„Verlust von Phosphor“

Service-Learning zur Planetarischen Leitplanke - Eine Umweltanalytik für die Landwirtschaft.

Ein kooperatives Entwicklungsprojekt von Schule, Naturpark, Universität und Umweltanalytiklabor zur Förderung des Nachhaltigkeitsbewusstseins von Schüler*innen und der Befähigung zur aktiven Gestaltung einer nachhaltigen Entwicklung.

Planetarische Leitplanke – Was ist das?

Vereinfacht gesagt, geht es bei den planetarischen Leitplanken um die ökologischen Grenzen, die natürlichen Ressourcen, unserer Erde. Werden diese ökologischen Grenzen überschritten, ist nicht nur die Stabilität des Ökosystems, sondern sind auch die Lebensgrundlagen für uns als Menschheit gefährdet. In vielen Bereichen stellen wir fest, dass wir bereits diese Grenzen überschritten haben: Abholzung und andere Landnutzungsänderungen, der Verbrauch von Süßwasser, die Versauerung der Ozeane oder Einwirkungen in die biogeochemischen Kreisläufe.

So stellen wir alle fest, dass sich die Umwelt verändert. Wissenschaftler und Politiker haben sich dieses Thema seit einigen Jahren angenommen und die Einhaltung der planetaren Grenzen in Teilen der internationalen Klimapolitik als Ziel übernommen. Und auch der Naturpark Sauerland Rothaargebirge beschäftigt sich, gemeinsam mit der Universität Siegen, mit diesem für uns alle sehr wichtigem Zukunftsthema.

Mit im Boot sind zudem das HuK Umweltlabor, Wenden, und Schüler*innen sowie Studierende der Uni Siegen. Mehrere Landwirte aus dem Naturpark stellen ihre Flächen für die Probenentnahme freundlicherweise zur Verfügung. Gefördert wurde das Projekt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU.

Die Projektpartner haben sich von diesen ökologischen Belastungsgrenzen aus dem biogeochemischen Kreislauf für die Untersuchung von Phosphor entschieden und der Chemieunterricht wird zum Anfassen lebendig: draußen, quasi vor der Haustür, auf dem Feld und im Labor!

Auf der Erde, insbesondere der Erdkruste, kommt Phosphor ausschließlich in gebundener Form vor. Die größten Vorkommen an Phosphat-Mineralien finden sich in Afrika, in China und den Vereinigten Staaten. Jedoch werden sich diese Vorkommen mit der Zeit immer mehr durch den Ressourcenabbau verknappen, denn von den weltweit jährlich geförderten Millionen Tonnen an Rohphosphaten wird der Großteil zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Jedoch ist Phosphor für alle Lebewesen sehr bedeutungsvoll: als DNA-Baustein, als Nährstoff für Pflanzen oder auch als Element in zahlreichen Stoffwechselprozessen.

„Was können wir also im Sinne eines nachhaltigen Umgangs mit der Ressource „Phosphor“ unternehmen?“, so die Ausgangsfrage.

Phosphor in der Landwirtschaft

Die Landwirte stehen vor der Herausforderung, die optimale Menge an Düngemitteln zu finden. Denn werden die Pflanzen nicht ausreichend mit Phosphaten versorgt, wachsen sie nicht gut; verminderte Ernteerträge sind die Folge. Wird hingegen zu viel gedüngt, so reichern sich diese Nährstoffe über die Zeit in Boden und Gewässer an.

Praktische Umsetzung: Bodenprobenentnahmen

Nachdem sich die Schüler*innen und Studierenden des Projektkurses theoretisch mit dem Thema auseinandergesetzt haben, geht es dann in die praktische Umsetzung: die Bodenprobeentnahme, die aufgrund diverser Einflussfaktoren, wie beispielsweise die Witterungsverhältnisse, auf einen möglichst früheren Zeitpunkt des jeweiligen Jahres  terminiert wird. Eventuell erhält der Projektkurs auch noch Unterstützung durch einen professionellen Bodenprobenentnehmer aus der Region. Ziel ist es, mit Hilfe mehrerer Entnahmepunkte eine Mischprobe für ein gesamtes Feld (Schlag) oder für eine Wiese/Weide zu bekommen.

Unterschieden wird bei Acker zwischen 15 bis 20 Einzelproben und bei Grünland zwischen 30 bis 40 Einzelproben, die im Anschluss homogenisiert und analysiert werden. In der ersten Untersuchung wurde ein Hof aufgrund der erforderlichen Grunduntersuchung so ausgewählt, dass die von dem Projekt erzielten Analyseergebnisse im Sinne einer Validitätseinschätzung mit denen eines agrarwissenschaftlichen Labors zum einen Teil abgeglichen werden konnten. Den zweiten Teil der Bodenproben untersuchte der Projektkurs im Labor der Universität Siegen selbst.

Im Labor: Analysen des Entnahmegutes

Zunächst stellte der erste Projektkurs Vermutungen auf, welche Konzentrationsbereiche, Ähnlichkeiten oder Unterschiede sie für die entnommenen Proben vermuteten, wie z.B.: „Grünlandflächen haben einen höheren Phosphatgehalt als Ackerflächen“ -  als Grund wurde der Nährstoffeintrag aufgrund von Kuhdung auf Grünland und der Entzug von Nährstoffen auf Ackerflächen durch das höhere Pflanzenwachstum vermutet. Diese Annahmen wurden gesammelt, um sie später mit den Analyseergebnissen vergleichen zu können.

Nach theoretischer Einführung in die Laborarbeit, homogenisierte der Projektkurs unter fachkundiger Anwendung die luftgetrockneten Bodenproben zunächst, wog eine definierte Probenmenge ein, versetzte diese mit einer Extraktionslösung, die sodann geschüttelt und anschließend filtriert wurde. Das so erhaltene Bodenextrakt ist mehrere Wochen haltbar und wurde für die weiteren Analyseschritte verwendet. Ergebnisse im Reagenzglas:

Abschluss des Projektkurses

Auswertung – Nährstoffversorgungszustand – Düngeempfehlung – Feedback Landwirt – Tag der offenen Uni

Eine zusammenfassende Reflektion von Analysen, der Exkursion in das HuK Umweltlabor, dem Vergleich der Uni-Laborergebnisse mit den Ergebnissen der Bodenuntersuchungen durch die beauftragte Firma, Feedback an den Landwirt sowie die offizielle Vorstellung der Projektergebnisse zum „Tag der offenen Uni“ bildeten den Abschluss für den Projektkurs.

Alle Projektteilnehmer zogen gemeinsam das Fazit, dass insbesondere die Exkursion zu dem landwirtschaftlichen Betrieb, um die Bodenprobenentnahmen durchzuführen, eine bleibende und bereichernde Erinnerung hinterlassen habe.

Die Posterpräsentation zum Projekt am Tag der „Offenen Uni“ findest du hier:

 Poster Projektkurs 18_19  (pdf - 1,46 MB)