Feldversuch Nr. 1

Schorfheide 2020-2023 mit Winterroggen

Unser erster landwirtschaftlicher Feldversuch glich für uns einem historischen Ereignis, denn zum ersten Mal wurde in Deutschland Humusdünger aus Inhalten von Trockentoiletten (H.I.T.) auf einem Acker ausgebracht! Der Versuch wurde von uns gemeinsam mit der Schorfheider Agrar GmbH auf einem sechs Hektar großen Feld in der Schorfheide durchgeführt, auf dem Roggen wachsen sollte.

Was wurde gemacht?

Vier verschiedene Dünger-Varianten wurden in einer Streifenanlage miteinander verglichen:

H.I.T.
Wirtschaftsdünger (Rinderstallmist)
Mineraldünger
Eine Nullvariante ohne Düngung zum Vergleich.

Fragestellung

Mit unserem Pilotversuch wollten wir einen ersten Rundumschlag abdecken: Der Hauptzweck des Experiments war es, die Wirksamkeit und Unschädlichkeit von H.I.T. als Düngemittel zu untersuchen. Spezifisch sollte herausgefunden werden:

Wie sich H.I.T. auf Pflanzen und Boden auswirkt
Ob H.I.T. eine wirksame Alternative zu herkömmlichen Düngemitteln sein kann
Ob die Verwendung von H.I.T. sicher ist und keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt hat
Wie sich Nährstoffe, insbesondere Stickstoff, im Boden und in den Pflanzen verteilen

Was wurde dafür untersucht?

Die Untersuchungen im Rahmen des Feldversuchs waren sehr umfangreich und detailliert. Um die mögliche Schadwirkung uns die Düngewirkung des H.I.T. auf den Boden zu messen, wurde der Boden von Beginn bis zum Ende des Versuchs insgesamt 5 Mal beprobt. Gleichzeitig wurde der H.I.T. wurde auf seine Nährstoffzusammensetzung und auf mögliche Schadstoffe untersucht. Dabei sind wir einen Schritt weiter gegangen als die Düngemittelverordnung vorsieht und haben den H.I.T. gemäß der neuerschienenen DIN SPEC 91421 untersucht. Das ist eine Produktspezifikation für Recyclingdünger aus menschlichen Fäkalien, bei deren Entwicklung wir mitgewirkt haben, um einen Qualitätsstandard für H.I.T. und ähnliche Produkte zu setzen. Die nach diesem Standard vorgeschriebenen Untersuchungen sind auf die speziellen Risiken, die von menschlichen Fäkalien ausgehen können, zugeschnitten. Die zusätzlich untersuchten Parameter sind die Bakterien E. Coli, Salmonellen, Enterokkoken und Clostridium perfringens sowie Rückstände aus Arzneimitteln.

Zur Messung der Dünge- und Ertragswirkung von H.I.T. wurden verschiedene Untersuchungen zu den Ertragsparametern der Kultur Roggen angestellt.

Im Folgenden findest du eine genauere Darstellung der wichtigsten Untersuchungen mit kurzen Erklärungen.

Bodenuntersuchungen

Voruntersuchung des Bodens (für Schadstoffe)

pH-Wert: Beeinflusst die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen.
Hauptnährstoffe (Phosphor, Kalium, Magnesium): Ermöglicht eine bedarfsgerechte Düngung und verhindert Überdüngung.
Schwermetalle: Wichtig, um eine Anreicherung im Boden zu vermeiden.
- Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber, Zink
Organische Schadstoffe (PCB, Benzo(a)pyren): Notwendig, um mögliche Umweltbelastungen zu erkennen.

Bodenuntersuchung (für Düngewirkung)

pH-Wert: Prüfung zur Beobachtung von Veränderungen.
Humusgehalt: Gibt Aufschluss über die Bodenfruchtbarkeit.
Pflanzenverfügbare Haupt- und Nebennährstoffe: Ermöglicht eine präzise Düngeplanung.
- Hauptnährstoffe: Phosphor, Kalium, Magnesium
- Nebennährstoffe: Bor, Kupfer, Mangan, Zink
Ermittlung des Nmin-Gehalts im Boden: Bestimmt den pflanzenverfügbaren Stickstoff (Ammonium und Nitrat) im Boden und gibt zusätzlich Aufschluss über die langfristige Wirkung des H.I.T. auf den Boden und darüber, wie viel Stickstoff aus dem Oberboden in den Unterboden ausgewaschen wird.

