Organische Substanz und Asche

Organische Substanz (Wom) ist der Anteil an Kohlenstoffverbindungen im Substrat, die frei von Wasser und anorganischer (mineralischer) Substanz sind. Entsprechend der DIN EN 13039(1) ist Asche (Wash) der anorganische Rückstand, der nach Zerstörung der organischen Substanz durch kontrolliertes Verbrennen zurückbleibt. Die organische Substanz wird auch als Glühverlust bezeichnet. Die meisten organischen Substratausgangsstoffe haben hohe Gehalte an organischer Substanz mit Werten zwischen 75 und 99 % (m/m). Für Substratkomposte liegen die Werte deutlich niedriger bei meistens 20 bis 30 % (m/m). Die in Substraten natürlich vorkommenden Organismen (z. B. saprophytische Pilze, Bakterien, Nematoden etc.) zählen nicht zur organischen Substanz, obwohl sie bei der kontrollierten Verbrennung miterfasst werden. Bodenkundlich wird die organische Substanz auch als Humus bezeichnet(2) .

Die meisten Substrate bestehen größtenteils aus organischer Substanz. Daneben werden im Produktionsgartenbau aber auch Substrate eingesetzt, die praktisch zu 100 % aus anorganischen Ausgangsstoffen wie Blähperlit, (vorgeformter) Mineralwolle oder Tongranulat bestehen. Diese können allerdings aufgrund ihrer Beschaffenheit nicht in allen gartenbaulichen Einsatzbereichen verwendet werden.

Der organischen Substanz des Substrats fällt in erster Linie die Versorgung des Wurzelraumes mit Luft und Wasser zu. Die Struktur und Stabilität der organischen Substanz ist für die größtmögliche Sicherstellung der physikalischen Eigenschaften wichtig, vor allem bei Langzeitkulturen. Ein mikrobiell stark belebtes Substrat mit leicht abbaubarer organischer Substanz (z. B. Kompostsubstrate) kann zu Kulturende völlig andere physikalische Eigenschaften aufweisen als zu Kulturbeginn. Hier sei angemerkt, dass jede organische Substanz in Substraten, ob als Bestandteil von Torf, Kokos, Holzfaserstoffen, Rindenhumus, Kompost oder anderen organischen Ausgangsstoffen, durch mikrobielle Zersetzung Treibhausgasemissionen verursacht.

C/N-Verhältnis (Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis)

Bei Boden, organischen Materialien wie Abfällen und Humus sowie organischen Substratausgangsstoffen wird manchmal das C/N-Verhältnis als Parameter herangezogen, beispielsweise als Kennwert für die Beurteilung von Inputstoffen für die Kompostierung. Das C/N-Verhältnis ist das Massenverhältnis von C (Kohlenstoff) zu N (Stickstoff), also der Quotient aus beiden Elementen. Kohlenstoff steht dabei stellvertretend für die organische Substanz eines Ausgangsstoffes oder Substrats. Für die Verhältnisangabe wird N = 1 gesetzt. C und N liegen organisch gebunden vor und werden von Mikroorganismen zersetzt, was zur Mineralisierung führt. N wird dabei pflanzenverfügbar. Das C/N-Verhältnis ist ein Kennwert für die mikrobielle Abbaubarkeit der organischen Substanz und für die N-Dynamik, d. h. die N-Verfügbarkeit eines organischen Materials bei dessen Abbau. Ein enges C/N-Verhältnis weist auf eine hohe mikrobielle Aktivität hin. Für viele Pflanzenarten steht ab einem C/N-Verhältnis < 20 genügend Stickstoff zur Verfügung. Ab einem C/N-Verhältnis > 25 beginnt sich die mikrobielle Aktivität infolge von N-Mangel zu verlangsamen.

Schwer zersetzbare Stoffe haben ein weites C/N-Verhältnis und werden demnach langsam abgebaut. Leicht zersetzbare Stoffe haben ein enges C/N-Verhältnis und werden demnach schneller abgebaut. Das C/N-Verhältnis kann in einem Zahlenverhältnis (z. B. 1 : 20) oder als einfache Zahl (z. B. 20) angegeben werden. In der Gütesicherung nach RAL-GZ 250(3) wird nur für Rindenmulch die Bestimmung des C/N-Verhältnisses verlangt. Für Komposte nach RAL-GZ 251(4) ist die Angabe des C/N-Verhältnisses nicht erforderlich. Für Kultursubstrate und Blumenerden wird die Angabe nach der Düngemittelverordnung nicht verlangt.

