Energetisches Potenzial (BMP) und Ökosystemdienstleistungen

Transkript

1 Prof. Dr. Christoph Emmerling, Univ. Trier, Fach Bodenkunde Energetisches Potenzial (BMP) und Ökosystemdienstleistungen von Dauerkulturen Energetisches Potenzial: Biochem. Methanpotenzial [BMP] Ecosystem Services: C-Sequestrierung, CO 2 - Einsparpotenzial, Biodiversität, Nützlinge, Dauerkulturen: Miscanthus, weitere Kulturen zur Biomasseproduktion

2 BMP A) Energetisches von Miscanthus Potenzial - Herbsternte Ertrag pro ha [m³n/ha] BMP Mittel von 2 Jahren Biogas Methan September November April Erntezeitpunkt Schmidt et al., 2015 Bei Herbsternte ist der Biogasertrag von Miscanthus vergleichbar mit Mais; der Methanertrag ist höher Die Frühjahrsernte ist erwartungsgemäß nicht zur Vergärung geeignet (gilt nur für Einflussbereich des EEG) Ergebnisse sind konservativ, da keine Kompensationsdüngung erfolgte

3 Konsequenzen für den Boden Erntezeitpunkt Pfad der Rezyklierung Masse Kohlenstoff Stickstoff Phosphor Kalium Calcium Magnesium kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 kg ha -1 kg ha Streu Stoppel Ernteverlust / (±1.7) (±15.5) / 4.6 (±1.4) 5.8 (±0.8) / 1.4 (±0.6) 1.9 (±0.2) / 15.8 (±2.6) 15.0 (±0.8) / 0.3 (±0.2) 2.5 (±0.5) / 0.7 (±0.2) 1.1 (±0.2) Σ (±15.6) 10.4 (±1.6) 3.3 (±0.6) 30.8 (±2.7) 2.8 (±0.6) 1.7 (±0.2) Rhizome (±198.0) 36.8 (±27.8) 2.8 (±2.9) (±14.5) / / Streu Stoppel Ernteverlust (±21.8) (±5.2) (±19.8) 30.4 (±2.3) 2.6 (±0.8) 1.6 (±0.1) 3.1 (±0.4) 1.1 (±0.2) 1.0 (±0.0) 5.7 (±1.3) 9.4 (±2.1) 6.8 (±0.3) 29.5 (±3.8) 1.4 (±0.3) 1.3 (±0.2) 6.9 (±1.1) 1.1 (±0.3) 0.7 (±0.2) Σ (±200.2) 71.4 (±27.9) 8.0 (±2.9) 6.0 (±14.7) 32.2 (±3.8) 8.7 (±1.1) Rückführung Herbstim Vergleich zur Frühjahrsernte (Frühjahrsernte = 100%) kg ha % > Rezyklierung z.b. durch Gärgülle? Ruf et al., 2015

4 BMP-Potenzial Ertrag (TM / ha) Methan (l / kg ots) Methan (m 3 / ha) ALT SIM SP ALT SIM SP ALT SIM SP Mais / GPS 130,1 140,2 73, Szarvasi 170,6 210,1 n.a n.a (2) 6261 (2) n.a. WPM 81,3 88,8 71, k.a k.a. Switchgras ,2 (2) Sida 52,6 69,8 86, D. Silphie 160,2 115,1 67, Igniscum 43,3 58,8 98,0 (2) (2) (2) Mais FF im Mittel: 2235 m 3 / ha Szarvasi im Mittel: 5518 m 3 / ha Sida im Mittel: 1800 m 3 / ha D. Silphie im Mittel: 2694 m 3 / ha Igniscum im Mittel: 1056 m 3 / ha Aus: Versuchsbericht Biomasse des DLR R-P, 2013

5 B) C-Sequestrierung Ökosystemdienstleistungen Ergebnisse der 13 C Isotopenanalyse: Mit zunehmender Dauer des Anbaus reichert sich Kohlenstoff im Boden bis zu einer Tiefe von 60 cm signifikant an Nach 16 Jahren Miscanthus-Anbau waren insgesamt 17.7 t C ha -1 Miscanthus C im Boden gespeichert Rate beträgt 1.1 t C ha -1 Jahr -1 Dies ist ein regionaler Beitrag zur Klimabilanz Felten & Emmerling, 2012

6 Wie grün sind Energiepflanzen? CO 2 -eq Reduktionspotential hängt eng mit der Nutzung der Folgeprodukte zusammen Miscanthus Anbau wirkt als CO 2 - Senke Wichtiger regionaler Beitrag für den Globalen Klimaschutz Energiebereitstellung aus fossilen Ressourcen im Vergleich mit den diese jeweils ersetzenden Hauptprodukten aus dem Energiepflanzenanbau [= Gutschrift] Felten et al., 2013

