorf, Hochmoortorf und Übergangsmoortorf eingeteilt und können entsprechend ihrem überwiegenden Pflanzengehalt, also nach ihrer Torfarteneinheit, eingeordnet werden in:

• Moostorf: geschätzter Anteil an Moosresten (Sphagnum-Arten oder Laubmoosarten, insbesondere Polystrichum strictum oder Aulacomnium palustre) über 50 % (v/v) und an Resten von Holz- und Zwergstrauchgewächsen unter 15 % (v/v)
• Kräutertorf: geschätzter Anteil an krautigen Pflanzenresten über 50 % (v/v) und an Resten von Holz- und Zwergstrauchgewächsen unter 15 % (v/v)
• Holztorf: geschätzter Anteil an Resten von Holzgewächsen über 15 % (v/v)
• Reisertorf: geschätzter Anteil an Resten von Zwergstrauchgewächsen über 15 % (v/v)
• amorphen Torf, der keine makroskopisch erkennbaren Pflanzenteile aufweist

Eine noch detailliertere Unterteilung machen MEIER-UHLHERR et al.(16) . Sie beschreiben sehr genau folgende Torfartengruppen:

• Torfmoostorf (Bleichmoostorf, Sphagnumtorf)
• Braunmoostorf (Laubmoostorf, Byralestorf)
• Grobseggentorf (Radizellentorf, Magnocarextorf)
• Feinseggentorf (Radizellentorf, Parvocarextorf)
• Schilftorf (Phragmitestorf)
• Schneidentorf (Cladiumtorf)
• Wollgrastorf (Eriophorumtorf)
• Blasenbinsentorf (Beisentorf, Scheuchzeriatorf)
• Schachtelhalmtorf (Equisetumtorf)
• Salzwiesentorf (Salzweidentorf, Juncustorf)
• Erlenbruchtorf (Alnustorf)
• Birkenbruchtorf (Betulatorf)
• Kiefernbruchtorf (Pinustorf)
• Reisertorf (Ericaceentorf)

Der oben genannte Torfmoostorf besteht überwiegend oder vollständig aus Resten von Moospflanzen der Gattung Sphagnum. Auf der Basis vieler makro- und mikroskopischer Untersuchungen ist bekannt, dass Torfmoostorf, der für die Substratherstellung verwendet wird, fast ausnahmslos Anteile anderer vertorfter Pflanzenarten enthält, mal mehr, mal weniger.

Eine Torfgewinnungsfläche kann eine Größe von wenigen bis vielen Hektar haben. Zu den Abtorfungsvorbereitungen gehören die Moorerkundung, seine Kartierung und die Erstellung eines Abbauplanes(6) sowie die Planung der Folgenutzung der Abbaufläche. Bedingung für die mechanische Torfgewinnung ist die sorgfältige Vorbereitung der Torfgewinnungsfläche. Hierzu wird bei landwirtschaftlich vorgenutzten Flächen (nur auf solchen Flächen findet in Deutschland Torfabbau statt) die Kulturschicht abgeräumt. Trägt ein Moor noch seine natürliche Vegetation (das ist in Kanada die Ausgangssituation), so muss diese vor der Torfgewinnung entfernt werden. Anschließend wird die zeitaufwendige Vorentwässerung der Fläche eingeleitet. Mit Planiermaschinen wird die Oberfläche der Torflagerstätte eingeebnet und ein Dränagesystem in den Torfkörper verlegt. Zur späteren Abfuhr des Torfes müssen Gleiswege angelegt werden. Bis der erste Torf, der oben anstehende Weißtorf, gewonnen werden kann, vergehen mehrere Jahre der Entwässerung. Zu diesem Zeitpunkt hat der Torf immer noch einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 90 % (m/m), d. h., 1 m³ Torf enthält noch etwa 900 Liter Wasser. Die Entwässerung der Fläche ist somit die wichtigste Voraussetzung für die Torfgewinnung.

