Schlussbericht. Verbundvorhaben:

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1 Verbundvorhaben: Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands Phase III (EVA III) Teilvorhaben 5: Zweikulturnutzungssystem (ÖKOVERS) FKZ: Schlussbericht Prof. Dr. M. Wachendorf, Dr. R. Graß, Dipl. Geoökol. B. Reddersen, Dr. R. Stülpnagel / mit einer ökonomischen Zusatzanalyse von Prof. Dr. D. Möller und MSc. B. Blumenstein / Witzenhausen im Juni, 2014

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung und Zielsetzung Material und Methoden Versuchszeitraum Partner und Versuchsstandorte Bodenparameter Klima und Witterung Versuchsanlage und Versuchsdurchführung Versuch ÖKOVERS Versuch KORB Datenerhebung Ergebnisse Witterung an den Versuchsstandorten Erträge an Trockenmasse und Methan Konventionelle Anbaubedingungen Ökologische Anbaubedingungen Vergleich über alle Standorte und zwischen den Anbausystemen Ökologische Bewertung Faktor Wasser im Boden Stickstoff im Boden Gärrestseparation aus ökologischer und ökonomischer Sicht Zusammenfassung der Erkenntnisse aus der ökologischen Bewertung Ökonomische Bewertung Annahmen und Datenauswertung Mechanisierung, Mengengerüste und Preise in ÖKOVERS Definition des EVA-Deckungsbeitrags Wirtschaftlichkeitsvergleiche alternativer Nutzungen von Kleegras und Silomais Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen energetischer Nutzung und tierischer Verwertung von Kleegras und Silomais Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen energetischer Nutzung und Mulchen der Kleegras-Vorfrucht Zusammenfassung Literatur A Schlussbericht - Anhang 2

3 Tabellenverzeichnis Tab. 1: Bodenkundliche Kenndaten der Versuchsflächen, auf denen 2cult bzw. auf denen KORB und ÖKOVERS angelegt wurden [24, 25]. Die hier ausgewiesenen Werte beziehen sich abgesehen von den Werten zum pflanzenverfügbaren Bodenwasser und zur Durchwurzelungstiefe (nach KA5) auf den obersten Horizont des Bodens, den Pflughorizont Tab. 2: Übersicht zu den Klimadaten an den Versuchsstandorten, an denen 2cult, ÖKOVERS und KORB angelegt wurden, auf der Basis langjähriger Wetterbeobachtungen. Quelle: Angaben der Versuchsansteller aus Messungen am Versuchsstandort bzw. einer nahe gelegenen Wetterstation sowie die durchschnittlichen Speicherkapazitäten der Böden an pflanzenverfügbarem Wasser (nfkwe)an den Standorten aus Tab. 1 nach [24, 25] Tab. 3: Versuchsvarianten, angebaute Kulturen und Düngung in ÖKOVERS der 1. Anlage von 2007 bis 2010 (oben) an fünf Standorten (Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf, Sögel und Witzenhausen) und der 2. Anlage von 2010 bis 2013 (unten) an vier Standorten (Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen) Tab. 4: Versuchsvarianten, angebaute Kulturen, Sorten, Saatstärke bzw. Bestandesdichte und Reihenweite sowie Form der Bodenbearbeitung und Saattechnik in ÖKOVERS in der 1. Anlage, in der 2. Anlage ohne Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl und Amarant Tab. 5: Düngung der angebauten Kulturen in ÖKOVERS mit Gärrest auf der Basis der Menge an Gesamtstickstoff (kg N/ha) in der Fest- bzw. Flüssigphase ( vgl. Tab. 6 und Tab.7); in der 2. Anlage nach halbjährigem Kleegras (V 1) identisch zur 1. Anlage (alt) sowie mit geringerem Anteil an festem Gärrest und höherem Anteil an flüssigem Gärrest (neu) Tab. 6: Inhaltsstoffe (kg/t FM) in der Fest- und der Flüssigphase des Gärrestes, mit dem in der 1. Anlage von ÖKOVERS in 2008 bzw. in 2009 an allen Standorten gedüngt wurde Tab. 7: Inhaltsstoffe (kg/t FM) in der Fest- und der Flüssigphase des Gärrestes, mit dem in der 2. Anlage von ÖKOVERS in 2011 bzw. in 2012 an allen Standorten gedüngt wurde Tab. 8: Versuchsvarianten in KORB [Angestrebtes Entwicklungsstadium zur Ernte (BBCH- Code)], der in 2008 und 2009 (oben) an fünf Standorten bzw. in 2011 und 2012 (unten) an vier Standorten angelegt wurde Tab. 9: Versuchsvarianten, angebaute Kulturen, Sorten, Saatstärke bzw. Bestandesdichte und Reihenabstand sowie Form der Bodenbearbeitung und Saattechnik in KORB. 47 Tab. 10: Düngestrategie in KORB für die Versuche im Bundesland Hessen Tab. 11: Übersicht zu den Bonituren und Datenerhebungen in den Versuchen ÖKOVERS und KORB

4 Tab. 12: Mittlere Gasausbeuten und Methangehalte für die verdaulichen Kohlenhydrate, das verdauliche Protein und verdauliche Fett nach Vorgaben der ZALF und TLL in Dornburg zur Berechnung der Methanerträge aus den untersuchten Pflanzen Tab. 13: Relative (% von otm) und absolute Methanausbeute (l/kg otm), Methangehalt im Biogas (Vol.%) und berechneter Abbaugrad (% von otm) sowie Anzahl der Gäranalysen und Standardabweichung der Gäranalysen verschiedener Kulturen auf der Basis von Laboruntersuchungen von [34] für die Berechnung der Methanerträge und Mengen an Gärrest in ÖKOVERS und KORB Tab. 14: Statistik zu Abb. 18; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 15: Statistik zu Abbildung 19; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 16: Statistik zu Abbildung 20; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 17: Statistik zu Abbildung 21; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 18: Statistik zu Abbildung 22; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 19: Statistik zu Abbildung 23; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 20: Statistik zu Abbildung 24; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 21: Statistik zu Abbildung 25; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 22: Statistik zu Abbildung 26; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 23: Statistik zu Abbildung 27; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 24: Statistik zu Abbildung 28; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 25: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum und Sonnenblume im Hauptfruchtanbau ohne den Ertrag von Senf als Mulch (oben), prozentuale (Mitte) sowie absolute (unten) Ertragssteigerung durch eine Zweikulturnutzung von Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von Mais, Sorghum und Sonnenblumen in den angegebenen Zeiträumen und Versuchsorten Tab. 26: Partielle und multiple Regression zwischen dem Ertrag von Mais und Sonnenblumen als Hauptfrucht und/bzw. als Zweitkultur und verschiedenen Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung aus sechs Versuchsjahren an den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing bzw. Hofdorf und Witzenhausen (oben) bzw. für die vier Standorte (unten); Irrtumswahrscheinlichkeit 0,1% = ***; 1% = **; 5% = *; 10% =

5 Tab. 27: Partielle und multiple Regression zwischen dem Ertrag von Sorghum als Hauptfrucht und/bzw. als Zweitkultur und verschiedenen Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung aus drei Versuchsjahren an den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing bzw. Hofdorf und Witzenhausen (oben) sowie für diese Standorte (unten); Irrtumswahrscheinlichkeit 0,1% = ***; 1% = **; 5% = *; 10% = Tab. 28: Partielle und multiple Regression zwischen dem Jahresertrag von Winterroggen gefolgt von Mais bzw. Sonnenblumen und verschiedenen Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung aus sechs Versuchsjahren an den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing bzw. Hofdorf und Witzenhausen (oben) sowie für diese Standorte (unten); Irrtumswahrscheinlichkeit 0,1% = ***; 1% = **; 5% = *; 10% = Tab. 29: Statistik zu Abbildung 29; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 30: Statistik zu Abbildung 30; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 31: Statistik zu Abbildung 31; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 32: Statistik zu Abbildung 32; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 33: Statistik zu Abbildung 33; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 34: Statistik zu Abbildung 34; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 35: Statistik zu Abbildung 35; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 36: Statistik zu Abbildung 36; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 37: Statistik zu Abbildung 37; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 38: Statistik zu Abbildung 38; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 39: Statistik zu Abbildung 39; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 40: Statistik zu Abbildung 40; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 41: Statistik zu Abbildung 41; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 42: Statistik zu Abbildung 42; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant

6 Tab. 43: Statistik zu Abbildung 43; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 44: Statistik zu Abbildung 44; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 45: Statistik zu Abbildung 45; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 46: Statistik zu Abbildung 46; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 47: Statistik zu Abbildung 47; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 48: Statistik zu Abbildung 48; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 49: Statistik zu Abbildung 49; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 50: Statistik zu Abbildung 50; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 51: Statistik zu Abbildung 53 (oben und Mitte); Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 52: Statistik zu Abbildung 54; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 53: Statistik zu Abbildung 56; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 54: Statistik zu Abbildung 59 (oben); Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Tab. 55: Geschätzter Wasserverbrauch von Mais, Sorghum und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (HF) und als Zweitkultur (ZK) je m² (oben) und zur Bildung von 1kg Trockenmasse (l Wasser/kg TM; unten) im Mittel von sechs ( ) bzw. drei Jahren ( )

7 Abbildungsverzeichnisverzeichnis Abb. 1: Übersicht zu dem Versuchsteil ÖKOVERS mit den Varianten 1 und 2 und KORB in TP 6 in der 1. (oben) und 2. Anlage (unten). (M = Mais, SB = Sonnenblume, M/SB = Mais/Sonneblumen-Gemenge in alternierenden Reihen, SH = Sorghum (b. x b.), Mstk. = Markstammkohl, Bu. = Buchweizen, Amar. = Amarant; Gärr. = Gärrest, fest = Festphase, flüssig = Flüssigphase des Gärrestes, pur = Applikation entweder nur der Festphase oder der Flüssigphase des Gärrestes) Abb. 2: Lage der Versuchsstandorte in Teilprojekt 6 (rot) Abb. 3: Monatsmittel der täglichen Einstrahlung im Zeitraum von 2000 bis 2012 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II einschl. dem Mittelwert über alle Standorte Abb. 4: Abweichung (Relativwert) der täglichen Einstrahlung in den Monaten Januar bis Dezember im Zeitraum von 2000 bis 2012 an den Versuchsstandorten Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen und Witzenhausen (oben) sowie Gülzow, Werlte, Straubing und Hofdorf (unten) von dem Mittelwert über alle Standorte (Abb. 3) Abb. 5: Beziehung zwischen der Einstrahlung im Jahresmittel und dem Mittelwert der Einstrahlung im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Abb. 6: Beziehung zwischen dem Jahresniederschlag und dem Niederschlag im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Abb. 7: Beziehung zwischen der Lufttemperatur im Jahresmittel und dem Mittelwert der Lufttemperatur im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Abb. 8: Beziehung zwischen der mittleren täglichen Einstrahlung und der Niederschlagssumme im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II 31 Abb. 9: Beziehung zwischen der mittleren täglichen Einstrahlung und dem Mittelwert der Lufttemperatur im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Abb. 10: Beziehung zwischen dem Mittelwert der Lufttemperatur und der Niederschlagssumme im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II 32 Abb. 11: Beziehung zwischen der Einstrahlung und der Maximumtemperatur der Luft (oben), der Minimumtemperatur des gleichen Tages (Mitte) bzw. des Folgetages (unten) in den Monaten Mai (links) und Juli (rechts) am Standort Dornburg für die Jahre 2005 bis Abb. 12: Bodensubstrat- und feuchteabhängige Grenzen der Bearbeitbarkeit sowie Befahrbarkeit (Belastbarkeit) Quelle: Abb. 2 aus [26]