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Das C/N-Verhältnis einiger organischer Materialien

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Stickstoff (N)-Immobilisierung

N-Immobilisierung (= N-Festlegung) ist die Umwandlung von mineralischen N-Verbindungen wie Ammonium (NH4+), Ammoniak (NH3), Nitrat (NO3-) und Nitrit (NO2) durch Mikroorganismen in organische N-Verbindungen. Dabei wird der Mineralstickstoff von den Mikroben verzehrt, in ihren Körpern festgelegt und steht somit der Pflanze nicht mehr zur Verfügung. N-Immobilisierung ist der entgegengesetzte Prozess zur Mineralisierung organisch gebundener Nährstoffe (wie z. B. der Humifizierung/Mineralisierung des im Torf gebundenen Stickstoffes).

Manche Ausgangsstoffe mit hohem Gehalt an organischer Substanz, wie Rinden, Holzfaserstoffe, Komposte oder nachwachsende Rohstoffe, neigen dazu, Stickstoff zu immobilisieren bzw. zu mobilisieren (freizusetzen). Bei zu hoher Immobilisierung kann nicht ausgeglichener N-Mangel zu Mangelsymptomen an Kulturpflanzen führen. N-Immobilisierung ist vom C/N-Verhältnis eines Ausgangsstoffes und von der mikrobiellen Abbaubarkeit abhängig. Um N-Festlegung und -Mangel in der Pflanzenkultur zu vermeiden, ist es wichtig, möglichst N-stabile Ausgangsstoffe und Substrate zu verwenden. Gemäß der Bestimmung der Stabilität des N-Haushaltes organischer Materialien nach VDLUFA-Methodenbuch I(7) kann beurteilt werden, ob der N-Haushalt eines organischen Substratausgangsstoffes stabil ist oder nicht. Dabei wird den zu untersuchenden feuchten Proben Ammoniumnitrat zugegeben und 14 bis 20 Tage (manchmal länger) bei 25 °C bebrütet. Durch die Bestimmung der NH4-N- und NO3-N-Gehalte im Verlauf der Bebrütung kann festgestellt werden, in welchen Mengen NH4-N und NO3-N mobilisiert bzw. immobilisiert werden. N-Immobilisierung ist häufig der Grund dafür, dass manche (potentielle) Substratausgangsstoffe nicht verwendet werden, nur in geringen Anteilen dem Substrat zugemischt werden oder kompostiert werden müssen, bevor sie verwendet werden.

Vergrößerte Darstellung von: Richtwerte zur Einstufung der Stabilität des N-Haushaltes organischer Substratausgangsstoffe wie Komposte, Baumrinden und Holzfaserstoffe

Richtwerte zur Einstufung der Stabilität des N-Haushaltes organischer Substratausgangsstoffe wie Komposte, Baumrinden und Holzfaserstoffe

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(1) DIN DEUTSCHES INSTITUT FÜR NORMUNG E. V. (2012c): DIN EN 13039 Bodenverbesserungsmittel und Kultursubstrate – Bestimmung des Gehaltes an organischer Substanz und Asche; Deutsche Fassung EN 13039:1999. Beuth Verlag GmbH, Berlin.
(2) BLUME, H.-P., BRÜMMER, G.W., HORN, R., KANDELER, E., KÖGEL-KNABNER, I., KRETZSCHMAR, R., STAHR, K. & WILKE, B.-M. (2010): Scheffer/Schachtschabel: Lehrbuch der Bodenkunde. 16. Auflage, Nachdruck 2013; Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg.
(3) RAL DEUTSCHES INSTITUT FÜR GÜTESICHERUNG UND KENNZEICHNUNG E. V. (2015): Gütesicherung RAL-GZ 250 Substrate für Pflanzen. Saint Augustin.
(4) RAL DEUTSCHES INSTITUT FÜR GÜTESICHERUNG UND KENNZEICHNUNG E. V. (2007): Gütesicherung RAL-GZ 251 Kompost. Saint Augustin.
(5) BUNT, A. (1988): Media and mixes for container-grown plants. Unwyn Hyman, London.
(6) GUTSER, R. & EBERTSEDER, T. (2002): Grundlagen zur Nährstoff- und Sonderwirkung sowie zu optimalen Eisatzstrategien von Komposten im Freiland. In: Handbuch Kompost im Gartenbau, Hrsg.: Zentralverband Gartenbau e. V., S. 47-72.
(7) VDLUFA VERBAND DEUTSCHER LANDWIRTSCHAFTLICHER UNTERSUCHUNGS- UND FORSCHUNGSANSTALTEN (2007): Methodenbuch Band I – Die Untersuchungen von Böden, Methode A 13.5.1, Stabilität N-Haushalt; 5. Teillieferung. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.