In Abhängigkeit vom Moortyp, den vorherrschenden klimatischen Bedingungen, dem Holzanteil in der Torflagerstätte und nicht zuletzt von ökonomischen Überlegungen wird wenig bis mäßig zersetzter Hochmoortorf nach zwei Hauptgewinnungsverfahren gewonnen – dem Frästorfverfahren und dem Sodentorfverfahren. Es gibt weitere Gewinnungsverfahren, wie etwa das Klumpentorfverfahren (JESTER 1988), auf die aber wegen ihrer geringeren Bedeutung nicht eingegangen wird.

Produktion von Frästorf (Weißtorf)

In Ländern wie Kanada und Finnland, wo die Moore holzreich sind, wird der wenig bis mäßig zersetzte Torf in der Regel im Fräsverfahren gewonnen. Aber auch in Deutschland mit traditioneller Sodentorfgewinnung hat sich die Frästorfgewinnung aus wirtschaftlichen Gründen immer mehr durchgesetzt und ist inzwischen die wichtigste Abbaumethode weltweit. Folglich sind die Kosten für den Frästorf günstiger als die für Sodentorf. Bei diesem Verfahren wird der Torf von der Oberfläche der Lagerstätte in Schichten von 2 bis 3 cm gefräst oder mit anderen Geräten wie Kultivatoren oder Eggen aufgeraut. Mit Löffelwendern oder anderem Gerät wird der gefräste Torf mehrmals gewendet, bis er eine Verarbeitungsfeuchte von etwa 50 bis 60 % (m/m) hat. Wie die Sodentrocknung ist auch die Frästorfproduktion witterungsabhängig, jedoch ist hierbei die Intensität der Sonneneinstrahlung für eine gute und schnelle Trocknung wichtiger als der Trocknungseffekt durch Wind. Witterungsabhängig dauert der Trocknungsvorgang je gefräste Schicht in der Regel wenige Tage. Mit Schiebern oder Häuflern wird der getrocknete Torf in Wälle gebracht und mittels Übersetzer auf eine Sammelmiete zusammengelegt(6) . Von dort kommt der Torf zur Verladung und zur weiteren Verarbeitung ins Werk.

Vergrößerte Darstellung von: Abbau von Frästorf (© IVG)

Abbau von Frästorf (© IVG)

Produktion von Sodentorf (Weißtorf)

Sodentorf wird mit Torfstechmaschinen gewonnen. Je nach Maschinentyp werden Soden unterschiedlicher Größe gewonnen. Eventuell in der Lagerstätte vorhandenes Moorholz stört den Stechprozess und kann den Einsatz von Stechmaschinen erheblich behindern oder unmöglich machen.
Damit der gestochene Torf weiterverarbeitet werden kann, muss er für mindestens ein Jahr im Schlag trocknen. Der witterungsabhängige Trocknungsprozess, anfänglich vor allem durch die Schwerkraft, dann zunehmend durch Wind und Sonne bedingt, bewirkt eine Reduzierung des Feuchtigkeitsgehaltes auf etwa 65 bis 50 % (m/m). Frost hat eine zusätzlich positive Wirkung auf die Sodentrocknung, da das Durchfrieren der Soden die Torfstruktur lockert, die Trocknung beschleunigt und die spätere Zerkleinerung der Soden in der Fabrik erleichtert. Maschinelles Rütteln der Soden im Schlag oder arbeitsintensives Umsetzen der Soden von Hand beschleunigen den Trocknungsprozess.

Vergrößerte Darstellung von: Weißtorfsoden auf der Torfgewinnungsfläche, die bei Wind und Sonne trocknen (© IVG)

Weißtorfsoden auf der Torfgewinnungsfläche, die bei Wind und Sonne trocknen (© IVG)

Die Torfgewinnung und die Torfqualität sind somit abhängig von den vorherrschenden Witterungsbedingungen und können sich bei anhaltend ungünstigen Trocknungsbedingungen preiserhöhend auswirken.