8 Abb. 13: Die mit der Düngung mit festem und flüssigem Gärrest in 2008 (V 1) und 2009 V1 und V 2) (oben) bzw. in (V 1) und 2012 (V1 und V 2) (unten) ausgebrachten Mengen an Stickstoff, Phosphat, Kalium, Calcium und Magnesium Abb. 14: Inhaltsstoffe (Weender Analyse, oben) und Anteil einzelner Nährstoffe an der Rohasche der Gärreste vom Betrieb Allmannsbeck, getrennt in eine Festphase und eine Flüssigphase, mit denen in der 1. Anlage (2008 und 2009) von ÖKOVERS und in der 2. Anlage von ÖKOVERS sowie im KORB (2011 und 2012) gedüngt wurde. 44 Abb. 15: Berechnete Methanerträge (l/kg ots) der Kulturen in ÖKOVERS (oben) und in KORB (unten) anhand des Erntegutes vom Standort Witzenhausen; die Werte für Amarant und Buchweizen beruhen auf geschätzten Werten für die Verdaulichkeit der Inhaltsstoffe Abb. 16: Monatliche Niederschlagssummen und monatliche Mittelwerte der Lufttemperaturen an den Standorten Haus Düsse (links) und Rauischholzhausen (rechts) in den Jahren 2008 bis 2013 [von oben nach unten] im Vergleich zum langjährigen Mittel (2010 = Ende der 1. und Beginn der 2. Anlage von ÖKOVERS) Abb. 17: Monatliche Niederschlagssummen und monatliche Mittelwerte der Lufttemperaturen an den Standorten Feistenaich/Hofdorf (links) und Witzenhausen (rechts) in den Jahren 2008 bis 2013 [von oben nach unten] im Vergleich zum langjährigen Mittel (2010 = Ende der 1. und Beginn der 2. Anlage von ÖKOVERS) Abb. 18: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume am Standort Haus Düsse im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Abb. 19: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Haus Düsse im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) Abb. 20: TM-Ertrag (links) und Methanertrag (rechts) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume am Standort Rauischholzhausen im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Abb. 21: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS; nur in 2011) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort 8

9 Rauischholzhausen im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) mit Ausnahme von Triticale 65 Abb. 22: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume am Standort Straubing/Hofdorf im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Abb. 23: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Straubing/Hofdorf im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) Abb. 24: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Mais/Sonnenblumen- Gemenge am Standort Witzenhausen im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Abb. 25: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Witzenhausen im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) Abb. 26: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume im Mittel von vier Standorten und im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Abb. 27: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume im Mittel von vier Standorten und im Mittel von 3 Jahren (2009, 2011, 2012) Abb. 28: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten im Mittel von vier Standorten und im 9

10 Mittel von 2 Jahren (2011, 2012); mit Ausnahme von Triticale am Standort Rauischholzhausen wegen Auswinterung im Winter 2011/ Abb. 29: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Abb. 30: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Abb. 31: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Abb. 32: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4).. 90 Abb. 33: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 34: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Abb. 35: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Abb. 36: TM-Ertrag (links) und Methanertrag (rechts) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt

11 Abb. 37: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 38: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 39: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Abb. 40: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Abb. 41: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 3. Schnitt in 2008 und 1. bis 4. Schnitt in Abb. 42: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 107 Abb. 43: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 44: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2)

12 Abb. 45: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Abb. 46: TM-Ertrag (links) und Methanertrag (rechts) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Abb. 47: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 115 Abb. 48: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 49: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Abb. 50: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 2. Anlage (2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2), Gärrest neue Menge (G 21) sowie Mais mit ausschließlich festem (G S) und flüssigem Gärrest gedüngt (G L) 119 Abb. 51: TM-Ertrag beim halbjährigen Kleegras (1 Schnitt), N-Menge im Kleegras und geschätzte fixierte N-Menge auf der Basis von 30 bzw. 40 kg N/ t Klee-TM im Kleegras an den fünf Standorten der 1. Anlage in den Jahren 2008 (oben) und an den vier Standorten der 2. Anlage in den Jahren 2011 (unten) Abb. 52: N-Menge im oberirdischen Aufwuchs von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V1 im Mittel der beiden Versuchsanlagen und im Mittel der Standorte Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen; eingefügt die applizierte N-Menge mit den Gärresten Abb. 53: TM-Ertrag (1. und 2. oben) von Winterweizen (Korn + Stroh), Alkoholertrag aus dem Korn des Weizens (Mitte) und Korn:Stroh-Verhältnis des Weizens (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit 12

13 Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Abb. 54: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Abb. 55: TM-Ertrag beim anderthalbjährigen Kleegras mit bis zu 5 Schnitten, N-Menge im Kleegras und geschätzte fixierte N-Menge auf der Basis von 30 bzw. 40 kg N/ t Klee-TM im Kleegras an den fünf Standorten der 1. Anlage in den Jahren 2008/2009 (oben) und an den vier Standorten der 2. Anlage in den Jahren 2011/2012 (unten) Abb. 56: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 127 Abb. 57: TM-Ertrag (oben links), Methanertrag (oben rechts), Menge an Trockenmasse im Gärrest (unten links) und Menge an Gärrest-Frischmasse (unten rechts) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 58: TM-Ertrag in der Variante 1 (links) und der Variante 2 im Versuch ÖKOVERS (Mitte) im Vergleich zu Winterroggen gefolgt von verschiedenen Zweitkulturen im Versuch KORB im Mittel von vier Standorten in der 1. Anlage (oben) in der 2. Anlage von ÖKOVERS (unten) Abb. 59: TM-Ertrag (1. und 2. oben) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (Mitte) und Korn:Stroh-Verhältnis (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Abb. 60: N-Menge im Aufwuchs von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V2 im Mittel der 1. und 2. Anlage und im Mittel der Standorte Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf, Witzenhausen; eingefügt die mit den Gärresten applizierte N-Menge Abb. 61: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) zur Aussaat von Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (im April) und zur 13

14 Aussaat als Zweitkulturen nach Winterroggen (Anfang Juni) an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (Versuch KORB) Abb. 62: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) zur Ernte von Mais (M), Sorghum (SH) und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (HF) und als Zweitkulturen (ZK) an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (oben) und im dreijährigen Mittel (unten; Versuch KORB) Abb. 63: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) unter Kleegras (KG) zu Vegetationsbeginn im Frühjahr und zur Ernte im Mai vor dem Umbruch an den vier Standorten im zweijährigen Mittel; V1 = halbjähriges KG, V2 = anderthalbjähriges KG (Versuch ÖKOVERS) Abb. 64: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) zur Ernte der Zweitkulturen Mais (M), Sorghum (SH), Sonnenblumen (So) und Buchweizen (Bu) an den vier Standorten im zweijährigen Mittel; V1 = nach halbjährigem KG, V2 = nach anderthalbjährigem KG (Versuch ÖKOVERS) Abb. 65: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) zur Aussaat von Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (HF; im April) und zur Aussaat als Zweitkulturen nach Winterroggen (ZK; Anfang Juni) an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (Versuch KORB) Abb. 66: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) nach der Ernte der Sommerungen im Hauptfruchtanbau (HF) und als Zweitkulturen (ZK) im Herbst an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (oben) und im dreijährigen Mittel (unten; Versuch KORB) Abb. 67: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) zur Ernte der Erstkultur Kleegras (KG) vor dem Umbruch in der Varianten V1 (halbjähriges Kleegras) und V2 (anderthalbjähriges Kleegras) an den vier Standorten im zweijährigen Mittel (Versuch ÖKOVERS) Abb. 68: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) zur Ernte der Zweitkulturen ohne Düngung mit Gärrest (G1; oben) in den Varianten V1 (halbjähriges Kleegras) und V2 (anderthalbjähriges Kleegras) an den vier Standorten im zweijährigen Mittel bzw. Abb. 68 unten mit der Düngung mit Gärrest, in V1 = G2 und in V2 mit der höchsten Gärrestmenge = G4 (Versuch ÖKOVERS) Abb. 69: Kostenvergleich Gärrest ohne Aufbereitung und Gärrest mit Separierung ( /t; beide inkl. Ausbringkosten); *[61]; **eigene Berechnungen mittels Daten von [61 und 62] Abb. 70: Deckungsbeitragsvergleich (DB, ) der energetischen und der tierischen Verwertung von halbjährigem Kleegras (V1; Erstfrucht) und Mais (Zweitkultur; mit Gärrestdüngung G2) unter zusätzlicher Berücksichtigung der Folgefrucht (Winterweizen; mit Gärrestdüngung G2) und des kumulierten Deckungsbeitrags aller Kulturen und Versuchsjahre (DB System, /Jahr) für die Standorte Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen

15 Abb. 71: Deckungsbeitragsvergleich (DB, ) der energetischen und der tierischen Verwertung von anderthalbjährigem Kleegras (V2; Erstfrucht) und Mais (Zweitkultur; mit Gärrestdüngung fest und flüssig) unter zusätzlicher Berücksichtigung der Folgefrucht (Winterweizen ohne Gärrestdüngung) und des kumulierten Deckungsbeitrags aller Kulturen und Versuchsjahre (DB System, /Jahr) für die Standorte Haus Düsse. Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen Abb. 72: Deckungsbeitragsvergleich von halbjährigem (V1) und anderthalbjährigem (V2) Kleegrasanbau in der Biogasnutzung vs. Mulchen an den vier Versuchsstandorten 156 Abb. 73: Deckungsbeiträge (DB, ) von bioenergetischer Nutzung der Vorfrucht (anderthalbjähriges Kleegras), der Zweitkulturen und der Folgekultur (Winterweizen ohne Gärrestdüngung) als Marktfrucht sowie kumulierter Deckungsbeitrag aller Kulturen im Mittel von zwei Jahren (DB System) unter Berücksichtigung der Variation der Gärrestapplikation am Standort Haus Düsse (V2) Abb. 74: Deckungsbeiträge (DB, ) von Mulchen der Vorfrucht (anderthalbjähriges Kleegras; V2), der Nutzung der Zweitkulturen zur Biogaserzeugung und der Folgekultur (Winterweizen ohne Gärrestdüngung) als Marktfrucht sowie kumulierter Deckungsbeitrag aller Kulturen im Mittel von zwei Jahren (DB System) unter Berücksichtigung der Variation der Gärrestapplikation am Standort Haus Düsse