Düngeruntersuchungen

Nährstoffuntersuchung (H.I.T. und Wirtschaftsdünger)

Umfassende Analyse verschiedener Parameter: Ermöglicht eine genaue Charakterisierung des Düngers.
- Untersuchte Parameter: Wassergehalt, Anteil organischer Substanz, Rohdichte, pH-Wert, Salzgehalt, Gesamtstickstoff, Ammonium-Stickstoff, Gesamtphosphat, Gesamtkaliumoxid, Magnesiumoxid, Schwefel, Natrium, Zink, Kupfer, Mangan, Bor, Pflanzenverfügbarer Stickstoff in Form von Nitrat, Pflanzenverfügbarer Stickstoff in Form von Ammonium, Pflanzenverfügbares Phosphat, Pflanzenverfügbares Kaliumoxid, Pflanzenverfügbares Magnesiumoxid, Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C/N-Verhältnis)

Schadstoffuntersuchung (H.I.T.)

Nach Düngemittelverordnung: Gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Standards.
Untersuchte Parameter: Arsen, Blei, Cadmium, Chrom, Nickel, Quecksilber, Thallium
Erweiterte Untersuchungen nach DIN SPEC 91421: Berücksichtigt spezielle Risiken von Fäkalienprodukten.
- Untersuchte Parameter: E. Coli, Salmonellen, Enterokkoken und Clostridium perfringens.

Ertragsparameter

Gewichtsmessungen: Ermöglicht die Beurteilung des Pflanzenwachstums.
Stickstoffgehalt: Zeigt die Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen.
Ernteparameter (Biomasseschnitte): Geben Aufschluss über den Ertrag und die Qualität der Ernte.

Ergebnisse

Der komplette erste Feldversuch wird als Teil der Doktorarbeit von Jan-Ole Boness ausgewertet. Jan-Ole ist übrigens für das gesamte Versuchsdesign und die Durchführung verantwortlich. Die Doktorarbeit ist zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht fertiggestellt, aber zum Glück können wir schon erste Ergebnisse und Take-away-Messages mit euch teilen!

Wirksamkeit

Düngt der Recyclingdünger aus menschlichen Ausscheidungen auch wirklich? JA, er tut es! In unserem ersten Feldversuch hat sich im ersten Jahr 2020 gezeigt, dass die kurzfristige, also die direkte Düngewirkung von H.I.T., gleichauf mit der Wirkung von Rinderstallmist ist. Der Ertrag vom Roggen lag bei ca. 18 Tonnen pro Hektar bei den Varianten H.I.T. und Stallmist, und damit geringfügig höher als bei der Nullvariuante. Die mineralische Düngung brachte einen Ertrag von 25 Tonnen pro Hektar. Dieses Ergebnis war zu erwarten, denn beide organischen Dünger liefern Nährstoffe sowohl für die Pflanzen als auch für das Bodenleben, deshalb ist die kurzfristige Düngewirkung geringer als bei mineralischer Düngung.

Die Langzeitwirkung von H.I.T. sieht man allerdings schon im zweiten Versuchsjahr (zur Erinnerung, der H.I.T. wurde nur vor dem ersten Versuchsjahr ausgebracht): Trotz einer geringeren mineralischen Düngung waren die Erträge von der Variante H.I.T. mit 35 Tonnen pro Hektar genauso hoch, wie die Erträge der mineralischen Düngung!

Unschädlichkeit

Endlich ist es so weit, wir haben es schwarz auf weiß vorliegen: Der H.I.T. hält die Grenzwerte nach Düngemittelverordnung und nach DIN SPEC für die Seuchenhygiene ein*. Das bedeutet, es wurden keine seuchenhygienisch relevanten Krankheitserreger (E. Coli, Salmonellen, Enterokkoken) nachgewiesen. Auch die Grenzwerte für Schwermetalle und organische Schadstoffe werden eingehalten! Unser H.I.T. ist damit ein sicheres Produkt und hält die Anforderungen an einen Recyclingdünger aus menschlichen Ausscheidungen ein (Boness in Arbeit)!

*Eine Ausnahme macht das Bakterium Clostridium perfringens: Ursprünglich war es auch als Indikator zur Bestimmung der Schadfreiheit gedacht – die wissenschaftliche Einordnung zeigt allerdings, dass Clostridium perfringens ubiquitär (also überall in der Umwelt) vorhanden und daher kein geeigneter Indikator zur Qualitätssicherung von H.I.T. ist.

Veröffentlichungen

(1) Boness, Jan-Ole & Kautz, T & Hoffmann-Bahnsen, R. (2024 a). Konzentrationen seuchenhygienisch relevanter Indikatororganismen im Boden nach Düngung mit Kompost aus menschlichen Fäkalien. 135 VLLUFA-Kongress, Karlsruhe. Online abrufbar hier: https://www.researchgate.net/publication/399332830_Konzentrationen_seuchenhygienisch_relevanter_Indikatororganismen_im_Boden_nach_Dungung_mit_Kompost_aus_menschlichen_Fakalien

(2) Boness, J.-O., Kautz, T., Kroschewski, B., Hoffmann-Bahnsen, R. (2025): Does human excreta fertilization increase pathogen contamination in sandy soils? Waste Management, Volume 212, 2026, 115314, ISSN 0956-053X, Online abrufbar hier: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2025.115314.