Der getrocknete Torf wird maschinell gesammelt, verladen und mit der Feldbahn ins Werk zur weiteren Verarbeitung beziehungsweise in die Vorratsmiete für die Produktion in den Winter- und Frühjahrsmonaten abgefahren. In der Fabrik werden die Soden von Brechern und Walzen-Reißwölfen zerkleinert. Hierbei ist die strukturschonende Zerkleinerung wichtig, damit der Torf stückig bleibt, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Frästorf ist. Gut getrockneter Torf ergibt allgemein grobe Partikelgrößen und viel Feinanteil. Feuchtere Soden liefern feinere Partikelgrößen und weniger Feinanteil. Generell gilt auch: Je stärker der Torf zersetzt ist, desto feiner sind die Korngrößen bei der Vorzerkleinerung der Soden. Torffasern (Eriophorum-Blattscheiden) können abgesiebt und getrennt genutzt werden, z. B. als Strukturmaterial bei der Herstellung von Containersubstraten, oder zermahlen und dem Ausgangstorf erneut zugeführt werden. Nachgeschaltete Sternsiebe sorgen für die gewünschte Fraktionierung des Torfes in unterschiedliche Korngrößen, beispielsweise fein (0-10 mm), mittel (10-25 mm) und grob (25-40 mm). Entsprechend der jeweiligen Substratstruktur können die einzelnen Siebfraktionen miteinander und mit anderen Substratausgangsstoffen aufbereitet werden.

Nach vorangegangener Weißtorfgewinnung kann der Abbau des darunter liegenden stark zersetzten Torfes erfolgen. Die Schwarztorfgewinnung hat in Deutschland einen höheren Stellenwert als die Weißtorfgewinnung, weil in Deutschland zunehmend die Weißtorfvorräte in abbaubaren Torflagerstätten erschöpft sind. Ferner hat die zunehmende Schwarztorfgewinnung die Verwendung von Schwarztorf in Substraten vorangetrieben.



Das von BELKA(17) beschriebene Verfahren der Schwarztorfgewinnung mittels großer Eimerleiterbagger wird nicht mehr praktiziert. Dafür haben sich die zur Verfügung stehenden Abbauflächen in den letzten Jahren zu sehr verkleinert, zumal auch die Produktion von Industrietorf (früher Brenntorf genannt) für die Produktion von Aktivkohle eingestellt wurde.

FRUHSTORFER(18) entdeckte, dass durchfrorener stark zersetzter Torf deutlich verbesserte physikalische Eigenschaften aufweist als nicht durchfrorener Torf. Noch immer ist diese Entdeckung die Basis der heutigen Schwarztorfgewinnung.

Mittels Hydraulikbagger wird im Herbst der Schwarztorf der Torflagerstätte entnommen und gegenüber der Entnahmestelle auf dem Torffeld (180°-Drehung der Baggerschaufel) ausgesetzt. Mit einer Moor- oder Pistenraupe wird der ausgesetzte Torf in einer Auflagenstärke von 15 bis 20 cm auf demselben Torffeld verteilt. Um eine größere Torfdurchfrostungsoberfläche des ausgesetzten Torfes zu erzielen, wird mittels Grubber der Torf gegrubbert. Frost durchdringt den Torf schneller, wobei er durchfriert und seine physikalischen Eigenschaften deutlich verbessert werden.

Das Prinzip der patentierten Fruhstorfer-Entdeckung beruht auf folgendem Prinzip: Der Feuchtigkeitsgehalt des gebaggerten Schwarztorfes liegt zum Zeitpunkt der Ablage bei ca. 85 % (m/m). Frost dringt in die nassen Soden ein und lässt das darin enthaltene Wasser gefrieren, wodurch die kolloidale Torfmasse aufgesprengt und gelockert wird. Das Volumen des Torfes nimmt zu. Durchfrorener stark zersetzter Torf bekommt dadurch eine höhere Wasser- und Luftkapazität, was seine Eignung als Substratausgangsmaterial erheblich verbessert. Zudem wird seine Benetzungsfähigkeit verbessert. Abhängig von der Minustemperatur ist eine durchgehende Frostperiode von 1 bis 2 Wochen erforderlich, um die 15 bis 20 cm dicke gegrubberte Schwarztorfschicht ausreichend durchfrieren zu lassen. Frostmangel oder isolierende Schneedecken können dazu führen, dass der Torf unzureichend durchfriert. Schlecht durchfrorene Schwarztorfe lassen sich nach Austrocknung in der Kultur sehr schlecht wieder benetzen. Sie lassen sich durch ihr deutliches Schmierverhalten bei der Fingerprobe erkennen.