16 1. Einleitung und Zielsetzung Mittels Maßnahmen zur Energieeinsparung und mittels Substitution fossiler Energieträger durch regenerative Energieträger soll im Rahmen des Klimaschutzes dazu beizutragen werden, den ständigen Anstieg des CO 2 -Gehaltes der Atmosphäre zu reduzieren und die Vorräte an fossiler Energie für künftige Generationen zu schonen. Einen hohen Stellenwert hat hierbei landwirtschaftliche Biomasse, die zu Biogas gewandelt wird, aus dem Strom und/oder Wärme bereitgestellt werden oder das aufbereitet in das Erdgasnetz eingespeist werden kann. Ziel des Verbundvorhabens EVA I und II [1] war bzw. ist es, den Anbau und die Bereitstellung von Biomassen insbesondere zur Wandlung zu Biogas unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands zu verbessern. Hohe Erträge, eine optimale Ausnutzung der verfügbaren Fläche, die Erweiterung der Fruchtfolgen und Integration selten angebauter Kulturen sowie von Gemengen verschiedener Kulturen in sie stehen im Mittelpunkt des Interesses. Verbunden mit Maßnahmen zur Reduktion des Faktoreinsatzes und zur Verbesserung von Nährstoffkreisläufen zielt das Vorhaben darauf ab, die ökologischen und ökonomischen Rahmenbedingungen zu verbessern und damit die Nachhaltigkeit dieses hierauf basierenden Betriebszweiges für die Landwirtschaft zu steigern. Zur Realisierung dieser Zielsetzungen sind für den Anbau der Kulturen verschiedene Ansätze denkbar, ein Ansatz stellt das Zweikulturnutzungssystem dar. Dieses Konzept [2] basiert auf dem Anbau der Winterformen von Getreide, Raps, Rübsen und Leguminosen als Erstkulturen, die meist Ende Mai/Anfang Juni aus dem Stand mit dem Feldhäcksler geerntet und einsiliert werden. Nach meist flacher Bodenbearbeitung folgen dann als Zweitkulturen Mais, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Sorghum- oder Sudangras-Hybriden, die im Herbst ebenfalls zur Silagebereitung geerntet werden. Die aus den Erst- und Zweitkulturen gewonnenen Silagen werden direkt zur Biogasbereitung verwertet, mit den anfallenden Gärreste werden zu mehreren Zeitpunkten innerhalb der Vegetationsperiode die Erst- und Zweitkulturen gedüngt. Neben ökologischen Vorzügen auf den Ebenen der Vielfalt der nutzbaren Pflanzenarten, der ganzjährigen Bodenbedeckung, der Gärrestapplikation in mehreren Teilgaben und einem weitgehenden Verzicht auf Pflanzenbehandlungsmittel beim Anbau von Erst- und Zweitkulturen zeichnete es sich auf der Basis von Vorversuchen auch durch hohe Flächenerträge aus [2, 3]. Dieses System steht damit im Wettbewerb zu dem üblichen Hauptfruchtanbau mit Zwischenfrüchten, wie z.b. dem allgemein bevorzugten Anbau von Silomais bzw. dem Anbau von Sonnenblumen oder Winterroggen nach oder gefolgt von einer Sommerzwischenfrucht wie z.b. Senf. Dieser Wettbewerb zwischen den Systemen bedarf für Beratung der Praxis einer eingehenden Prüfung und Beurteilung. Im Rahmen der ersten Versuchsserie des Verbundvorhabens (EVA I) wurde in Teilprojekt 6 [1] in einem bundesweiten Vergleichsanbau dem Systemversuch - das Zweikulturnutzungssystem (2cult) eingehend geprüft und dem üblichen Hauptfruchtanbau von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen zur Silagebereitung gegenübergestellt. Ziel dreijähriger Feldversuche an sieben Standorten war es, unter den verschiedenen Umwelten Daten zu den Vorzügen und Grenzen einer Zweikultur-Nutzung im Vergleich zu der üblichen Hauptfrucht-Nutzung zu gewinnen. Auf der Basis der Ergebnisse dieser Versuchsserie [1] kann festgestellt werden, dass auf allen Standorten die Zweikultur-Nutzung erfolgreich 16

17 durchgeführt werden konnte und meist höhere Flächenerträge im Vergleich zur Hauptfrucht- Nutzung erzielt werden konnten. Die Mehrerträge in der Zweikultur-Nutzung waren meist auf den Standorten mit ungünstigeren Wachstumsbedingungen größer als auf den Gunststandorten und bei den Sonnenblumen ausgeprägter als beim Mais. Negativ zu bewerten ist, dass die Zweitkulturen in der Regel, aber zum Teil auch Sonnenblumen im Hauptfrucht-Anbau zur Ernte einen zu geringen TS-Gehalt hatten, was die Ernte verteuert und die Konservierung erschwert. Hieraus wurde abgeleitet, dieses Kriterium vornehmlich durch Züchtung zu verbessern. In Verbindung mit dem ökonomischen Vergleich konnte auf der Basis dieser Versuche standortspezifische Anbauempfehlungen erarbeitet und in Wissenschaft und Praxis diskutiert werden [1, 4-20]. Wurde bisher die Zweikulturnutzung vorrangig unter konventionellen Anbaubedingungen geprüft, wird sie im Rahmen von EVA II unter ökologischen Anbaubedingungen und angepasst an sie - vornehmlich für Ackerbaubetriebe - beurteilt [1]. Im Mittelpunkt steht in diesem Fall ein Klee/Gras-Gemenge - kurz Kleegras als Erstkultur, das, anstatt es zwei bis dreimal im Jahr zu Mulchen, mehrschnittig mit Silierung als Rohstoff für Biogasanlagen genutzt wird. Bei dieser Nutzungsform des Kleegrases steht neben der Energie in Form von Biogas mit dem Gärrest ein flüssiger, stickstoffreicher organischer Dünger zur Verfügung, der zur gezielten Düngung der nichtlegumen Kulturen auf den verschiedenen Ackerflächen innerhalb eines Betriebes genutzt werden kann. Da in einem ökologisch bewirtschafteten Ackerbaubetrieb mit artenreicher Fruchtfolge sicherlich weitere Biomassen verfügbar sind, die nicht als Nahrungsmittel verwertet bzw. bei großen Transportentfernungen zu Ökobetrieben mit Vieh nicht verkauft werden können, kann diese Konzeption für reine, ökologisch wirtschaftende Ackerbaubetriebe aus der Sicht der Rohstoffe für eine Biogasanlage auf eine breitere Basis gestellt. Vor diesem Hintergrund wurde im Herbst 2007 an fünf der sieben Prüforte von Teilvorhaben 6 in EVA I in unmittelbarer Nachbarschaft zu den konventionell bewirtschafteten Flächen des Systemversuches auf ökologisch bewirtschafteten Flächen mit der Aussaat von Kleegras der Versuch ÖKOVERS begründet. In diesem Versuch folgen einem halbjährig- bzw. anderthalbjährig genutzten Kleegras nach dem Schnitt und Umbruch im Mai die Zweitkulturen Mais, Sorghum (b. x b.), Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant. Nach ihrer Ernte zur Silierung wird Winterweizen angebaut, der als Brotgetreide oder als Rohstoff zur Ethanolbereitung dienen kann. Neben der Versorgung der Pflanzen mit den Nährstoffen aus dem Bodenvorrat und der Mineralisierung werden die Zweitkulturen mit einem in eine Fest- und eine Flüssigphase separierten Gärrest gedüngt, ebenso wird der Winterweizen in der Variante mit dem halbjährigen Kleegras mit der Flüssigphase des Gärrestes gedüngt, wobei in beiden Fällen unterschiedliche Mengen eingesetzt werden. Da die Zweitkulturen nach dem anderthalbjährigen Kleegras bereits vier unterschiedliche Gärrest-Varianten zu den Zweitkulturen Mais usw. beinhalten, wird in dem ihnen folgende Winterweizen nur die N- Nachwirkung aus den Gärresten geprüft. Ziel des Versuches ÖKOVERS ist es, nicht nur die Eignung der Zweikulturnutzung auch unter ökologischen Anbaubedingungen an den gleichen Versuchsorten wie im Systemversuch zu prüfen, sondern auch Erfahrungen zur Eignung der verschiedenen, im Systemversuch eingesetzten Kulturen für diese Wirtschaftsweise zu sammeln sowie Basisdaten zum Einsatz von separierten Gärresten zu gewinnen. Da die Prüfung der 17

