Projektdetails

Fdoknr

BML101723

Projektbeginn

10.05.2023

Projektende

24.09.2026

Status

beendet

Projekttitel

Basalt als Mineraldünger in der Landwirtschaft zur Speicherung von CO2

Projekttitel Englisch

-

Fördersumme

152.278,00

Forschungsprogramm

Programm für Forschung und Entwicklung im BML

Genderrelevant

nein

Rolle	Lfnr	Name
Auftraggeber	1	Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft (bis 31.03.2025)
Auftraggeber	2	Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Klima- und Umweltschutz, Regionen und Wasserwirtschaft
Auftragnehmer	1	AFRY Austria GmbH

1 - 3

Wissenschaftszweige
Geowissenschaften

1 - 1


Im vorliegenden Projekt wurde untersucht, inwieweit die Applikation von feingemahlenem Basaltgestein im Grünland zur CO₂-Speicherung im Sinne des Enhanced Weathering beiträgt und welche Auswirkungen das auf Boden, Pflanzenwachstum und Nährstoffdynamik hat. Grundlage bildete ein mehrjähriger Feldversuch auf österreichischem Dauergrünland mit verschiedenen Behandlungsvarianten (Kontrolle, Gülle, Basalt, Kombination Basalt + Gülle). Die Ergebnisse zeigen, dass Basaltmehl als Maßnahme zur Bodenverbesserung wirksam ist, und eine moderate direkte Wirkung auf den Ertrag entfaltet. Während die höchsten Trockenmasseerträge durch organische Düngung erzielt wurden, zeigte die kombinierte Anwendung von Basalt und Dünger die stärkste relative Ertragssteigerung, was auf einen synergistischen Effekt hinweist. Im konkreten Versuch wirkte Basalt primär indirekt durch die Verbesserung der Standortbedingungen und der Nährstoffeffizienz. Ein wesentlicher Effekt besteht in der deutlichen Förderung von Leguminosen, wodurch sich der Rohproteingehalt des Futters erhöht und die Stickstoffdynamik positiv beeinflusst wird. Auf bodenchemischer Ebene wurde eine nachhaltige Erhöhung des pH-Wertes beobachtet, die auf die Basaltverwitterung zurückzuführen ist. Diese pH-Anhebung verbessert die Verfügbarkeit von Nährstoffen und stimuliert biologische Prozesse im Boden. Die Ergebnisse zeigen, dass Basalt keine direkte Erhöhung der pflanzenverfügbaren Phosphorpools bewirkt, sondern vor allem die biologische Dynamik des Nährstoffkreislaufs aktiviert. Die erhöhte Aufnahme von Stickstoff und Phosphor ist überwiegend auf mikrobiell vermittelte Prozesse sowie Veränderungen in der Pflanzenzusammensetzung zurückzuführen. Im Hinblick auf die Klimawirkung bestätigt der Versuch die grundlegende Funktionsweise des Enhanced Weathering, zeigt aber deutliche Einschränkungen in der praktischen Umsetzung. Die theoretischen CO₂-Speicherpotenziale des eingesetzten Basalts sind hoch, die tatsächlich gemessene CO₂-Speicherung über den Austrag von Bikarbonat ist kurzfristig über die Versuchsdauer nicht nachweisbar. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die freigesetzten Kationen im Boden weitgehend gebunden werden und somit der notwendige Export von Ladungsträgern ausbleibt. Die gebildete Alkalinität kann daher nicht stabil aus dem System ausgetragen werden und wird durch interne Reaktionen wieder abgebaut. Der Klimanutzen ist daher kurzfristig stark limitiert und potenziell erst auf längeren Zeitskalen relevant.

Im vorliegenden Projekt wurde untersucht, inwieweit die Applikation von feingemahlenem Basaltgestein im Grünland zur CO₂-Speicherung im Sinne des Enhanced Weathering beiträgt und welche Auswirkungen das auf Boden, Pflanzenwachstum und Nährstoffdynamik hat. Grundlage bildete ein mehrjähriger Feldversuch auf österreichischem Dauergrünland mit verschiedenen Behandlungsvarianten (Kontrolle, Gülle, Basalt, Kombination Basalt + Gülle). Die Ergebnisse zeigen, dass Basaltmehl als Maßnahme zur Bodenverbesserung wirksam ist, und eine moderate direkte Wirkung auf den Ertrag entfaltet. Während die höchsten Trockenmasseerträge durch organische Düngung erzielt wurden, zeigte die kombinierte Anwendung von Basalt und Dünger die stärkste relative Ertragssteigerung, was auf einen synergistischen Effekt hinweist. Im konkreten Versuch wirkte Basalt primär indirekt durch die Verbesserung der Standortbedingungen und der Nährstoffeffizienz. Ein wesentlicher Effekt besteht in der deutlichen Förderung von Leguminosen, wodurch sich der Rohproteingehalt des Futters erhöht und die Stickstoffdynamik positiv beeinflusst wird. Auf bodenchemischer Ebene wurde eine nachhaltige Erhöhung des pH-Wertes beobachtet, die auf die Basaltverwitterung zurückzuführen ist. Diese pH-Anhebung verbessert die Verfügbarkeit von Nährstoffen und stimuliert biologische Prozesse im Boden. Die Ergebnisse zeigen, dass Basalt keine direkte Erhöhung der pflanzenverfügbaren Phosphorpools bewirkt, sondern vor allem die biologische Dynamik des Nährstoffkreislaufs aktiviert. Die erhöhte Aufnahme von Stickstoff und Phosphor ist überwiegend auf mikrobiell vermittelte Prozesse sowie Veränderungen in der Pflanzenzusammensetzung zurückzuführen. Im Hinblick auf die Klimawirkung bestätigt der Versuch die grundlegende Funktionsweise des Enhanced Weathering, zeigt aber deutliche Einschränkungen in der praktischen Umsetzung. Die theoretischen CO₂-Speicherpotenziale des eingesetzten Basalts sind hoch, die tatsächlich gemessene CO₂-Speicherung über den Austrag von Bikarbonat ist kurzfristig über die Versuchsdauer nicht nachweisbar. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die freigesetzten Kationen im Boden weitgehend gebunden werden und somit der notwendige Export von Ladungsträgern ausbleibt. Die gebildete Alkalinität kann daher nicht stabil aus dem System ausgetragen werden und wird durch interne Reaktionen wieder abgebaut. Der Klimanutzen ist daher kurzfristig stark limitiert und potenziell erst auf längeren Zeitskalen relevant.