Im Frühjahr wird der noch sehr feuchte durchfrorene Torf erneut gegrubbert, um die Trocknungsphase einzuleiten. Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 60 bis 70 % (m/m) wird der durchfrorene Schwarztorf mittels Schlepper mit speziellen Anbaugeräten, Raupen und Sammlern bearbeitet und seitlich des Ablagefeldes in Schütthaufen zusammengeschoben. Durch die Errichtung von Schütthaufen wird verhindert, dass Niederschlagswasser übermäßig in den Torf eindringt. Anschließend wird der Torf zur weiteren Verarbeitung ins Werk abtransportiert, vermahlen und gesiebt.

In Abhängigkeit von der Moorentstehung, der Herkunft, dem Humifizierungsgrad, der botanischen Zusammensetzung, dem Gewinnungsverfahren und der Aufbereitung können sich Torfe sehr ähneln oder auch recht unterschiedliche chemische, physikalische und biologische Eigenschaften haben, die ihre Qualität, ihren Verwendungsbereich und auch ihren Preis mitbestimmen.

Chemische Eigenschaften

Anorganische Bestandteile

Die Pflanzen des Hochmoores ernähren sich ausschließlich von den im Niederschlagswasser und in den abgestorbenen Pflanzen enthaltenen Mineralstoffen. Daher sind Hochmoortorfe extrem arm an mineralischen Pflanzennährstoffen. Kulturpflanzen wachsen nicht in reinem Torf. Der Gesamtgehalt an Mineralstoffen (Asche) in Torfen liegt bei 1 bis 2 % (m/m) im Trockenrückstand. Sofern Torfe während ihrer Entstehung, Produktion und Verarbeitung besonderen Einflüssen ausgesetzt waren, können die Mineralstoffgehalte auch höher liegen. Solche Einflüsse können sein: Einwehungen von Salzen wie Natriumchlorid in küstennahen Mooren, Winderosion von Sand und Ton aus nahegelegenen Eintragsgebieten(3) , Emissionen industrieller Anlagen oder Selbsterhitzungsprozesse während der Torfeinlagerung in Mieten. In der DIN 11540(1) ist ein Aschegehalt von 1 bis 6 % (m/m) im Torftrockenrückstand festgelegt.

Vergrößerte Darstellung von: Physikalische und physikalisch-chemische Eigenschaften von Hochmoor- und Übergangsmoortorf ohne Zusätze nach DIN 11540

Physikalische und physikalisch-chemische Eigenschaften von Hochmoor- und Übergangsmoortorf ohne Zusätze nach DIN 11540

(1)

Bei der Herstellung von Substraten mit Hochmoortorf als einzigem Ausgangsstoff ist man nur selten auf eine Torfanalyse zur Berechnung der Düngeraufwandmenge angewiesen, da davon ausgegangen werden kann, dass die Nährstoffgehalte des Torfes niedrig sind und bei der Rezeptur nicht berücksichtigt werden müssen. Es wäre jedoch beispielsweise möglich, den Eisengehalt des Torfes bei der Düngerzugabe zu berücksichtigen, da dieser generell in ausreichenden pflanzenverfügbaren Mengen im Torf vorliegt. Da aber meist vollwasserlösliche Mehrnährstoffdünger mit Spurenelementen bei der Produktion von Torfkultursubstraten eingesetzt werden, wird diese Überlegung meist nicht in Betracht gezogen(19) .

Die angegebenen Gehalte an Haupt- und Spurennährstoffen in Hochmoortorfen stellen Gehaltsbereiche dar, die von einzelnen Torfprovenienzen noch unter- oder überschritten werden können. In der zurückgezogenen DIN 11540(20) sind für Hoch- und Übergangsmoortorfe für die Herstellung von Kultursubstraten als Richtwert für Stickstoff (N) bis zu 50 mg/l, Phosphat (P2O5) bis 30 und Kalium (K2O) bis 40 mg/l festgelegt.