18 Zweikulturnutzung unter konventionellen Anbaubedingungen (EVA I) in EVA II mit dem Versuch KORB an sechs und zuletzt vier Standorten weitergeführt wird, erlaubt diese Versuchsserie sowohl den Vergleich zwischen der ökologischen (ÖKOVERS) und konventionellen Wirtschaftsweise (KORB) aus der Sicht der Durchführbarkeit als auch der Eignung der unterschiedlichen Pflanzenarten und Standorte für diese Zielsetzung. Wie auch im Systemversuch zur Zweikulturnutzung (EVA I) und der Folgeversuch KORB (EVA II), in dem unterschiedliche Varianten eines Gliedes aus einer Fruchtfolge geprüft werden, stellt der Versuch ÖKOVERS ebenfalls nur einen Ausschnitt aus einer mehrgliedrigen Fruchtfolge von Marktfruchtbetrieben dar. Während die mehrortige, jeweils einjährige Prüfung einer Zweikulturnutzung unter konventionellen Anbaubedingungen in nunmehr sechs Jahren durchgeführt wurde, wurde der Versuch ÖKOVERS als mehrjähriger Fruchtfolgeausschnitt zweimal angelegt. Im Laufe der Versuchstätigkeiten, die anfangs zahlreichere Pflanzenarten beinhalteten und an einer größeren Zahl an Orten angelegt wurden, wurden entsprechend des Erkenntnisgewinns und vor dem Hintergrund der Realisierung aus finanzieller Sicht die Zahl der Pflanzenarten und Prüforte reduziert, zum Teil aus der Sicht der Vergleichbarkeit zwischen ÖKOVERS und KORB aber auch erweitert. Die Modifikation von ÖKOVERS in der zweiten Anlage beinhaltet den Verzicht auf die kleinsamigen Kulturen Markstammkohl und Amarant, denn mit ihnen konnte unter ökologischen Anbaubedingungen oft keine erntbaren Pflanzenbestände etabliert werden. Gleichzeitig wird auf die weiter Prüfung des Mais/Sonnenblumen-Gemenges verzichtet, da hierzu ausreichend Ergebnisse vorliegen, die unter ökologischen und konventionellen Anbaubedingungen keinen deutlichen Ertragsfortschritt im Vergleich zu dem Mittel des Reinanbaus dieser Kulturen erkennen lassen. Ebenso wird aus der Sicht der Kosten für das Projekt darauf verzichtet, am Standort Werlte/Sögel den Versuch ÖKOVERS in Verbindung mit KORB erneut anzulegen, da an diesem Standort mit leichten Sandböden das Kleegras als tragendes Element dieses Fruchtfolgeausschnittes nur zu sehr geringer Ertragsleistung befähigt ist. Eine Erweiterung besteht in dem Versuch ÖKOVERS in der Prüfung der separierten Gärreste, in der entweder die gesamte N-Menge als Festphase oder als Flüssigphase ausgebracht wird, um die Unterschiede in der Düngewirkung gleicher N- Mengen in Abhängigkeit von der Düngerform ermitteln zu können. Die Prüfung der Zweikulturnutzung unter konventionellen Anbaubedingungen wurde nach anfänglich sieben Standorten auf Versuche an vier Standorten vermindert, ebenso wurde die Zahl der Erstkulturen reduziert. Dahinter standen nicht nur finanzielle Gründe sondern auch die Tatsache, dass nicht alle Standorte konventionell und ökologisch bewirtschaftete Flächen in unmittelbarer Nachbarschaft für die Vergleiche zwischen den Wirtschaftsweisen haben. Andererseits werden, um die möglichen Vergleiche zwischen den Versuchen ÖKOVERS und KORB zu erweitern, im Versuch KORB ebenfalls die separierten Gärreste hinsichtlich ihrer Düngewirkung einzeln sowie die Festphase zusätzlich in Kombination mit mineralischem Stickstoff geprüft. Gleichzeitig wurde auch das Kleegras in diesen Versuch aufgenommen, um seine Ertragsleistung unter integriert-konventionellen Anbaubedingen zu ermitteln, da es als Möglichkeit angesehen wird, unter diesen Anbaubedingungen die Fruchtfolge zu erweitern, Stickstoff zu gewinnen und eine exzellente Vorfrucht für Zweitkulturen zu haben. Abschließend sei darauf hingewiesen, dass alle Veränderungen in der Versuchstätigkeit im Rahmen von EVA I und EVA II so gestaltet wurden, dass zunächst aus den Versuchen immer zumindest zweijährige Ergebnisse abgeleitet werden können. Gleichzeitig sollten die 18

19 grundlegenden Versuchsfragen hiervon unbeeinflusst bleiben und auch der Vergleich zwischen den Wirtschaftsweisen sollte möglichst verbessert werden. Vor diesem Hintergrund werden in dem vorliegenden Bericht nur die Varianten eingehend dargestellt, die mehrortig und mehrjährig geprüft wurden, um zu folgenden Versuchsfragen Aussagen treffen zu können: Welche Erkenntnisse können bei einer Zweikulturnutzung unter ökologischen Anbaubedingungen hinsichtlich grundsätzlicher Eignung, Wahl der Pflanzenart als Zweitkultur sowie Möglichkeiten und Grenzen bei der Standortwahl mitgeteilt werden. Welche Erkenntnisse können aus dem Einsatz von separierten Gärresten hinsichtlich Nährstoffverfügbarkeit, Nährstoffwirkung und Nährstoffnachwirkung mitgeteilt werden? Wie ist eine Separation von Gärresten aus ökonomischer und ökologischer Sicht zu beurteilen? Welche Erkenntnisse können aus dem Vergleich zwischen der ökologischen (ÖKOVERS) und konventionellen Wirtschaftsweise (KORB) aus der Sicht der Durchführbarkeit als auch der Eignung der unterschiedlichen Pflanzenarten und Standorte für die Zielsetzung arten- und ertragreicher Fruchtfolgen gezogen werden? Welche Erkenntnisse sind aus den Versuchen aus der Sicht der Humus-, Energieund Emissionsbilanz abzuleiten? Gibt es nach weiteren Prüfjahren neue Erkenntnisse zu der Frage, unter welchen Standortbedingungen eine Zweikulturnutzung einer Hauptfruchtnutzung mit Zwischenfrüchten aus der Sicht der Erträge an Biomasse bzw. an Methan überlegen ist? Welche Kulturen können zur Realisierung artenreicher Fruchtfolgen an den verschiedenen Standorten für den Anbau in Zweikulturnutzung empfohlen werden? Welche Auswirkungen sind bei Anwendung der geprüften Anbausysteme für die Umwelt hinsichtlich Nitratverlagerung, Bodenerosion, Wildpflanzendynamik und Einsparpotenzialen von Pflanzenschutzmitteln zu erwarten? Welche qualitativen Eigenschaften hat das Erntegut der Versuchskulturen im Hinblick auf eine energetische Verwertung? Welche Schlussfolgerungen sind aus dem ökonomischen Vergleich zwischen der Zweikulturnutzung und der Hauptfruchtnutzung mit Zwischenfrüchten zu ziehen? 19

20 2. Material und Methoden Die Versuchstätigkeit, vornehmlich im Rahmen von EVA II, wird nachstehend hinsichtlich des Versuchszeitraumes, der Partner und Versuchsstandorte, der Versuchsanlage und der genutzten Methoden zur Gewinnung von Ergebnissen dargestellt Versuchszeitraum Im Rahmen des Verbundvorhabens EVA wurde in Phase 1 (EVA I) im Teilprojekt 6 ab Herbst 2005 bis Herbst 2008 unter konventionellen Anbaubedingungen der Systemversuch zur Zweikulturnutzung (2cult) durchgeführt und dem üblicherweise praktizierten Hauptfruchtanbau nach bzw. gefolgt von einer Zwischenfrucht gegenübergestellt. Hierzu wurden an sieben Standorten im Bundesgebiet in drei Jahren Feldversuche angelegt, über die mehrfach berichtet wurde [1-20]. Überlappend zu dem Systemversuch und in seiner unmittelbaren Nachbarschaft wurde an fünf der sieben Standorte im Herbst 2007 unter ökologischen Anbaubedingungen mit der Aussaat von Kleegras der Versuch mit dem Akronym ÖKOVERS begründet (Abb.1, oben). In Fortsetzung der Prüfung der Zweikulturnutzung (EVA II) wurde ab Herbst 2008 der Systemversuch in reduzierten Umfang als Versuch KORB (Korrektur- und Brückenglied unter konventionell-integrierten Anbaubedingungen) zunächst an den fünf Standorten von ÖKOVERS als Vergleichssystem sowie zur weiteren Prüfung von Standort- und Jahreseffekten zur Zweikulturnutzung im Vergleich zum Hauptfruchtanbau mit Zwischenfrüchten fortgeführt. Auf der Basis der Erkenntnisse aus der 1. Anlage dieses dreijährigen Versuchs (Herbst Herbst 2010) [21] wurde im Herbst 2010 mit der erneuten Ansaat von Kleegras die 2. Anlage von ÖKOVERS (Abb. 1, unten) begründet (Herbst 2010 Herbst 2013). Diese 2. Anlage entspricht im Kern der 1. Anlage, sie wurde aber um Pflanzenarten reduziert, die in diesem System nicht praktikabel sind und um zwei Varianten zum Einsatz von Gärrest erweitert, um die Wirkung der separierten Gärreste besser beurteilen zu können. Gleichzeitig wurde in den Versuch KORB das Kleegras, der Buchweizen als Zweitkultur und der Einsatz separierter Gärreste zu Mais aufgenommen, um weitere Vergleiche zwischen den Anbausystemen zu ermöglichen. Aufgrund unveränderter Kernvarianten im KORB sind nunmehr Aussagen auf der Grundlage von sechs Jahren und vier Orten möglich. Da am Standort Sögel nahe Werlte auf den leichten Sandböden das Kleegras als tragendes Element von ÖKOVERS nur zu sehr geringer Ertragsleistung befähigt ist, wurde in der 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB darauf verzichtet, die beiden Versuche an diesem Standort erneut anzulegen. Die Ergebnisse hierzu sind in den jährlichen Zwischenberichten dargelegt [22, 23], es werden jedoch nur die Ergebnisse unter konventionellen Anbaubedingungen (Systemversuch/KORB), die aus vier Jahren vorliegen, in diesen Bericht aufgenommen Partner und Versuchsstandorte Entsprechend der Zielsetzung im Verbundvorhaben EVA wurden in die Prüfung möglichst viele Umwelten mit Unterschieden in bodenkundlichen und klimatischen 20

21 Herbst Frühj. Sommer Herbst Frühj. Sommer Herbst Frühj. Sommer 1) Klee/Gras-G. M, SB, M/SB, SH, Winterweizen Senf zu Biogas Mstk., Bu., Amar. Gärrest zu 1) +/- Gärrest fest, flüssig +/- Gärrest flüssig + Gärrest fest 2) Klee/Gras-Gemenge M, SB, M/SB, SH, W i n t e r- mehrschnittig Biogas Mstk., Bu., Amar. w e i z e n Gärrest zu 2), 1) und/oder Ökobetrieb +/- Gärrest flüssig Systemversuch und/oder KORB) Senf M, SB Senf M, SB W-Roggen Senf W-Roggen Senf W-Roggen M, SH, SB, M/SB W-Roggen M, SH, SB, M/SB Herbst Frühj. Sommer Herbst Frühj. Sommer Herbst Frühj. Sommer 1)Halbjähriges Kleegras M, SH, SB, Bu Winterweizen Senf zu Biogas (M + fest/flüssig pur) Gärrest zu 1) +/- Gärrest fest, flüssig +/- Gärrest flüssig 2) A n d e r t h a l b j ä h r i g e s K l e e g r a s M, SH, SB, BU Winterweizen zu Biogas (M + fest/flüssig pur) Gärrest zu 2), 1) und/oder Ökobetrieb +/- Gärrest fest, flüssig 2cult und/oder KORB) Senf M, SH, SB, [KG] Senf M, SH, SB, [KG] W-Roggen, Triticale Senf W-Roggen, Triticale Senf W-Roggen M, SH, SB, Bu W-Roggen M, SH, SB, Bu W-Roggen, Mais + Gärr. fest, flüssig W-Roggen, Mais + Gärr. fest, flüssig Abb. 1: Übersicht zu dem Versuchsteil ÖKOVERS mit den Varianten 1 und 2 und KORB in TP 6 in der 1. (oben) und 2. Anlage (unten). (M = Mais, SB = Sonnenblume, M/SB = Mais/Sonneblumen-Gemenge in alternierenden Reihen, SH = Sorghum (b. x b.), Mstk. = Markstammkohl, Bu. = Buchweizen, Amar. = Amarant; Gärr. = Gärrest, fest = Festphase, flüssig = Flüssigphase des Gärrestes, pur = Applikation entweder nur der Festphase oder der Flüssigphase des Gärrestes) 21

