Erstmalige molekulare Charakterisierung der Eigenschaften des Präparates 500 (Hornmist)

Erstellt von Laila Grillo | |   Research-Results-Preparations
In der vorliegenden Studie untersuchte eine Gruppe von Forschern erstmals die molekularen Eigenschaften des Präparats 500 (Hornmist), das in der biologisch-dynamischen Landwirtschaft als Spritzmittel eingesetzt wird. Die Forscher stellten fest, dass das Präparat 500 im Vergleich zu herkömmlichen Kompostprodukten eine höhere Biostimulanz aufweist, was die biologische Aktivität des Bodens fördert, von der auch die Pflanzen profitieren. Die Studie wurde von Biodynamie-Recherche zusammengefasst und aus dem Französischen übersetzt. Der Original-Link zur Zusammenfassung und zum vollständigen englischen Artikel befindet sich im Anschluss an die Studie.

Zusammenfassung

Unterirdisch fermentierte Dungprodukte in Kuhhörnern, die üblicherweise als Feldspritzmittel (Präparat 500) im biodynamischen Landwirtschaftssystem verwendet werden, wurden hinsichtlich ihrer molekularen Zusammensetzung durch Festkörper-Kernresonanzspektroskopie [13C-Kreuzpolarisations-NMR (13C-CPMAS-NMR)], Gaschromatographie, Tetramethylammoniumhydroxid-Thermochemolyse und Massenspektrometrie charakterisiert. Sowohl die Thermochemolyse als auch die NMR-Spektroskopie zeigten eine komplexe Molekularstruktur, deren vorherrschende Bestandteile aromatische Ligninderivate, Polysaccharide und Alkylverbindungen sind. Die CPMAS-NMR-Spektren biodynamischer Präparate zeigten eine Kohlenstoffverteilung mit insgesamt wenig hydrophobem Charakter und einem signifikanten Beitrag von Lignocellulosederivaten. 

Die Ergebnisse der Thermochemolyse bestätigten die durch die NMR-Spektroskopie aufgezeigte Charakteristik und enthüllten eine molekulare Zusammensetzung, die auf Alkylkomponenten pflanzlichen und mikrobiellen Ursprungs und der stabilen Einlagerung von Ligninderivaten beruht. Das Vorhandensein von biolabilen Komponenten und unzersetzten Ligninverbindungen im Präparat 500 ist auf seinen im Vergleich zu gängigen Kompostierungsverfahren besonders langsamen Reifungsprozess zurückzuführen. Unsere Ergebnisse liefern zum ersten Mal eine wissenschaftliche Charakterisierung eines in der biodynamischen Landwirtschaft wichtigen Produkts und zeigen, dass biodynamische Präparate offenbar mit biolabilen Komponenten angereichert sind und sich daher potenziell zur Förderung des Pflanzenwachstums eignen.

 

Schlussfolgerungen

Die detaillierte molekulare Charakterisierung von drei verschiedenen BD 500-Präparaten, die durch Festkörper-NMR-Spektren und TMAH-Thermochemolyse gewonnen wurden, zeigt eine komplexe molekulare Zusammensetzung, die es ermöglicht, ein breites Spektrum an unterschiedlichen Molekülstrukturen zu identifizieren. Ligninderivate, pflanzliche Polysaccharide sowie lineare und zyklische Lipidkomponenten pflanzlichen und mikrobiellen Ursprungs wurden als Hauptbestandteile der aus Kuhdung gewonnene biodynamische Präparat 500 erkannt. Insbesondere die Identifizierung verschiedener Biomarker für Lignin und Lipide durch Thermochemolyse kann bei der Rückverfolgung der Herkunft von Produkten nach biodynamischen Verfahren nützlich werden. So kann auch ihre Umwandlung im Boden abgeschätzt werden und ihre Struktur mit der Bioaktivität auf Pflanzen in Verbindung gebracht werden.

Sowohl die NMR-Spektroskopie als auch die Thermochemolyse deuten darauf hin, dass die Lignocellulosereste weitgehend in das biodynamische Präparat 500 eingebaut wurden, wobei eine grosse Menge labiler Moleküle leicht zersetzt wurde. Gleichzeitig ging die selektive Konservierung widerspenstiger Alkylmoleküle im Präparat 500 auch mit der Konservierung weniger stabiler Alkylmoleküle und mikrobieller Biomarker einher, so dass die biochemische Widerspenstigkeit dieses biodynamischen Produkts möglicherweise geringer ist als diejenige, die üblicherweise in einem reifen Kompost beobachtet wird, der eine vollständige aerobe Fermentation durchlaufen hat. Diese molekularen Eigenschaften legen nahe, dass das Präparat 500 im Boden biolabiler sein könnte als gewöhnlicher Kompost und wegen eines hohen Gehalts an aromatischen Ligninderivaten potenziell bioaktiver für das Pflanzenwachstum.

Trotz der Skepsis gegenüber der Existenzberechtigung biodynamischer landwirtschaftlicher Präparate findet dieses System zunehmend praktische Anwendung, hauptsächlich als ergänzende Technik für die biologische Landwirtschaft in kleinem Massstab, mit einer anerkannten Fähigkeit, die Ernteerträge zu erhalten und die Gesundheit des Bodens zu verbessern. Unsere Ergebnisse zur molekularen Zusammensetzung von drei verschiedenen Präparaten 500 liefern nicht nur die wissenschaftliche Grundlage für eine molekulare Differenzierung zwischen diesen Präparaten und anderen kompostierten Materialien, sondern legen auch nahe, dass diese Unterschiede die Ursache für die beobachtete Bioaktivität dieses biodynamischen Produkts sein könnten.

 

Autor*innen: Spaccini R., Mazzei P., Squartini A., Giannattasio M., Piccolo A. 

Titel: Molecular Properties of a Fermented Manure Preparation Used as Field Spray in Biodynamic Agriculture

Journal: Environmental Science and Pollution Research, 19, P4214-4225, 2012

Link zum Original auf Englisch: https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-012-1022-x

 

 

 

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