Vergrößerte Darstellung von: Gehaltsbereiche für pflanzenverfügbare Haupt- und Spurennährstoffe in schwach und stark zersetzten Hochmoortorfen

Gehaltsbereiche für pflanzenverfügbare Haupt- und Spurennährstoffe in schwach und stark zersetzten Hochmoortorfen

in Anlehnung (19)

Manche Hochmoortorfe haben sehr niedrige, andere recht hohe Magnesiumgehalte. Es kann daher angebracht sein, kohlensaure Kalke mit niedrigen oder höheren Magnesiumgehalten einzusetzen, um den Magnesiumgehalt des Substrats zu optimieren.

Schwermetalle in Hochmoortorfen stellen aus praktischer Sicht kein Risiko dar. In der RAL-GZ 250(21) sind dennoch angelehnt an die Deutsche Düngemittelverordnung(22) die aufgeführten Grenzwerte festgelegt worden.

Vergrößerte Darstellung von: Güte- und Prüfbestimmungen für Hochmoortorf als Substratausgangsstoff — Wertebereiche und Prüfmethoden

Güte- und Prüfbestimmungen für Hochmoortorf als Substratausgangsstoff — Wertebereiche und Prüfmethoden

(21)

Organische Bestandteile

Nach DIN 11540(1) liegt der Gehalt an organischer Substanz sowohl bei wenig als auch bei stark zersetzten Hochmoortorfen bei 94 bis 99 % (m/m) im Trockenrückstand.

Torfe beinhalten eine Vielzahl von chemischen Verbindungen, denen physiologische Wirkungen auf den Pflanzenwuchs zugeschrieben werden. ZIECHMANN(7) stellt beispielsweise die Wirkung von Huminstoffen auf das Wurzelwachstum als indirekte Einwirkung dar, da Huminstoffe Enzyme „steuern“ und diese dann spezifische Wirkungen auslösen, die sich als Gesamteffekt „Veränderung des Wurzelwachstums“ darstellen. Vieles ist aber bisher noch ungedeutet und lässt sich nur selten gezielt gartenbaulich nutzen oder vermeiden. NAUCKE(3) listet eine Reihe von aus Torfen extrahierten organischen Verbindungen auf:

• zahlreiche Aminosäuren
• zahlreiche Zucker (Hexosen und Pentosen)
• eine Reihe von Carbonsäuren, Dicarbonsäuren und Hydroxy-Carbonsäure
• eine große Anzahl Phenole und Phenolcarbonsäuren
• chinoide Substanzen
• Furan-Derivate
• andere heterocyclische Stoffe
• verschiedene Verbindungen aus Wachsen und Harzen

Vorstellbar ist, dass die unterschiedlichen Konzentrationen solcher Substanzen in verschiedenen Torfherkünften zu bisher häufig beobachteten, aber ursächlich nicht zu begründenden Wachstumsunterschieden in der Kultur führen. Auch könnten manche der oben genannten Inhaltsstoffe Wirkungen auf die Zusammensetzung und Etablierung der jeweiligen Mikroflora von Torfen haben, da es hier bekannterweise zum Teil erhebliche Unterschiede z. B. in Bezug auf das Wachstum von Algen oder saprophytischen Pilzen in und auf Substraten gibt.

Physikalische Eigenschaften

Die botanische Zusammensetzung von Torfen bestimmt eher Eigenschaften wie Azidität, Nährstoff- und Aschegehalt; der Humositätsgrad hingegen beeinflusst im weitesten Sinn strukturelle Eigenschaften und somit die Substratphysik ganz wesentlich (PUUSTJÄRVI & ROBERTSON 1975). So werden die physikalischen Eigenschaften von wenig zersetztem Torf vornehmlich von den noch mehr oder weniger gut erhaltenen Pflanzenresten, die von stark zersetztem Torf von dem Anteil der amorphen organischen Substanz bestimmt. Des Weiteren bestimmen das Gewinnungsverfahren, der Torftrocknungsgrad, der Grad der Durchfrostung (von stark zersetztem Torf) und nicht zuletzt das Aufbereitungsverfahren die Physik des Torfes.