22 Rahmenbedingungen einbezogen. Zu Beginn wurden für den Vergleich aus den verschiedenen Ackerbauregionen im Bundesgebiet Versuchsstandorte ausgewählt, die repräsentativ für diese sind, um aus den Versuchen auch allgemeingültigere Aussagen für die Praxis ableiten zu können. An sieben dieser Standorte wurde zunächst für drei Jahre der Systemversuch 2cult angelegt und durchgeführt. Hierauf aufbauend konnten für den Versuch ÖKOVERS an fünf Standorten ökologisch bewirtschaftete Ackerflächen in unmittelbarer Nachbarschaft zu 2cult (drei Standorte) bzw. in der näheren Umgebung zu der Versuchsfläche von 2cult (2 Standorte) für das Vorhaben gewonnen werden. An ihnen wurde auch in Fortsetzung von 2cult der Versuch KORB durchgeführt, ebenso am Standort Dornburg, an dem aber keine ökologisch bewirtschafteten Flächen in der Nähe verfügbar waren. Im Rahmen der 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB werden nur noch an vier der fünf Standorte die Versuche durchgeführt, die nachfolgende Beschreibung umfasst aber alle fünf Standorte. Um einen Überblick zu den Partnern für die Versuchstätigkeit zu geben und gleichzeitig die Lage und Charakteristika der Versuchsflächen darzustellen, werden zunächst geordnet nach Bundesländern die Partner und die Lage der Standorte (Abb. 2) aufgezeigt: Mecklenburg-Vorpommern: LFA Mecklenburg-Vorpommern, Gülzow, Versuchstandort Gülzow: Hier wurde von Herbst 2005 bis Herbst 2008 der Systemversuch (2cult) durchgeführt, ab Herbst 2008 aber keine weiteren Versuche zu dem Versuchsprogramm von TP 6 angelegt. Die Ergebnisse von diesem Standort werden nochmals in die Gesamtdarstellung der Resultate aus 2cult (EVA I) und KORB (EVA II) einbezogen. Thüringen: Thüringische Landesanstalt für Landwirtschaft, Abt. Pflanzenproduktion, Dornburg. Versuchsstandort Dornburg der TLL: Durchführung von 2cult und ab Herbst 2008 von KORB bis Herbst 2010, jedoch nicht ÖKOVERS. Auch diese Versuche werden nochmals in die Gesamtdarstellung der Versuche unter konventionellen Anbaubedingungen aufgenommen. Nordrhein-Westfalen: LWK Nordrhein-Westfalen, Forschungs- und Ausbildungszentrum Haus Düsse. Versuchsstandort Haus Düsse: Durchführung von 2cult und ab Herbst 2008 von KORB. Ab Herbst 2007 in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Versuchsfeld (angrenzend) auf dem Betrieb von Herrn Klaus Steinhoff (Naturland-Betrieb) Durchführung von ÖKOVERS in der 1. und 2. Anlage in Verbindung mit KORB. Bayern: Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ), Straubing: Versuchsstandort Straubing: Durchführung von 2cult; Versuchsstandort Unterallmannsbach (westlich von Mengkofen), etwa 30 km südwestlich von Straubing: Durchführung von ÖKOVERS ab Herbst 2007 auf dem Betrieb von Herrn Edmund Allmannsbeck (Bio-Betrieb nach EG-Öko-Verordnung), gleichzeitig werden separierte Gärreste aus seiner Biogasanlage an alle Partner geliefert. Durch die räumliche Trennung zu 2cult wurde schon ab Herbst 2007 der Versuch KORB für den Vergleich mit ÖKOVERS in Hofdorf, 8 etwa km entfernt, unter vergleichbaren Rahmenbedingungen durchgeführt. Der Versuch ÖKOVERS wird auch an diesem Standort in der 1. und 2. Anlage durchgeführt, ebenso in Verbindung mit KORB. Niedersachsen: LWK Niedersachsen; Bereich Futterbau und Grünlandwirtschaft, Oldenburg, Versuchsstandort Werlte: Durchführung von 2cult; Versuchsstandort Sögel, etwa 10 km südwestlich von Werlte: Durchführung von ÖKOVERS ab Herbst 2007 auf dem 22

23 Betrieb von A + W Biolandhof e.v. (Bioland-Betrieb). Durch die räumliche Trennung zu 2cult wurde schon ab Herbst 2007 der Versuch KORB für den Vergleich mit ÖKOVERS in Sögel auf angrenzenden konventionell-integrierten Ackerflächen durchgeführt. Die Versuchstätigkeit zu TP 6 endet an diesem Standort im Herbst 2010, d.h., es erfolgt hier keine 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB. Denn es stellte sich heraus, dass das Kleegras an diesem Standort nur eine geringe Ertragsleistung hat und damit nicht ähnliche Ausgangsbedingungen für die Folgefrüchte hinsichtlich Vorfruchtwert und Gärrestanfall im Vergleich zu den anderen Standorten gegeben sind, was eine deutlich veränderte Menge an zu applizierenden Gärresten zur Folge haben müsste. Dies würde eine gemeinsame Auswertung des Versuches über alle Standorte erschweren und die Ergebnisinterpretation deutlich einschränken. Abb. 2: Lage der Versuchsstandorte in Teilprojekt 6 (rot) Hessen: a) Justus-Liebig-Universität Gießen, Lehr- und Versuchsbetrieb Rauischholzhausen. Versuchsstandort Rauischholzhausen: Durchführung von 2cult und ab Herbst 2008 von KORB. Ab Herbst 2007 in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Versuchsfeld (angrenzend) auf dem Betrieb von Familie Annemarie und Uwe Duske (Bioland-Betrieb) Durchführung von ÖKOVERS mit der 1. und 2. Anlage in Verbindung mit KORB. 23

24 b) Universität Kassel, Fachgebiet Grünlandwissenschaft und Nachwachsende Rohstoffe, Witzenhausen; Versuchsstandort Witzenhausen: Durchführung von 2cult und ab Herbst 2008 von KORB auf den Flächen von Herrn Gerd Wilhelm (Neu-Eichenberg, OT Eichenberg- Bahnhof). Ab Herbst 2007 in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Versuchsfeld (angrenzend) auf dem Lehr- und Versuchsbetrieb für ökologischen Landbau der Universität Kassel, Betriebsstelle Neu-Eichenberg OT Eichenberg-Dorf (Bioland-Betrieb) Durchführung von ÖKOVERS mit der 1. und 2. Anlage in Verbindung mit KORB Bodenparameter Im Rahmen der Charakterisierung der Versuchsstandorte erfolgte zu Beginn von EVA I und damit vor der Versuchsanlage von 2cult die Bestimmung von Bodenparametern durch das Tab. 1: Bodenkundliche Kenndaten der Versuchsflächen, auf denen 2cult bzw. auf denen KORB und ÖKOVERS angelegt wurden [24, 25]. Die hier ausgewiesenen Werte beziehen sich abgesehen von den Werten zum pflanzenverfügbaren Bodenwasser und zur Durchwurzelungstiefe (nach KA5) auf den obersten Horizont des Bodens, den Pflughorizont. Standort; Versuch/Bodentyp Bodenpunkte Humus C/N Verh. ph P K Mg nfkwe We Gew% mg/100g Boden, Klasse mm cm Dornburg; 2cult, KORB (Parabraunerde) 65 2,6 13,9 7,2 9,2; C 17; D 11; D Haus Düsse; 2cult, KORB 2008, 2009 (Haftpseudogley- Parabraunerde) KORB 2011 (Pseudogley) KORB 2012 (Braunerde/Pseudogley) 72 2,6 3,0 2,2 9,4 8,3 9,6 7,0 6,4 6,9 12,5; D 25,6; E 18,6; D 17; C 42,9; E 15,9; C 10,1;D 10; D 7,7; C Haus Düsse; ÖKOVERS, Anlage (Parabraunerde- Pseudogley) Rauischholzhausen; 2cult (Haftpseudogl.) 2,4 9,0 6,8 31; E 32; E 11; D ,7 10,2 7,0 8,4; C 15; C 7,4; C Rauischholzhausen; KORB 2008, 2009 (Haftpseudogley) KORB 2011 (Braunerde aus Schluff) 2,5 2,0 10,0 8,4 6,8 5,7 5,5; C 5,6; C 15; C 24; D 12; C 13; D KORB 2012 (Kollovisol/Parabraunerde) 1,7 10,9 4,8 5,7; C 12,6; C 5,1; B Rauischholzhausen; ÖKOVERS, 1. Anl. (Pseudogley / Vega) 2. Anlage (Parabraunerde aus Ton über tiefem Schluff) 3,6 2,5 9,5 8,7 6,4 6,3 1,6; A 7,3; C 6,1; B 22; D 23; E 11; C

25 Fortsetzung zu Tab. 1 Standort; Versuch/Bodentyp Bodenpunkte Humus C/N Verh. ph P K Mg nfkwe We Gew% mg/100g Boden, Klasse mm cm Straubing; (Parabraunerde) 2cult 76 2,5 14,9 7,0 13/23; C/D 14; C 7/10; B/C Hofdorf; KORB ,2 9,5 6,6 7; C 13; C 15; D (Gley) 2,5 9,0 7,0 9; C 18; D 16; D (Koll./Pararendz.) 2,4 8,0 7,4 11; D 17; D 14; D (Parabraunerde) 2,3 8,1 6,7 7,3; C 19; D 11; C Hofdorf; ÖKOVERS; 1. Anlage 2. Anlage (Parabraun./Kolluvium) 2,3 2,5 9,5 8,2 6,7 6,9 6,7; C 9,0; C 7,4; B 13; C 30; E 13; D Werlte; (Parabraunerde- Pseudogley) 2cult 4,5 17,0 4,7 11; D 6,2; B 5,8; D Sögel; KORB (Podsol) 4,5 17,0 4,1 9,8; D 5,5; B 2,6; B Sögel; (Braunerde) ÖKOVERS 3,7 15,0 5,0 9,7; D 3,1; A 3,7; C Witzenhausen; 2cult (Haftnässe-Parabraun) Witzenhausen; KORB; 2009, 2011 (Braunerde) 80 1,9 9,1 6,9 7,4; C 17; D 12; D ,3 9,0 6,5 5,8; C 26; D 14; D Witzenhausen; ÖKOVERS, 1. A. (Braunerde/Pseudogley) 2. Anlage (Braunerde aus Schluff ü. tief. Ton) 2,5 2,6 10,0 8,5 7,0 6,34 8,7; C 4,8; B 15; C 5,0; B 15; D 12; D ZALF [24], die nachfolgend in Tab. 1 dargestellt sind. Diese Angaben gelten somit nur für die Flächen von 2cult und dem ihm folgenden KORB an den Standorten Dornburg, Haus Düsse und Rauischholzhausen. Für die Flächen, auf denen ÖKOVERS angelegt wurde, sowie auf den Flächen mit dem Versuch KORB an den Standorten Hofdorf bei Straubing, Sögel bei Werlte und Witzenhausen (neues, 500m entferntes Feld in 2009 im Vergleich zu den Vorjahren) wurde in 2009 eine zweite Beprobung durch das ZALF [25] durchgeführt, die mit in Tab. 1 aufgenommen wurde, ebenso die Ergebnisse der Beprobung im Jahr 2011 und Die Gesamtheit der Ergebnisse, die für den Vergleich zwischen den Anbausystemen notwendig sind, liegt nun nach der Neubewertung der Kenngröße nfkwe vor und ist in Tab. 1 eingearbeitet. Sie berücksichtigte maßgeblich bei der Neubewertung den Faktor Humus, aus denen in der Regel etwas höhere pflanzenverfügbare Wassermengen resultieren. Vorgabe für die Bewirtschaftung war, dass für die Bewirtschaftung der Versuchsflächen in der Krume die Elemente Phosphor, Kalium und Magnesium in ausreichender Menge entsprechend Versorgungsstufe C - verfügbar sein sollten. Auf den Flächen, auf denen die 25

