von Elena Peeters & Petra Bauer, Institut für Botanik der HHU
Im Sommer 2024 haben wir, finanziert durch das Programm „Bürgeruniversität in der Lehre“, im Rahmen einer Masterarbeit erneut ein spannendes Experiment gestartet. Unser Ziel war es herauszufinden, wie sich mit Vinasse aktivierte Pflanzenkohle auf zwei alte Zucchinisorten in einem Hobby-Biogarten-Umfeld auswirkt. Die mit Vinasse aktivierte Pflanzenkohle wird dazu mit der Erde im Beet vermischt. Im ersten Jahr in 2023 haben wir viel Erfahrung mit Zucchini in Düsseldorf-Hamm gesammelt (siehe hier). Letzten Sommer haben wir das Experiment wiederholt und angepasst. Die Beete waren top vorbereitet durch Unterstützung von Tobias von Hammer Ernte. Nils und Franz von keep it grün stellten uns Vinasse und Pflanzenkohle zur Verfügung. Das Experiment hat diesmal super funktioniert und sehr aussagekräftige Daten geliefert. Hier haben wir für Euch wichtige Ergebnisse zusammengefasst.
Unser Experiment
Wir haben zwei alte reine Zucchini Sorten getestet: Tondo di Piacenza (T) und Costata Romanesco (C). Die Zucchini Pflanzen wurden bei vier verschiedenen Bedingungen angezogen und wöchentlich vermessen.
Pflanzenanzucht
Wir pflanzten Zucchini in vier Vergleichsgruppen in einem Abstand von zwei Wochen in zwei bis vier Wiederholungen ins Feld. Eine Bedingung war die zu testende mit Vinasse aktivierte Pflanzenkohle, die anderen drei Bedingungen waren Vergleichskontrollen. Das Wetter war insgesamt ziemlich regnerisch mit Temperaturen zwischen 16 und 21 °C. Es wuchsen nicht nur die Zucchinipflanzen, sondern auch allerhand Wildpflanzen und vor allem Gräser.
Bedingungen
- Ohne Behandlung – Boden ohne Zusätze (Kontrolle) = „co“ (engl. control)
- Aktivierte Pflanzenkohle – Boden mit aktivierter Pflanzenkohle; Pflanzenkohle wurde zuvor angereichert mit Vinasse = „bcv“ (engl. biochar-vinasse)
- Nichtaktivierte Pflanzenkohle – Boden vermischt mit nicht aktivierter Pflanzenkohle (Kontrolle) = „bc“ (engl. biochar)
- Vinasse – Behandlung nur mit Vinasse (Kontrolle) = „v“ (engl. vinasse)
Phänotypisierung
Wöchentlich haben wir folgende Werte aufgezeichnet:
- Anzahl der Blätter
- SPAD-Werte (engl. Soil-Plant Analysis Development), ein Indikator für Chlorophyllgehalte und Photosynthese
- Länge und Breite der Blätter
- Anzahl und Größe der Früchte
Erwartungen
Wir rechneten damit, dass der Einsatz von aktivierter Pflanzenkohle das Pflanzenwachstum unter Hobby-Biogarten Bedingungen signifikant verbessert im Vergleich zu den Kontrollen.
Ergebnisse
- Zucchini Pflanzen der aktivierten Pflanzenkohle- und Vinassebedingungen (bcv und v) entwickelten sich ähnlich stark und hatten signifikant mehr Blätter und höhere SPAD-Werte als die anderen beiden Kontrollgruppen (co und bc)
- Alle Pflanzen entwickelten Blüten, aber nur die Pflanzen der aktivierten Pflanzenkohle- und Vinassebedingung (bcv und v) bildeten tatsächlich Früchte, die dann ähnlich groß wurden.
- Das Institut für Botanik war im Sommer 2024 reichlich mit riesigen Zucchinis versorgt.
A: Mittelwert der Blätter pro Pflanze der 3. Wiederholung von Tondo-Pflanzen. Ein Blatt wurde gezählt, sobald es sich vollständig entfaltet und ausgerollt hat. Die Statistik bezieht sich jeweils auf einzelne Tage, unterschiedliche Buchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen. Grafik basiert auf den Messergebnissen von 13 Pflanzen.
B: Mittelwert des Chlorophyllgehalts von dem 4. Blatt der 3. Wiederholung von Tondo-Pflanze. Grafik basiert auf den Messergebnissen von 13 Pflanzen.