Einfluss des Humifizierungsgrades (Zersetzungsgrades)

Der Zersetzungsgrad eines Torfes hat erheblichen Einfluss auf seine physikalischen Eigenschaften. Dieser Bedeutung wird sowohl bei der Ansprache von Torfen als auch bei der Kennzeichnung von Torfen und torfhaltigen Substraten dadurch Rechnung getragen, dass die Humositätszahl (H) nach von Post angegeben wird.

Es besteht eine lineare Korrelation zwischen dem Zersetzungsgrad von Torf und seinem Volumengewicht sowie dem Porenvolumen. Je stärker zersetzt der Torf, desto höher ist seine Rohdichtetrocken (Volumengewichttrocken) bei Abnahme des Gesamtporenvolumens.

Vergrößerte Darstellung von: Lineare Abhängigkeit der Rohdichte und des Gesamtporenvolumens von Hochmoortorf vom Humositätsgrad (© Schmilewski)

Lineare Abhängigkeit der Rohdichte und des Gesamtporenvolumens von Hochmoortorf vom Humositätsgrad (© Schmilewski)

(1) (23)

Einfluss des Gewinnungsverfahrens und des Torftrocknungsgrades

Wird wenig bis mäßig zersetzter Hochmoortorf als Sodentorf gewonnen, so kann der Torf in alle gewünschten Korngrößen fraktioniert werden. Wird derselbe Torf als Frästorf gewonnen, so fällt der Torf mit einem wesentlich höheren Feinanteil an, grobe Anteile sind gering. Bei sehr schneller Trocknung auf dem Torfgewinnungsfeld kann Frästorf eine andere Oberflächenbeschaffenheit aufweisen als Sodentorf. Diese von GÜNTHER(24) als „verkorkt“ bezeichnete Oberfläche trägt dazu bei, dass Frästorfe teilweise deutliche Unterschiede zu Sodentorfen gleicher Zersetzungsgrade aufweisen: Ihr Volumengewicht ist etwas höher, ihre Wasserkapazität niedriger bei entsprechend erhöhter Luftkapazität. Der Torf fühlt sich nicht mehr elastisch, sondern strohig-hart an. Diese Verkorkung erfährt auch die Oberfläche von Sodentorf, wenn die Trocknung sehr schnell erfolgt. Das Innere des Sodens ist davon aber nicht betroffen.

Vergrößerte Darstellung von: Physikalische Eigenschaften von Sodentorfen und Frästorfen bei gleichem Volumengewicht ermittelt nach DIN 11540

Physikalische Eigenschaften von Sodentorfen und Frästorfen bei gleichem Volumengewicht ermittelt nach DIN 11540

(20) (24)

Die Art der Trocknung von wenig bis mäßig zersetztem Torf, d. h. ein Wechsel in Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverhältnissen, wirkt sich bei langsamer Trocknung günstiger auf die Benetzbarkeit des getrockneten Torfes aus als die Trocknung bei gleichbleibenden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen(25) . Eine langsame Feldtrocknung, bei der die Wasserzellen des Sphagnum-Torfes schonend getrocknet werden, führt dazu, dass die Zellen nicht oder weniger stark trocknen (verkorken). Dadurch werden die physikalischen Eigenschaften des ursprünglich lebenden Torfmooses weitestgehend erhalten und eine ausgewogene Luft- und Wasserkapazität des Torfes erzielt. Bei schneller Torftrocknung, also bei intensiver Sonneneinstrahlung und starkem Wind, schrumpfen die vertorften Sphagnum-Zellen irreversibel. Somit spielt die Art und Intensität der Torftrocknung, d. h. der Trocknungsgrad, für die Erhaltung der physikalischen Eigenschaften von Torf eine wichtige Rolle. Da die Wetterbedingungen jedoch nicht beeinflussbar sind, kann der Trocknungsgrad nur durch die Dauer der Trocknung im Feld beeinflusst werden.