26 Gehalte diese Versorgungsklasse unterschreiten, sollte mit erhöhten Grund-Düngermengen diese Versorgungsklasse realisiert werden. Diese Versorgungsklasse war meist auf den konventionell bewirtschafteten Flächen gegeben bzw. konnte durch die Düngung herbeigeführt werden (Tab. 1). Auf ökologisch bewirtschafteten Flächen war die Versorgung teilweise unzureichend, konnte aber kurzfristig auf der Basis der Bewirtschaftungsrichtlinien nicht geändert werden. Der Nährstoff Magnesium war in der Regel geogen bedingt in erhöhtem Maße im Boden vorhanden Klima und Witterung In Ergänzung zu den Kenngrößen des Bodens sind in Tab. 2 die Kenngrößen des Klimas an den Versuchsstandorten zusammengetragen. Im Gegensatz zu den Kenngrößen des Bodens können sie für die Standorte Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen, Werlte/Sögel und Witzenhausen auch für ÖKOVERS und KORB übernommen werden, da sie in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Versuch 2cult angelegt sind bzw. die Entfernung zwischen den Versuchen in Werlte und Sögel nur 10 km beträgt und das ebene Gelände in dieser Gegend keine deutlichen Witterungsunterschiede erwarten lässt. Auch im Klimaatlas sind auf Basis der Ergebnisse von 1961 bis 1990 keine Unterschiede in der mittleren Jahrestemperatur, Sonnenscheindauer und Niederschlag zwischen beiden Versuchsstandorten vermerkt. Da keine kleinräumigeren, langfristigen Wetteraufzeichnungen verfügbar sind - amtliche Wetterstationen sind nur in km Entfernung zu den Versuchsstationen eingerichtet -, wird von dem gleichen Klima an beiden Standorten ausgegangen. Tab. 2: Übersicht zu den Klimadaten an den Versuchsstandorten, an denen 2cult, ÖKOVERS und KORB angelegt wurden, auf der Basis langjähriger Wetterbeobachtungen. Quelle: Angaben der Versuchsansteller aus Messungen am Versuchsstandort bzw. einer nahe gelegenen Wetterstation sowie die durchschnittlichen Speicherkapazitäten der Böden an pflanzenverfügbarem Wasser (nfkwe)an den Standorten aus Tab. 1 nach [24, 25]. Parameter Dornburg Haus Düsse Straubing Hofdorf Werlte Sögel Rauischholzhausen Witzenhausen Mittlere Niederschlagssumme (mm/a) Mittlere relative Luft-feuchte (%) Jahresmittel-temp. d Luft ( C) Mittlere Globalstrahl (Wh/m²*d) ,2 80 k. A ,8 9,7 9,7 8,3 8,7 9,0 9,0 8, Höhe ü. NN (m) Ø nfkwe aus Tab

27 Am Standort Hofdorf bei Mengkofen (Betreuung durch TFZ in Straubing) ist die Wetterstation Feistenaich in 12 km Entfernung installiert, aus denen die Klimadaten übernommen werden. Sie sind in Tab. 2 den Ergebnissen zum Versuchsstandort Straubing gegenübergestellt. Da die Wasserversorgung der Pflanzen ein wesentliches Kriterium für das Ertragspotenzial in den Anbausystemen ist, wird zur Beurteilung der Ertragsleistung der Kulturen und Systeme die Menge an verfügbarem Wasser herangezogen. Sie beruht auf der Speicherkapazität der Böden (Tab. 1), der Niederschlagsmenge und der Niederschlagsverteilung innerhalb der einzelnen Jahre, die im Rahmen der Ergebnisdarstellung aufgezeigt wird. Abzuleiten ist aus Tab. 2, in die die durchschnittlichen Speicherkapazitäten der Böden an den einzelnen Standorten aus Tab. 1 nach der Neubewertung seitens des ZALF [24, 25] aufgenommen wurden, dass sich die Standorte Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen, Werlte und Witzenhausen durch eine nfk von rund 200mm auszeichnen. Hingegen ist die Wasserspeicherkapazität an den Standorten Hofdorf und Straubing (186 und 165mm) etwas und in Sögel (140mm) deutlich niedriger als an den anderen Standorten. Die hohe nutzbare Feldkapazität am Standort Werlte beruht darauf, dass hier der Humusgehalt und seine Mächtigkeit im Bodenprofil in die Bewertung einbezogen wurden. Hieraus ergeben sich im Rahmen der Neubewertung auch für die anderen Standorte Änderungen in diesem Parameter und eine Neudarstellung einzelner Ergebnisse. Diesen Kenngrößen des Klimas an den Versuchsstandorten wird nachfolgend für die Ergebnisinterpretation eine erweiterte Analyse zur Witterung und Einstrahlung an die Seite gestellt. In Ergänzung zu den mehrjährigen Mittelwerten zum Niederschlag, der Temperatur und der Einstrahlung an den Versuchsstandorten von TP 6 (Tab. 2) sind in Abb. 3 die Monatsmittel der täglichen Einstrahlung im Mittel der Jahre 2000 bis 2012 von den einzelnen Standorten aufgezeigt. Hieraus sind nicht nur der Jahresgang in der Einstrahlung zu entnehmen sondern auch die Unterschiede zwischen den Standorten, die beim den Standorten Straubing und Hofdorf am deutlichsten sind und in den Sommermonaten am größten zu sein scheinen Dornburg Gülzow Haus Düsse Rauischholzhausen Straubing Hofdorf Werlte Witzenhausen Mittelwert W m-² Tag Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Abb. 3: Monatsmittel der täglichen Einstrahlung im Zeitraum von 2000 bis 2012 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II einschl. dem Mittelwert über alle Standorte Gemessen an der Abweichung in der mittleren täglichen Einstrahlung vom Mittelwert über alle Standorte (Abb. 4, oben) gibt es an den Standorten Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen und Witzenhausen nur geringfügige Unterschiede zu der mittleren Einstrahlung aller Standorte. Dies ist darauf zurückzuführen, dass zum einen nur geringe 27

28 % % Unterschiede im Breitengrad zwischen diesen Standorten bestehen und zum anderen die Ergebnisse von je zwei Standorten in den Mittelwert eingehen, die deutlich weiter nördlich bzw. deutlich weiter südlich von diesen Standorten liegen. An den beiden nördlichen (Gülzow und Werlte) und den beiden südlichen Standorten (Straubing und Hofdorf) sind hingegen große Abweichungen vom Mittelwert in der Einstrahlung über alle Orte zu verzeichnen (Abb. 4, unten). Die Tageslänge ist an den Standorten Gülzow und Werlte ab Mitte September bis Mitte März kürzer und ab Mitte März bis Mitte September länger als an den Standorten Straubing und Hofdorf. Die Unterschiede werden von diesen Wendepunkten an zunehmend größer und erreichen ihr Maximum am 21. Dezember bzw. 21. Juni mit einer Differenz von gut einer Stunde, danach nehmen die Unterschiede zwischen den Standorten wieder ab. Da die Standorte Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen und Witzenhausen in der Mitte der beiden nördlichsten und südlichsten Standorte liegen beträgt der maximale Unterschied zu ihnen rund eine halbe Stunde Dornburg Haus Düsse Rauischholzhausen Witzenhausen Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez 200 Gülzow Werlte Straubing Hofdorf Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Abb. 4: Abweichung (Relativwert) der täglichen Einstrahlung in den Monaten Januar bis Dezember im Zeitraum von 2000 bis 2012 an den Versuchsstandorten Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen und Witzenhausen (oben) sowie Gülzow, Werlte, Straubing und Hofdorf (unten) von dem Mittelwert über alle Standorte (Abb. 3) Entsprechend der Unterschiede in der Tageslänge ist die Einstrahlung in diesem Zeitraum in Süddeutschland deutlich höher als in Norddeutschland. Hieraus folgt im ersten Ansatz, dass möglicherweise in Süddeutschland nicht nur die Erstkulturen in ihrem Wachstum begünstigt werden sondern auch die Zweitkulturen im Herbst, wenn ausreichende TS-Gehalte im Erntegut realisiert werden müssen. Dieser Aspekt, der für die Beratung zu Anbausystemen 28

29 Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. mit von der Praxis abweichenden Ernteterminen von Bedeutung ist, wird auf der Basis der verfügbaren Ernteergebnisse geprüft, die auf den Einsatz gleicher Sorten in allen Varianten fußt. Zur erweiterten Charakterisierung der nunmehr acht Versuchsstandorte (EVA I und EVA II) und ihrer Rahmenbedingungen werden nachfolgend die Ergebnisse zur Witterung in den fünf Versuchsjahren ( ) eingehender analysiert. Mit diesen Erkenntnissen sollen dann bei der Analyse der Beziehungen zwischen dem Pflanzenwachstum und den Parametern Einstrahlung, Niederschlag und Temperatur sowie Kenngrößen des Bodens genutzt werden Dornburg y = 1,1265x + 897,57 R 2 = 0, Jahr Rauischholzhausen y = 2,1035x ,1 R 2 = 0, Jahr Werlte y = 0,9821x , R 2 = 0, Jahr Gülzow y = 1,3303x + 388,38 R 2 = 0, Jahr Straubing y = 1,5885x - 406,17 R 2 = 0, Jahr Witzenhausen y = 1,3539x + 323,12 R 2 = 0, Jahr Haus Düsse y = 1,4716x - 33,531 R 2 = 0, Jahr Hofdorf y = 1,0559x ,7 R 2 = 0, Jahr Einstrahlung ( ): alle Werte in Wm -2 Tag -1 Abb. 5: Beziehung zwischen der Einstrahlung im Jahresmittel und dem Mittelwert der Einstrahlung im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Aus den Gegenüberstellungen der mittleren Einstrahlung (Abb. 5), der Niederschlagssumme (Abb. 6) und der mittleren Lufttemperatur (Abb. 7) im Jahresverlauf im Vergleich zu diesen Kenngrößen im Zeitraum von April bis Oktober wird deutlich, wie groß zunächst die Unterschiede zwischen den einzelnen Standorten in diesen Kenngrößen im Versuchszeitraum sind. Demgegenüber zeichnen sich bei der Einstrahlung die Standorte Rauischholzhausen, Hofdorf und Werlte sowie bei dem Niederschlag die Standorte Straubing und Hofdorf durch einen deutlich geringeren Unterschied zwischen den sechs Jahren aus als an den anderen Standorten. Hingegen sind die mittleren Lufttemperaturen von Jahr zu Jahr recht konstant, mit Ausnahme an den Standorten Dornburg und Haus Düsse. Weiterhin kann für die Analyse des Einflusses von Umwelteffekten auf das Pflanzenwachstum den Witterungsdaten von den Versuchsstandorten entnommen werden, dass es richtiger ist, die gemessenen Ergebnisse zur Einstrahlung (Abb. 5), zu den Niederschlägen (Abb. 6) und den Lufttemperaturen (Abb. 7) aus der Vegetationszeit der Kulturen in die Analyse einzubeziehen als die Jahresmittelwerte bzw. die Jahressumme, da 29

