02.08.2022

Forschung am Acker: Mit Silizium gegen die Dürre?

Foto: Valenta

BR24 berichtet: Trockenheit, Hitze, Dürre, Ernteausfälle - Könnte eine Silikat-Düngung schon in wenigen Jahren diese Probleme lösen? Amorphes Silikat - ein Stoff, den man nahezu unbegrenzt herstellen kann - steigert die Fähigkeit des Bodens, Wasser zu speichern.

Das "Wundermittel" ist ein unscheinbares weißes Pulver: amorphes Silikat. Auf einem Getreidefeld in der Uckermark ist davon jetzt kurz vor der Ernte nichts mehr zu sehen, das Silikat wurde bereits im Frühjahr in den Boden eingearbeitet. Jetzt will Forscher Jörg Schaller wissen, ob die Düngung erfolgreich war: werden die Ernteerträge höher sein als auf Vergleichsflächen?

Was ist amorphes Silikat?

Jörg Schaller hat einen Feldversuch mit Sommergerste gemacht. Während sich Landwirte während der Vegetationsperiode normalerweise regelmäßige Niederschläge wünschen, hoffte er, dass es heuer möglichst wenig regnet. Denn je weniger Regen, umso besser kann er beobachten, wie sich seine Pflanzen entwickeln. In den Boden seiner Versuchsfelder am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) hat er die Substanz eingearbeitet, die den Pflanzen in den Trockenphasen helfen soll: amorphes Silikat.

Amorphes Silikat ist ein Sammelbegriff für viele verschiedene Verbindungen, deren Kern immer Silizium ist. Neben Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element innerhalb der Erdhülle. Aus der Industrie ist es durch die Herstellung von Solarzellen bekannt. Während aber Solar-Silizium aufwendig aufbereitet werden muss, interessiert sich Schaller für natürlich vorkommende amorphe Silikate im Boden. "Natürliche, wenig beeinflusste Böden enthalten sechs bis sieben Prozent amorphes Silikat", erklärt der Wissenschaftler.

Ackerböden haben zu wenig Silikat

Aber in Ackerböden, die schon seit Jahrzehnten oder Jahrhunderten bewirtschaftet und abgeerntet werden, geht der Anteil amorpher Silikate oft gegen Null. Denn die Pflanzen nehmen es auf, nach der Ernte bringt man es quasi vom Acker und im Boden wird es von Jahr zu Jahr weniger.

Mit negativen Auswirkungen: Den Pflanzen fehlen dann diese ungeordneten Siliziumverbindungen nicht nur zur Stabilisierung, zur Abwehr von Fraßfeinden und Pilzerkrankungen, sondern auch bei der Wasserversorgung.

Silikat speichert Wasser

Denn amorphes Silikat funktioniert wie ein Schwamm. Es kann das sieben- bis achtfache seines Gewichts an Wasser speichern und dieses Wasser im Boden auch wieder an Pflanzen abgeben.

"Wenn die oberen 20 Zentimeter der Bodenschicht ein Prozent mehr Silikat haben, haben wir 40 Prozent mehr pflanzenverfügbares Wasser", beschreibt Jörg Schaller das Ergebnis erster Versuche. In einer Dürreperiode könnte dieses zusätzliche Wasser für die Pflanze bis zum nächsten Regenguss lebenserhaltend sein und Ernteverluste mindern.

Kräftigere Ähren – mehr Ertrag

Um das zu beweisen, hat Jörg Schaller im Frühjahr mehrere Versuchsflächen mit künstlich hergestelltem amorphen Silikat gedüngt und sich einen heißen, trockenen Sommer gewünscht.

Nach den geringen Niederschlägen in den letzten Monaten sollten die Pflanzen auf den mit Silikat behandelten Flächen jetzt eigentlich gesund und kräftig dastehen. Und die unbehandelte Kontrollgruppe müsste theoretisch dahinwelken. Aber zwei Starkregenereignisse haben Jörg Schaller einen Strich durch die Rechnung gemacht: auch die unbehandelte Sommergerste sieht auf den ersten Blick gar nicht so schlecht aus.

Trotzdem steht das Getreide auf der behandelten Fläche dichter als in der unbehandelten Kontrollgruppe. Am deutlichsten wird der Unterschied im Vergleich einzelner Ähren, so Schaller: "Man sieht ganz deutlich, dass von der Silizium gedüngten Variante sehr viel mehr Ertrag zu erwarten ist als von der nicht gedüngten Fläche." Sein Fazit: Mehr amorphes Silikat im Boden könnte also tatsächlich Dürreschäden verhindern.

Ist genügend Silikat verfügbar?

Das Material, das man für die Landwirtschaft braucht, hat keine so hohen Qualitätsansprüche wie das Silikat für die Halbleiterindustrie und kann aus jedem silikatischen Mineral hergestellt werden, erklärt Jörg Schaller "Es fallen auch große Mengen in der Silikat-Produktion als Abfall an. Es gibt deutschlandweit mehrere Chemiewerke, die mehrere tausend Tonnen des Materials derzeit auf eine Deponie fahren."

Aber auch andere Branchen könnten liefern: Zum Beispiel Brauereien. In den Malzrückständen, dem Biertreber, sind große Mengen an amorphen Silikaten aus den Spelzen der Braugerste enthalten. Mit solchen Resten aus der Industrie wäre die Silikat-Düngung auch bezahlbar.

Viele Vorteile, aber noch nicht praxisreif

Die Silikatdüngung hat neben der Wasserspeicherung im Boden noch eine weitere positive Wirkung: Von den Unmengen an Phosphat-Dünger, die auf deutschen Äckern ausgebracht werden, ist ein Großteil für die Pflanzen nicht erreichbar, weil sich Phosphat fest an Bodenpartikel bindet. In Silikat-haltigen Böden löst dagegen freigesetzte Kieselsäure die Phosphatmoleküle und macht sie für die Pflanzen verfügbar. "Phosphordüngung könnte damit für Jahrzehnte überflüssig werden", sagt Schaller.

Dennoch gibt es einen Haken: Wird zu viel amorphes Silikat aufs Feld gebracht, könnten große Mengen Nährstoff in kurzer Zeit freigesetzt werden, die im ungünstigsten Fall in Gewässer ausgewaschen werden, wo dann Massenvermehrungen von Algen drohen. Deshalb werden wohl noch fünf bis zehn Jahre vergehen, bis die Silikat-Düngung wirklich praxisreif ist.

Quelle: BR24

Den Original-Beitrag finden Sie hier: www.br.de/nachrichten