7 Regenwurmbesatz Signifikante Förderung der Anzahl und Biomasse von Regenwürmern nach Anbau von Dauerkulturen (Altrich, 4. Jahr) im Vergleich zu Mais Höchste Artenzahl unter Wildpflanzenmischung Höchste Abundanz unter Sida Emmerling et al., 2014

8 Miscanthus: Ein Biologischer Hotspot STRUCTURE Analyse der genetischen Diversität von Aporrectodea longa Populationen (Mikrosatelliten) Emmerling et al., 2015

9 Bodenperformance unter Dauerkulturen 0,90 0,80 Aggregatstabilität- Vergleich der Anbausysteme 0,70 0,60 Zunahme der Aggregatstabilität GMD [mm] 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Annuelle Dauerkultur Grünland GMD [mm] 0,83 0,49 0,24 Insgesamt 110 Flächen Mais Raps (Getreide) Miscanthus D. Silphie Szarvasi Igniscum Rohrglanzgras WPM Sida Bachelorarbeit Jennifer Makselon 2015

10 Nützlinge / Vögel Diplomarbeit Anke Luhmer

11 Greening? GAP Reform 2015: Anforderungen an Ökologische Vorrangflächen Klima- und Umweltschutz förderliche Landbewirtschaftungsmethoden auf mindestens 5% der Ackerfläche pro Betrieb Gewichtete Förderung von Zwischenfrüchten, Leguminosen, Brachen, Pufferstreifen, Grünland, Hecken, Warum werden Dauerkulturen nicht als ÖVF anerkannt? Anerkennung des Energiepotenzials verschiedener Kulturen zur Erreichung der Klimaschutzziele; Biodiversität, Nützlinge, Grundwasserschutz, z.t. Vogelschutz, Mindestanforderungen werden erfüllt (BfN, KLU) Anbaudiversifizierung Düngung, Pflanzenschutz: Geringer Einsatz von PSM (Verzicht ist möglich), Düngung durch Rezyklierung der Gärgülle Standards für GLÖZ werden erreicht

12 Greening: Einbindung von Dauerkulturen Kultur Greening - Gewichtungsfaktor Zwischenfrucht- Anbau Ökosystemdienstleistungen allgemein speziell 0, Leguminosen 0,7 N Speicherung Blütenbestäubende Insekten Miscanthus 1,5 # C-Sequestrierung, CO 2 -Einsparung, GWschutz, Low-Input, Biodiversität, Erosionsschutz Durchw. Silphie 1,0 * C-Sequestrierung, GW-schutz, Biodiversität, Erosionsschutz Szarvazi 1,0 * C-Sequestrierung, GW-schutz, Biodiversität, Erosionsschutz Igniscum 1,0 * C-Sequestrierung, GW-schutz, Biodiversität, Erosionsschutz Wildpfl.mischung 1,5 + C-Sequestrierung, GW-schutz, Low-Input, Biodiversität, Erosionsschutz Grünland (FFH), Stilllegung, Agroforstflächen Hecken (unter CC- Schutz) 1,0 C-Sequestrierung, GW-schutz, Erosionsschutz, Low-Input, Biodiversität Nützlinge, Vögel; Klimaschutz Nützlinge, Blütenbestäubende Insekten, Klimaschutz? Nützlinge, Klimaschutz? Nützlinge, klimaschutz? Blütenbestäubende Insekten, Nützlinge, Kleinsäuger, Landschaftsästhetik, Klimaschutz? Blütenbestäubende Insekten, Kleinsäuger; Nützlinge, Landschaftsästhetik 2,0 - - Vögel, (Wind)Erosionsschutz, Landschaftsästhetik # : Anbaudauer ca. 25 Jahre; * : Anbaudauer ca. 10 Jahre; + : Anbaudauer 7 Jahre; bes. hohes Potenzial an ÖD

13 Outlook : 19 1) Dauerkulturen zur Biomasseproduktion liefern einen wichtigen (regionalen) Beitrag zur klimaneutralen Energieproduktion und können Mais z.t. ersetzen 2) Miscanthus und weitere Dauerkulturen liefern zahlreiche Ökosystemdienstleistungen, wie C-Sequestrierung, Nützlingsförderung, Gw.schutz, u.v.m. 3) Miscanthus und weitere Dauerkulturen sollten daher als ÖVF im Rahmen des Greenings anerkannt werden