30 Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit Dornburg 400 y = 0,8115x - 44, R 2 = 0, Jahr Rauischholzhausen y = 0,6217x + 8,9099 R 2 = 0, Jahr Werlte y = 0,3985x + 146,06 R 2 = 0, Jahr Gülzow y = 0,9258x - 161,5 R 2 = 0, Jahr Straubing y = 0,7344x - 11,081 R 2 = 0, Jahr Witzenhausen y = 0,5836x + 36,92 R 2 = 0, Jahr Haus Düsse y = 0,6743x - 20,98 R 2 = 0, Jahr Hofdorf y = 0,7249x + 19,158 R 2 = 0, Jahr Niederschlag ( ): alle Werte in mm Abb. 6: Beziehung zwischen dem Jahresniederschlag und dem Niederschlag im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II da die Beziehungen zwischen den Jahreswerten und den Ergebnissen aus der Vegetationszeit hier von April bis einschl. Oktober - meistens Bestimmtheitsmaße von weniger als 85% aufweisen. Die weitere Analyse der Messwerte der Kenngrößen Einstrahlung, Niederschlag und Temperatur aus der Vegetationszeit ergab, dass aus der Prüfung der Beziehung zwischen der durchschnittlichen Einstrahlung und der Niederschlagssumme (Abb. 8), den Mittelwerten der Einstrahlung und der Lufttemperatur (Abb. 9) und des Mittelwertes der Lufttemperatur und der Niederschlagssumme (Abb. 10) im Projektzeitraum nur Tendenzen mitgeteilt werden können, da nur geringe Bestimmtheitsmaße für diese Beziehungen bestehen und die Ergebnisse teilweise durch einzelne Extremwerte beeinflusst werden. So sind mit Ausnahme am Standort Haus Düsse - sonnenreiche Jahre nur in der Tendenz etwas niederschlagsärmer als Jahre mit geringerer Einstrahlung (Abb. 8). Weiterhin bestehen in der Beziehung zwischen der Einstrahlung und der Lufttemperatur deutliche Unterschiede zwischen den Standorten. Während an den Standorten Dornburg und Witzenhausen die Lufttemperaturen in sonnenreichen Jahren höher sind als in sonnenärmeren Jahren, ist an den Standorten Rauischholzhausen, Straubing, Hofdorf und Werlte kaum eine Beziehung zwischen der Einstrahlung und der Lufttemperatur zu verzeichnen (Abb. 9). Weiterhin besteht in der Regel keine Beziehung zwischen der mittleren Lufttemperatur und der Niederschlagsmenge (Abb. 10). Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die hier gefundenen Beziehungen zunächst nur für die analysierten sechs Versuchsjahre gelten. 30

31 Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit. Vegetationszeit Dornburg y = 0,557x + 8,3794 R 2 = 0, Jahr Rauischholzhausen y = 0,5431x + 8,5051 R 2 = 0, Jahr Werlte y = 0,5374x + 8,3018 R 2 = 0, Jahr Gülzow y = 0,406x + 9,7922 R 2 = 0, Jahr Straubing y = 0,7417x + 7,2001 R 2 = 0, Jahr Witzenhausen y = 0,5663x + 8,2242 R 2 = 0, Jahr Haus Düsse y = 0,6732x + 7,2921 R 2 = 0, Jahr Hofdorf y = 0,5839x + 8,4966 R 2 = 0, Jahr Lufttemperatur ( ): alle Werte in C Abb. 7: Beziehung zwischen der Lufttemperatur im Jahresmittel und dem Mittelwert der Lufttemperatur im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Dornburg 800 y = 0,3529x - 999, R 2 = 0, Einstrahlung Rauischholzhausen y = -0,1554x + 992, R 2 = 0, Einstrahlung Werlte y = -0,3861x ,2 200 R 2 = 0, Einstrahlung Gülzow y = -0,0893x + 749,82 R 2 = 0, Einstrahlung Straubing y = 0,0182x + 438, R 2 = 0, Einstrahlung Witzenhausen y = -0,0976x + 878, R 2 = 0, Einstrahlung Haus Düsse y = -0,0377x + 613,16 R 2 = 0, Einstrahlung Hofdorf y = -0,031x + 720, R 2 = 0, Einstrahlung Beziehung zwischen Einstrahlung und Niederschlag ( ): alle Werte in Wm -2 Tag -1 bzw. mm Abb. 8: Beziehung zwischen der mittleren täglichen Einstrahlung und der Niederschlagssumme im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II 31

32 Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Niederschlag. Temperatur. Temperatur. Temperatur. Temperatur. Temperatur. Temperatur. Temperatur. Temperatur. Dornburg y = 0,0021x + 4, R 2 = 0, Einstrahlung 16 Rauischholzhausen y = 0,0002x + 12,92 R 2 = 0, Einstrahlung Werlte y = -0,0034x + 27,113 R 2 = 0, Einstrahlung 16 Gülzow 14 y = 0,0003x + 12, R 2 = 0, Einstrahlung 16 Straubing y = 4E-05x + 13,641 R 2 = 0, Einstrahlung Witzenhausen y = 0,0016x + 6, R 2 = 0, Einstrahlung Haus Düsse y = -0,0005x + 16, R 2 = 0, Einstrahlung Hofdorf y = 0,0021x + 4,0317 R 2 = 0, Einstrahlung Beziehung zwischen Einstrahlung und Temperatur ( ): alle Werte in Wm -2 Tag -1 bzw. C Abb. 9: Beziehung zwischen der mittleren täglichen Einstrahlung und dem Mittelwert der Lufttemperatur im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II Dornburg y = 86,279x - 721, R 2 = 0, Temperatur Rauischholzhausen y = -19,512x + 687, R 2 = 0, Temperatur Werlte 400 y = -8,6266x + 575, R 2 = 0, Temperatur Gülzow y = 83,339x - 705,79 R 2 = 0, Temperatur Straubing y = 23,543x + 188, R 2 = 0, Temperatur Witzenhausen y = -22,326x + 745, R 2 = 0, Temperatur Haus Düsse y = -36,086x + 987,38 R 2 = 0, Temperatur Hofdorf y = -19,915x + 849, R 2 = 0, Temperatur Beziehung zw. Lufttemperatur und Niederschlag ( ): alle Werte in C bzw. mm Abb. 10: Beziehung zwischen dem Mittelwert der Lufttemperatur und der Niederschlagssumme im Zeitraum von April bis Oktober in den Jahren von 2005 bis 2011 an den Versuchsstandorten von TP 6 im Rahmen von EVA I und/oder EVA II 32

33 Min-Temperatur Min-Temperatur Min-Temperatur Min-Temperatur Max-Temperatur Max-Temperatur Maximumtemperatur Maximumtemperatur y = 0,0019x + 10,742 R 2 = 0, y = 0,0021x + 15,566 R 2 = 0, Einstrahlung Einstrahlung Minimum gleicher Tag Minimum gleicher Tag y = -0,0001x + 8,3709 R 2 = 0, Einstrahlung y = -3E-06x + 13,64 R 2 = 3E Einstrahlung Minimum Folgetag y = 0,0002x + 6,6711 R 2 = 0, Einstrahlung Minimum Folgetag y = 0,0005x + 10,978 R 2 = 0, Einstrahlung Abb. 11: Beziehung zwischen der Einstrahlung und der Maximumtemperatur der Luft (oben), der Minimumtemperatur des gleichen Tages (Mitte) bzw. des Folgetages (unten) in den Monaten Mai (links) und Juli (rechts) am Standort Dornburg für die Jahre 2005 bis 2011 In Ergänzung zu der Prüfung mit den Tagesmittelwerten der Lufttemperatur wird nachfolgend mittels Maximum- und Minimumwerte der Einfluss der Einfluss der Einstrahlung auf die Tages- und Nachttemperaturen für den Zeitraum 2005 bis 2011 analysiert. Wie Abb. 11 mit den exemplarisch für den Standort Dornburg und die Monate Mai und Juli dargestellten Ergebnissen dieser Beziehung zu entnehmen ist, nimmt erwartungsgemäß mit zunehmender Einstrahlung die Lufttemperatur des Tages gemessen am Tageshöchstwert zu, jedoch führt die hohe Streuung der Werte nur zu Bestimmtheitsmaßen unter 40%. Bezüglich der Nachttemperaturen, charakterisiert durch die Minimumtemperaturen, wird erwartet, dass sonnenreiche Tage aufgrund fehlender Bewölkung und hoher Ausstrahlung mit tiefen Nachttemperaturen verbunden sind. Dies würde die Ertragsbildung begünstigen, wenn durch tiefe Nachttemperaturen die Dunkelatmung vermindert und somit eine höhere Nettoassimilation erzielt würde. Weder zwischen der Minimumtemperatur am gleichen Tag vor dem Sonnenaufgang (Abb. 11, Mitte) noch zwischen der Minimumtemperatur nach dem Sonnenuntergang, die für die frühen Morgenstunden des Folgetages erwartet wird (Abb. 11, unten) besteht eine Beziehung zur Einstrahlung. Es ist nur die Tendenz zu beobachten, dass eine leicht negative Beziehung zwischen der Minimumtemperatur am Morgen und der Einstrahlung besteht und eine leicht positive Tendenz zwischen der Einstrahlung und den Minimumtemperaturen am Folgetag. Diesbezüglich gibt es aber nur geringe Unterschiede zwischen den Standorten. Aus diesen Ergebnissen wird der Schluss gezogen, dass darauf verzichtet wird, die Lufttemperaturen anstatt mit den Tagesmittelwerten mit die Minimumund Maximumwerten in die multiplen Korrelationen zwischen dem Ertrag und den Umweltparametern aufzunehmen. 33

