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Für den Weinbau ist besonders der Aspekt der Qualität von großer Bedeutung. Die Qualitätsparameter der Trauben haben einen wesentlichen Einfluss auf den Wert der Produktion, reagieren aber sehr empfindlich auf jährliche Klimaschwankungen.
In den letzten Jahrzehnten haben die globalen Klimaveränderungen mit zunehmender Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse wie Dürren und Hitzewellen bei den Winzern große Besorgnis ausgelöst. Es wird prognostiziert, dass diese Veränderungen in den kommenden Jahrzehnten noch zunehmen werden, wodurch sich die Eignung vieler produktiver Regionen für den Weinbau verändern wird und die Winzer gezwungen sind, reaktive und vorausschauende Anpassungsmaßnahmen zu ergreifen.
Die Ausbringung von Pflanzenkohle auf landwirtschaftlich genutzten Böden hat sich als eine wirksame Strategie erwiesen, um den Anstieg des Bodenwassergehalts, eine Verringerung des Wasserstresses der Pflanzen und eine Steigerung der photosynthetischen Aktivität während der Trockenheit zu erreichen. So können die Ernteerträge und -qualität gesichert und zusätzlich Kohlenstoff im Boden gespeichert werden.
Eine hohe Dosis Pflanzenkohle kann die Verfügbarkeit stark limitierter Elemente wie Wasser durch eine Erhöhung der Wasserspeicherfähigkeit des Bodens immens verbessern. Durch die Porosität der Pflanzenkohle und ihrer spezifischen Oberfläche von bis zu 300 m2 pro Gramm kann sie bis zur dreifachen Menge ihres Eigengewichts an Wasser aufnehmen.
Durch Pflanzenkohle kann insbesondere der Aufbau von Humus im Weinberg gefördert werden. Durch die hohe Adsorptions- und Kationenaustauschkapazität ist Pflanzenkohle als Nährstoffträger sehr gut geeignet und ermöglicht die Bildung von Ton-Kohle-Humuskomplexen mit hoher mikrobieller Aktivität. Besonders für Dauerkulturen wie Weinreben ist ein intaktes Bodenleben essentiell.
Durch den Einsatz von Pflanzenkohle im Weinbau kann neben den bereits genannten Vorteilen auch die Rebengesundheit verbessert werden. In einer Studie konnten in den Varianten mit Pflanzenkohle in Kombination mit Kompost im Erntegut höhere Anthocyangehalte festgestellt werden. Die Erhöhung dieser Anthocyangehalte ist sowohl für die Farb- als auch die Geschmacksentwicklung des Weins von hoher Qualitätsrelevanz. Des Weiteren wurde herausgefunden, dass die Trauben durch den Einsatz von Pflanzenkohle höhere Amino-N-Gehalte aufwiesen. Ein höherer N-Gehalt in Form von Aminosäuren ist ein Qualitätsparameter, der sowohl für eine höhere Resistenz der Trauben gegen Pathogene spricht als auch für die Hefeernährung während der Gärung von Bedeutung ist.
Besonders niederschlagsreiche Anbauzonen und Rebenjunganlagen haben ein hohes Risiko für Nitratauswaschungen. Pflanzenkohle hat in diesem Zusammenhang das Potenzial, überschüssiges Nitrat aufzunehmen und damit dessen Auswaschung zu verringern. Durch die Pflanzenkohle kann außerdem die Nitrifikationsleistung im Boden deutlich verbessert werden, wodurch weniger Stickstoff durch Ausgasung verloren geht und als Nitrat in gut pflanzenverfügbarer Form vorliegt. Durch die hohe Kationenaustauschkapazität werden zudem Ammonium und Aminosäuren an den Oberflächen der Pflanzenkohle fixiert, wodurch auch deren Auswaschung verhindert oder gebremst wird.
Eine wesentliche Rolle für die bodenverbessernde Wirkung der Pflanzenkohle spielt die Anwendung in Kombination mit Nährstoffen sowie die Einarbeitung in den Boden. Eine Auswertung von bisher vorliegenden Ergebnissen hat gezeigt, dass die Verwendung reiner Pflanzenkohle eher nicht zu Wachstums- und Ertragssteigerungen sondern sogar zu Wachstumsverminderungen aufgrund von Nährstoffblockierungen führen kann. Erst wenn die Pflanzenkohle mit Kompost oder auch nur mit Stickstoff aktiviert wird, ist die Wirkung auf das Pflanzenwachstum deutlich verbessert.
Es hat sich außerdem bewährt, die Pflanzenkohle schon während des Kompostierungsvorganges einzusetzen. Ein derartig aufbereiteter Kompost eignet sich ideal für den Einsatz im Weinberg und verringert besonders effektiv die Auswaschung von Nitrat.
Schon Aufwandmengen von 7,2 Tonnen Pflanzenkohle pro Hektar können zu verringerter Nitratauswaschung und verbesserter Weinqualität führen.
Eine tiefe Einarbeitung der Pflanzenkohle ist in der Regel von Vorteil. In bestehenden Kulturen kann die Pflanzenkohle allerdings nicht tief in den Boden eingearbeitet werden, da sonst das Wurzelwerk und das Bodenleben massiv gestört würden. Durch die biologische Aktivierung des Oberbodens mit der Pflanzenkohle und der Durchmischung durch Regenwürmer gelangen mit der Zeit aber auch Partikel aus der feineren Kohlefraktion in tiefere Bodenschichten.
Pflanzenkohle kann viele positive Auswirkungen auf Weinertrag und -qualität haben. Besonders in Anbetracht des Klimawandels wiegt der Effekt der verbesserten Wasserspeicherfähigkeit des Bodens durch Pflanzenkohle umso mehr. Auch die Verminderung von Nitratauswaschungen ins Grundwasser ist ein vielversprechender Ansatz der Nutzung von Pflanzenkohle, denn wie auf vielen landwirtschaftlich genutzten Flächen gibt es auch in Weinbaugebieten das Problem von Überschreitungen der Nitratgrenzen.
Allerdings spielen auch Faktoren wie Bodentyp, Bodenbearbeitung, Klima, Rebsorte, Sekundärvegetation und mikrobielle Besiedelung eine wichtige Rolle bei der Wirkungsentfaltung der Pflanzenkohle, sodass der Schluss von einem spezifischen Standort auf Andere nur bedingt gegeben ist und noch weiterer Forschung bedarf.