Die nachfolgende Tabelle zeigt deutlich den Einfluss eines zunehmenden Trocknungsgrades auf die physikalischen Torfeigenschaften auf, die er mit den unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten, der Verkorkung von Torfpartikeln und der Schrumpfung des Torfes begründet. Diese Einflüsse bedingen

• die Erhöhung der Rohdichtetrocken,
• die Abnahme des Gesamtporenvolumens,
• die Abnahme der Wasserkapazität,
• die Zunahme der Luftkapazität und
• die Reduzierung des Schrumpfungswertes.

Vergrößerte Darstellung von: Substratanalysen von vier Torfproben derselben Abbaufläche, der gleichen botanischen Zusammensetzung und des gleichen Zersetzungsgrades, jedoch verschiedener Trocknungsgrade, angegeben als Feuchtigkeitsgehalt, ermittelt nach DIN EN 13041 (© Bartels)

Substratanalysen von vier Torfproben derselben Abbaufläche, der gleichen botanischen Zusammensetzung und des gleichen Zersetzungsgrades, jedoch verschiedener Trocknungsgrade, angegeben als Feuchtigkeitsgehalt, ermittelt nach DIN EN 13041 (© Bartels)

In der DIN EN 11540(1) sind physikalische und physikalisch-chemische Richtwerte für Hoch- und Übergangsmoortorfe festgelegt worden. Weil der Zersetzungsgrad, die botanische Zusammensetzung, der Feuchtigkeitsgehalt, die Intensität der Trocknung, der Durchfrostungsgrad sowie die Korngrößenzusammensetzung die physikalischen Eigenschaften von Torfen beeinflussen, überschneiden sich die Werte der nebeneinanderstehenden Zersetzungsgradgruppen.

Biologische Eigenschaften

Torf ist den natürlichen Einflüssen und Abbauprozessen während der Torfbildung ausgesetzt. Somit ist Torf ein mikrobiell belebtes Material. Aufgrund der besonderen Gegebenheiten in wachsenden Mooren und Torflagerstätten (Azidität, hoher Feuchtigkeitsgehalt bei gleichzeitig niedrigem Sauerstoffgehalt) ist das Vorkommen von Mikroorganismen in Mooren, aber auch in entwässerten Lagerstätten im Vergleich zu mineralischen Böden stark eingeschränkt. In Abhängigkeit der Entstehungsbedingungen kann sich die Mikroflora und -fauna von Moor zu Moor und demnach von Torf zu Torf unterscheiden. Wenig zersetzter Torf enthält mehr mikrobiell abbaubare Stoffe, verfügbare Nährstoffe und Energiequellen als stark zersetzter Torf, dessen Gehalt an von Mikroorganismen verwertbaren Stoffen gering ist(26) . Daher nimmt die Zahl der Mikroorganismen im Moor – wie auch in anderen Böden – mit zunehmender Tiefe und zunehmendem Zersetzungsgrad des Torfes ab. Es sind vor allem azidophile Pilzarten, die entsprechend dem hohen Säuregrad vorherrschen, sowie Bakterien, die mit relativ wenigen Gattungen und Arten vertreten sind. KÜSTER(27) (26) nennt insbesondere folgende Mikroorganismen, die in Hochmooren vorkommen:

• Bakterien: Bacillus-Arten, gramnegative Pseudomonas, Micrococcus, Arthrobacter, Achromobacter, Chromobacter, Mycobacterium und Myxobakterien;
• Aktinomyceten: kommen in Mooren selten vor; thermophile Aktinomyceten sind aber häufig in Torfmieten zu finden;
• Pilze: Penicillium (Mykorrhizapilze einiger Moorpflanzen), Aspergillus, Pullularia, Alcurisma, Cladosporium, Cephalosporium, Trichoderma, Mucor, Rhizopus, Mortierella und Pythium (apathogene, d. h. nicht pflanzenschädigende Arten);
• Algen: Euglenen, Grünalgen und Diatomen (Vorkommen in Abhängigkeit des pH-Wertes)

Torfgewinnung und -verarbeitung führen zu einer Abnahme des Feuchtigkeitsgehaltes und zu einer Verbesserung des Lufthaushaltes des Torfes. Strukturelle Änderungen werden durch die weitere Verarbeitung bewirkt. Die damit einhergehende Zunahme der mikrobiellen Aktivität ruhender Keime sowie die Neubesiedlung des gewonnenen Torfes geben Anlass, über die biologische Unbedenklichkeit von Torflieferungen nachzudenken. Obwohl das Risiko der Einschleppung von Pathogenen als extrem niedrig angesehen werden kann, sind saprophytische Pilzarten in vielen Torfherkünften zu finden.