1 - 1


This study investigates the application of finely ground basalt rock as a soil amendment in permanent grassland systems, with a particular focus on its potential to enhance CO₂ sequestration through enhanced weathering and its effects on soil properties, plant productivity, and nutrient dynamics. The research was conducted as a multi-year field experiment on Austrian grassland, including different treatment variants (control, slurry, basalt, and basalt combined with slurry). The results demonstrate that basalt application primarily acts as an indirect soil amendment rather than a direct nutrient source. While the highest absolute yields were observed under organic fertilization, the combined application of basalt and slurry resulted in the strongest relative yield increase, suggesting a synergistic effect. This response is largely attributed to improved nutrient use efficiency and a pronounced increase in legume abundance, which enhanced nitrogen dynamics and forage quality. From a soil chemical perspective, basalt application led to a sustained increase in pH, thereby influencing nutrient availability and stimulating biological processes. However, no evidence was found for a direct increase in readily available phosphorus pools, indicating that observed changes in nutrient uptake are mainly driven by biological and compositional shifts within the plant – soil system rather than by simple geochemical release. Regarding climate mitigation, the study confirms the fundamental mechanisms of enhanced weathering but highlights substantial limitations under field conditions. Despite a high theoretical CO₂ sequestration potential of the applied basalt, no measurable net CO₂ removal via bicarbonate export was observed over the study period. This is primarily attributed to the retention of released cations and alkalinity within the soil system, which limits short-term carbon export and storage. Consequently, climate benefits are likely constrained on short timescales. A key uncertainty relates to the long-term evolution of the soil system. Increasing saturation of sorption sites may alter cation mobility and alkalinity export in the future, potentially enhancing CO₂ sequestration. Additional uncertainties concern changes in soil organic matter dynamics and site-specific processes such as solute transport and biogeochemical reactions, which could not be conclusively resolved within the scope of the study.

This study investigates the application of finely ground basalt rock as a soil amendment in permanent grassland systems, with a particular focus on its potential to enhance CO₂ sequestration through enhanced weathering and its effects on soil properties, plant productivity, and nutrient dynamics. The research was conducted as a multi-year field experiment on Austrian grassland, including different treatment variants (control, slurry, basalt, and basalt combined with slurry). The results demonstrate that basalt application primarily acts as an indirect soil amendment rather than a direct nutrient source. While the highest absolute yields were observed under organic fertilization, the combined application of basalt and slurry resulted in the strongest relative yield increase, suggesting a synergistic effect. This response is largely attributed to improved nutrient use efficiency and a pronounced increase in legume abundance, which enhanced nitrogen dynamics and forage quality. From a soil chemical perspective, basalt application led to a sustained increase in pH, thereby influencing nutrient availability and stimulating biological processes. However, no evidence was found for a direct increase in readily available phosphorus pools, indicating that observed changes in nutrient uptake are mainly driven by biological and compositional shifts within the plant – soil system rather than by simple geochemical release. Regarding climate mitigation, the study confirms the fundamental mechanisms of enhanced weathering but highlights substantial limitations under field conditions. Despite a high theoretical CO₂ sequestration potential of the applied basalt, no measurable net CO₂ removal via bicarbonate export was observed over the study period. This is primarily attributed to the retention of released cations and alkalinity within the soil system, which limits short-term carbon export and storage. Consequently, climate benefits are likely constrained on short timescales. A key uncertainty relates to the long-term evolution of the soil system. Increasing saturation of sorption sites may alter cation mobility and alkalinity export in the future, potentially enhancing CO₂ sequestration. Additional uncertainties concern changes in soil organic matter dynamics and site-specific processes such as solute transport and biogeochemical reactions, which could not be conclusively resolved within the scope of the study.

1 - 1

Projektdetails

beteiligte Personen/Organisationen

zugeordnete Wissenschaftszweige

Abstract deutsch

Abstract englisch