Fruchtanzahl der zwei Zucchinisorten Tondo di Piacenza (=T) (A) und Costata Romanesco (=C) (B), wird als Zusammenfassung aller Pflanzen-Wiederholungen dargestellt. In beiden Linien wuchsen Früchte nur in den Behandlungen aktivierte Pflanzenkohle (bcv) und Vinasse (v).
A: Insgesamt wurden 66 Früchte mit einer Mindestgröße von 13 cm Breite geerntet, davon 25 in der Behandlung bcv und 41 in der Behandlung v. Bis 99 Tage nach der ersten Aussaat.
B: Insgesamt wurden 54 Früchte mit einer Mindestlänge von 25 cm geerntet, davon 23 in der Behandlung bcv und 31 in der Behandlung v. Bis 85 Tage nach der ersten Aussaat. Es gab zwei Pflanzen-Wiederholungen.
Fazit
In 2024 hatten die Behandlungen mit aktivierter Pflanzenkohle (bcv) sowie Vinasse (v) einen stark förderlichen Einfluss auf das Wachstum von Zucchinipflanzen und die Ernte von Zucchini Früchten im Gartenbeet in Düsseldorf-Hamm. In 2024 reichte daher eine einfache Behandlung mit Vinasse, um ein gutes Zucchiniwachstum zu erhalten, und die zusätzliche Verwendung von Biokohle war nicht notwendig. Definitiv reichen fünf gut mit aktivierter Biokohle und Vinasse gedüngte Zucchini Pflanzen, um 10-15 Leute mit Zucchini Früchten zu Genüge zu versorgen.
Offene Fragen
Warum wir in 2024 keinen zusätzlichen Einfluss der aktivierten Pflanzenkohle feststellten, gegenüber der Vinasse, können wir nicht sagen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass es an dem feucht-kühlen Sommerwetter lag. Möglicherweise ist aktivierte Pflanzenkohle bei Trockenheit und warmen Temperaturen vorteilhaft. Es wurde bereits in Studien gezeigt, dass aktivierte Pflanzenkohle Wasser und Nährstoffe gut speichern und an die Pflanzen abgeben kann (Hossain, M.Z. et al.,2020). Im nächsten Jahr werden wir das Experiment wiederholen und hoffen auf trockenes Wetter. Darüber hinaus planen wir Experimente unter kontrollierten Gewächshausbedingungen, um den Trockenstresseffekt zu testen. Weitere Fragen sind aufgetaucht: Hat aktivierte Biokohle einen Einfluss auf das Mikrobiom und was bewirkt es? Wie reagieren eigentlich Pflanzenwurzeln und Zellen auf die aktivierte Biokohle? Um die langfristigen Auswirkungen auf die Bodenqualität und Ökosysteme vollständig zu verstehen, bedarf es intensiver Forschung. Dabei sollten insbesondere folgende Aspekte untersucht werden: Wie stabil ist die Wirkung aktivierter Biokohle über mehrere Wachstumszyklen hinweg? Können positive Effekte wie verbesserte Wasser- und Nährstoffspeicherung auch in trockenen oder stark beanspruchten Böden langfristig aufrechterhalten werden? Wir erwarten, dass diese Forschungen wertvolle Erkenntnisse darüber liefern, wie aktivierte Biokohle sowohl das Pflanzenwachstum als auch die Bodenökologie nachhaltig beeinflussen kann.
Gemeinschaftsprojekt mit Wissensvermittlung
Viele Hobbygärtner auf dem Hammerfeld waren neugierig auf unser Experiment. Deshalb hatten wir unser Projekt und die Bedeutung von Pflanzenkohle auf Infotafeln erklärt. Dieses Experiment war ein erster Schritt, um Effekte von aktivierter Biokohle auf Zucchini Pflanzen zu erkennen – und wir freuen uns auf die nächsten Erkenntnisse! Vielleicht habt Ihr auch Fragen und Vorschläge, dann meldet Euch doch gerne bei uns.
Übrigens könnt ihr euch zu den Biokohle-Experimenten auch dieses Video von Nild und Franz anschauen: https://www.youtube.com/watch?v=cQpECRrSatY.
Referenzen
Hossain, M.Z., Bahar, M.M., Sarkar, B. et al. Biochar and its importance on nutrient dynamics in soil and plant. Biochar 2, 379–420 (2020). https://doi.org/10.1007/s42773-020-00065-z
Fotos, Abbildungen: E. Peeters
Der Inhalt ist urheberrechtlich geschützt.