Enthält Torf keimfähige Samen von Wildkräutern oder austriebsfähige Pflanzenteile, so handelt es sich hierbei grundsätzlich um unerwünschte Bestandteile (Unkraut).

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten der Torfverunreinigung mit Unkräutern. Hierbei wird unterschieden, ob es sich um moor- bzw. torftypische oder Ackerunkräuter handelt. Als torftypisch werden Wildkräuter eingestuft, die niedrige pH-Werte und Nährstoffarmut am Standort entweder bevorzugen oder dort problemlos gedeihen können, auf Torfgewinnungsflächen häufig festgestellt werden und mit dem Torf eingeschleppt werden können. Ackerunkräuter treten in Mooren selten auf. Das schränkt das Unkrautspektrum, das Torfabbaugebieten zugeordnet werden kann, erheblich ein. Andererseits ist es möglich, dass lose verladener Torf während des Transports, während der Lagerung beim Substratproduzenten oder Gärtner z. B. durch Luftverfrachtung von Samen verunreinigt wird. Gleiches kann natürlich in stehenden Kulturen auf Containerflächen oder im Gewächshaus passieren, was auch für andere Substratausgangsstoffe und Substrate zutrifft.

Wildkrautsamen oder austriebsfähige Pflanzenteile der folgenden Arten, gelistet nach Häufigkeit ihres Vorkommens in Torfen, werden als torftypisch betrachtet und können mit dem Torf eingeschleppt werden.

• Rumex acetosella (Kleiner Sauerampfer)
• Juncus-Arten: J. effusus (Flatterbinse), J. conglomeratus (Knäuelbinse), J. bufonius (Krötenbinse)
• Betula pubescens (Moorbirke)
• Erica tetralix (Glockenheide)
• Calluna vulgaris (Besenheide)

ZEVENHOVEN(28) gibt eine ausgezeichnete bebilderte Übersicht der Moorflora.
Die DIN 11540(1) stellt fest, dass Torf von Torfkultursubstraten und Blumenerden weitgehend frei von Pflanzensamen und austriebsfähigen Pflanzenteilen ist. Eine Definition für den Begriff ‚weitgehend‘ wird dabei nicht gegeben.
Das Güte- beziehungsweise Prüfmerkmal ‚Unkrautbesatz‘ hat in den RAL-Gütebestimmungen für Hochmoortorf eine genauere Spezifikation, nämlich maximal 1 Unkraut je Liter Torf. In Deutschland ist die Ausbringung von Herbiziden auf Torfgewinnungsflächen per Gesetz untersagt. Die Prüfung des Rohstoffes Torf hinsichtlich seiner Unkrautfreiheit ist grundsätzlich unerlässlich.

Kein anderer Substratausgangsstoff hat die Bedeutung des Hochmoortorfes erlangt. Nach einer Erhebung von SCHMILEWSKI für das Jahr 2013(29) stellt Torf ca. 75 % aller Ausgangsstoffe in der EU. Begründet ist die hohe Torfverwendung in seinen insgesamt sehr guten gartenbaulichen Substrateigenschaften. Torf kann in fast allen gartenbaulichen Anwendungsbereichen für sich oder in Kombination mit anderen Ausgangsstoffen eingesetzt werden. Torf trägt zur stärkeren Mitverwendung anderer Ausgangsstoffe wie Kompost und Rindenhumus durch seine ausgleichenden Eigenschaften bei. Sein niedriger pH-Wert und der Mangel an Nährstoffen ermöglichen die genaue Einstellung des pH-Wertes und der Nährstoffgehalte entsprechend den Pflanzenansprüchen. Durch die geeignetsten Gewinnungs- und Verarbeitungsverfahren lassen sich die physikalischen Eigenschaften des Substrats gut einstellen.