English version of the text:
The Influence of Activated Biochar on the Growth and Fruit Production of Two Traditional Zucchini Varieties Under Organic Home Gardening Conditions
In the summer of 2024, funded by the program “Citizens University in Teaching”, we initiated an exciting new experiment. Our goal was to investigate the effects of vinasse-activated biochar on two traditional zucchini varieties in an organic home gardening setting. The biochar, enriched with vinasse, was mixed into the soil of garden beds. Building on the experiences gained in 2023 with zucchini cultivation in Düsseldorf-Hamm, we repeated and refined the experiment this year. The beds were meticulously prepared with the help of Tobias from Hammer Ernte, while Nils and Franz from Keep it grün provided the biochar and vinasse. The experiment ran smoothly and delivered meaningful data. Below, we have summarized the key points for you.
Our Experiment
We tested two traditional zucchini varieties, Tondo di Piacenza and Costata Romanesco, under four different conditions. The plants were grown and measured weekly.
Plant Cultivation
Zucchini plants were planted in four treatment groups, spaced two weeks apart, and repeated three times. One group was treated with vinasse-activated biochar, while the other three served as control groups. The weather during the experiment was predominantly rainy, with temperatures between 16°C and 21°C. In addition to the zucchini plants, various wild plants and grasses thrived in the moist conditions.
Experimental Conditions
- Control (co): Untreated soil without additives.
- Biochar-Vinasse (bcv): Soil mixed with biochar enriched with vinasse.
- Biochar (bc): Soil mixed with untreated biochar.
- Vinasse (v): Soil treated only with vinasse.
Phenotyping
Each week, we recorded the following data:
- Number of leaves
- SPAD (Soil-Plant Analysis Development) values, indicating chlorophyll content and photosynthesis
- Leaf length and width
- Number and size of fruits
Expectations
We anticipated that activated biochar would significantly enhance plant growth under home gardening conditions, leading to stronger plants and higher photosynthesis activity.
Results
- Zucchini plants treated with biochar-vinasse (bcv) and vinasse (v) showed similar growth, with significantly more leaves and higher SPAD values compared to the control groups (co and bc).
- All plants developed flowers, but only the biochar-vinasse (bcv) and vinasse (v) treatments produced fruits, which were comparable in size.
- The Institute of Botany was well supplied with large zucchinis during the summer of 2024.
Conclusion
In 2024, both the biochar-vinasse (bcv) and vinasse (v) treatments had a strong positive impact on the growth and fruit yield of zucchini plants in the garden beds in Düsseldorf-Hamm. Interestingly, a simple vinasse treatment was sufficient to achieve good growth, making the additional use of activated biochar unnecessary in this year’s cool, rainy conditions. For small-scale gardening, five well-treated zucchini plants with biochar-vinasse or vinasse alone were enough to provide ample fruits for 10–15 people.
Open Questions
We could not determine why the activated biochar did not show additional benefits compared to vinasse in 2024. It is likely due to the cool, wet summer. Under dry and warm conditions, activated biochar might offer significant advantages. Previous studies (e.g., Hossain et al., 2020) have demonstrated that activated biochar retains water and nutrients effectively and releases them to plants as needed. Next year, we aim to repeat the experiment, ideally under drier weather. We also plan to conduct controlled greenhouse experiments to test the effects of biochar under drought stress. Further questions have arisen: Does activated biochar influence the soil microbiome, and how? How do plant roots and cells respond to activated biochar? To fully understand the long-term effects on soil quality and ecosystems, more research is needed. Key aspects include the stability of activated biochar’s effects over multiple growth cycles and its potential for improving water and nutrient retention in dry or heavily degraded soils. These studies could provide valuable insights into how activated biochar sustainably supports plant growth and soil health.
Community Engagement
Many hobby gardeners at the Hammer field were curious about our experiment. To share our findings and explain the significance of biochar, we created informational posters.
This experiment was an important first step in understanding the effects of activated biochar on zucchini plants. We look forward to future discoveries! If you have any questions or suggestions, feel free to reach out to us.
Reference
Hossain, M.Z., Bahar, M.M., Sarkar, B. et al. Biochar and its importance on nutrient dynamics in soil and plant. Biochar, 2, 379–420 (2020). https://doi.org/10.1007/s42773-020-00065-z