34 Im Rahmen der Auswertungen der ersten drei Versuchsjahre (EVA I) wurden die ersten multiplen Korrelationen zwischen dem Ertrag und den Parametern der Witterung und des Bodens mit den Parametern Einstrahlung, Niederschlag, Lufttemperatur und pflanzenverfügbares Wasser durchgeführt [1]. Nach der Neuberechnung der Mengen an pflanzenverfügbarem Wasser an den einzelnen Standorten sollen die geänderten Werte in eine zweite Analyse auf der Basis alle Jahreserträge einfließen. Hierbei soll gleichzeitig geprüft werden, ob der Faktor Boden in Verbindung mit dem Faktor Wasser in diese Analyse aufgenommen werden kann. Da hohe Erträge nur möglich sind, wenn das Wasser effizient genutzt wird, stellt sich die Frage für den Hauptfruchtanbau von Sommerungen: Wieviel Wasser muss im Frühjahr verdunstet werden, bevor ein Boden bearbeitet werden kann? Unter der Annahme, dass ausreichend Winterniederschläge fallen und im Frühjahr Feldkapazität erreicht ist, kann in Abhängigkeit von dem Gehalt an Ton und Feinschluff abgeschätzt werden, welche Menge an Wasser dem Boden entzogen werden muss, damit ein Saatbett ohne Bodenverdichtungen durch die Maschinen bereitet werden kann. Hierzu wurden in die Darstellung von [26] die Ergebnisse der bodenkundlichen Analyse [25] aufgenommen (Abb. 12). An den Standorten Werlte und Sögel (grüner Punkt) mit rund 4% Ton und Feinschluff kann der Boden bereits bei 94% der Wasser- bzw. Feldkapazität bearbeitet werden. Bezogen auf den Pflughorizont ist ausgehend von dem Zustand der Feldkapazität hierfür eine Wasserabgabe durch Evaporation von 6mm erforderlich. Unter der Annahme eines Transpirationskoeffizienten von rund 500 l Wasser/kg TM könnte hiermit ein Ertrag von 1,2 dt TM/ha gebildet werden. Für die Standorte Gülzow und Haus Düsse (blauer Punkt) mit Abb. 12: Bodensubstrat- und feuchteabhängige Grenzen der Bearbeitbarkeit sowie Befahrbarkeit (Belastbarkeit) Quelle: Abb. 2 aus [26] 34

35 15-16% Feinbestandteilen beträgt die notwendige Wasserabgabe mindestens 14mm, was 2,8dt TM/ha entspricht. Diese Werte lauten für Witzenhausen (gelber Punkt) 27%, 25mm und 5dt TM/ha bzw. für die Standorte Dornburg, Rauischholzhausen, Straubing und Hofdorf (roter Punkt) 30-33%, 29 38mm und 6-7dt TM/ha. Im ersten Schritt erscheint dies rein hypothetisch, jedoch ist zu bedenken, dass dieser notwendige Wasserverlust aus der Sicht der Bearbeitbarkeit bzw. dem sich ergebende Verlust aufgrund einer erst späteren Saat von Sommerungen (Zuckerrüben < Mais < Hirse) bei begrenztem Wasserangebot zu Ertragsverlusten führen kann. Daher ist zu prüfen, ob in der besseren Nutzung der Winterund Frühjahrsfeuchtigkeit ein Schlüssel für die höheren Jahreserträge ist und wann vor diesem Hintergrund der Wechsel zwischen Erst- und Zweitkultur vorgenommen werden soll, um das dargebotene Wasser möglichst optimal zu nutzen. In die beschriebenen Korrelationen zwischen dem Ertrag und den Parametern der Witterung und des Bodens wird dieser Parameter im ersten Ansatz über die Kenngröße Saatzeitpunkt (Tag im Jahr) aufgenommen, da dieser von der Bearbeitbarkeit und damit der Bodenfeuchte beeinflusst wird Versuchsanlage und Versuchsdurchführung Untergliedert in die Punkte Versuchsanlage, Versuchsdurchführung, Bonituren und Methoden werden nachfolgend die wichtigsten Aspekte für die Versuche ÖKOVERS und KORB gemeinsam aufgezeigt. Die Darstellung erfolgt für den gesamten Projektzeitraum, der die 1. und 2. Anlage von ÖKOVERS beinhaltet, und für alle Bereiche, um die Versuchsvarianten einschließlich der Änderungen bzw. Erweiterungen in der 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB zu verdeutlichen. Letzteres wurde immer so durchgeführt, dass für eine statistische Prüfung Ergebnisse aus zwei Jahren vorliegen Versuch ÖKOVERS Versuchsanlage: Im Versuch ÖKOVERS, der an fünf Standorten auf ökologisch bewirtschafteten Flächen im Herbst 2007 (1. Anlage, Tab. 3, oben) bzw. im Herbst 2010 auf vier Standorten (2. Anlage, Tab. 3, unten) mit drei Wiederholungen angelegt wurde, stehen zwei Varianten mit gleichen Kulturen aber unterschiedlicher Nutzungsdauer des Fruchtfolgegliedes Klee/Gras-Gemenge kurz Kleegras - nebeneinander (Tab. 3). In Variante 1 wurde im Herbst 2007 bzw. im Herbst 2010 das Kleegras angesät, das im Mai 2008 bzw. im Mai 2011 zum optimalen Schnitttermin nur einmal zur Silagebereitung genutzt und danach umgebrochen wurde; es ist somit aus der Sicht der Nutzungsdauer ein halbjähriges Kleegras mit Frühjahrsnutzung (ein Schnitt) nach Herbstaussaat. Diesem halbjährigen Kleegras folgten dann in der 1. Anlage die Zweitkulturen Mais, Sorghum (b. x b.), Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Amarant, Buchweizen und Markstammkohl. Die Parzellen je Kulturart haben eine Größe von brutto 144 m² bzw. netto 72 m² und wurden quer zur Saatrichtung in zwei Teile unterteilt. Unmittelbar vor dem Umbruch des Kleegrases wurde in der einen Hälfte der Parzelle, in der Variante mit Gärrest (G 2), die Festphase des separierten Gärrestes ausgebracht. Bei einer Bestandeshöhe von etwa 30 cm folgt hier die Gabe der die Flüssigphase, die im Rahmen der mechanischen Unkrautbekämpfung eingehackt wurde. Ihr steht in der anderen Hälfte der Parzelle die Variante ohne Gärrest (G 1) gegenüber. Hier wurde komplett auf eine Ausbringung von Gärrest verzichtet (Tab. 3, oben). 35

36 Im Herbst 2008 bzw. im Herbst 2011 (2. Anlage) wurde nach diesen Zweitkulturen in Variante 1 Winterweizen ausgesät. Die beiden Parzellenhälften ohne und mit Gärrest wurden wiederum in je zwei Teile, d.h. in insgesamt vier Teilparzellen untergliedert. Ab Frühjahr 2009 bzw wurde der Winterweizen in zwei Teilgaben mit der Flüssigphase des Gärrestes gedüngt. Folgende Düngevarianten wurden in den vier Teilparzellen ausgeführt: a) ohne Gärrest zur Zweitkultur und ohne Gärrest zu Winterweizen (G1 G1); b) ohne Gärrest Tab. 3: Versuchsvarianten, angebaute Kulturen und Düngung in ÖKOVERS der 1. Anlage von 2007 bis 2010 (oben) an fünf Standorten (Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf, Sögel und Witzenhausen) und der 2. Anlage von 2010 bis 2013 (unten) an vier Standorten (Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen) 1. Anlage Jahr Variante 1 Klee/Gras-Gemenge halbjährig (1 Schnitt) Mais, Sorghum, Sonnenblume, Mais/So-Gem., Markstammkohl, Buchweizen, Amarant (2 Düngevarianten) Winterweizen (4 Düngevarianten) Senf Jahr Variante 2 Klee/Gras-Gemenge anderthalbjährig (bis zu 5 Schnitte) Mais, Sorghum, Sonnenblume, Mais/Sonnenblu men-gemenge, Markstammkohl, Buchweizen, Amarant (4 Düngevarianten) Winterweizen (ohne Düngung) 2. Anlage Jahr Variante 1 Klee/Gras-Gemenge halbjährig (1 Schnitt) Mais, Sorghum, Sonnenblume, Buchweizen (je 2 Varianten altes + neues Mengenverhältnis),Mais + nur fester bzw. nur flüssiger Gärrest Winterweizen (4 Düngevarianten beim Weizen bei 2 unterschiedlichen Mengenverhältnissen an festem und flüssigem Gärrest zu den Vorfrüchten) Senf Jahr Variante 2 Klee/Gras-Gemenge anderthalbjährig (bis zu 5 Schnitte) Mais, Sorghum, Sonnenblume, Buchweizen (4 Düngevarianten); Mais + nur fest; flüssig. Gärrest Winterweizen (ohne Düngung) 36

37 zur Zweitkultur und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2); c) mit Gärrest zur Zweitkultur und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1); d) mit Gärrest zur Zweitkultur und mit Gärrest zu Winterweizen (G2 G2). Nach der Ernte des Winterweizens wurde Senf als Zwischenfrucht ausgesät und seine Ertragsleistung nach den verschiedenen Düngevarianten bestimmt. Da es sich in der 1. Anlage von ÖKOVERS gezeigt hatte, dass unter diesen Anbaubedingungen mit Markstammkohl und Amarant keine erntefähigen Pflanzenbestände realisiert werden konnten, wurde auf sie in der 2. Anlage verzichtet. Ebenso wurde das Mais/Sonnenblumen-Gemenge nicht mit in die 2. Anlage aufgenommen, da diesbezüglich aus der vorangegangenen Versuchstätigkeit hinreichend Ergebnisse vorliegen und kein deutlicher Ertragsfortschritt seitens des Gemenges im Vergleich zu dem Mittelwert der Ertragsleistung der Kulturen im Reinanbau. Im Bereich des Einsatzes des Gärrestes ergeben sich aus den Ergebnissen aus der 1. Anlage folgende Erweiterungen in der 2. Anlage. Der ungenügende Ertragsfortschritt nach der Gärrestapplikation zu den Zweitkulturen Mais, Sorghum usw. wurde auf den zu hohen Anteil an festem Gärrest und auf einen zu geringen Anteil flüssigen Gärrest zurückgeführt. Daher wurde zusätzlich zu den gewählten Anteilen aus der 1. Anlage in der 2. Anlage bei Applikation der gleichen Menge an Gesamtstickstoff ein geringerer Anteil festen und ein höherer Anteil flüssigem Gärrest geprüft. Hieraus folgt, dass in der 2. Anlage auch beim nachfolgenden Winterweizen sich die Zahl der Varianten in Abhängigkeit der unterschiedlichen Gärrestapplikation zur Vorfrucht erhöht. Um die Ertragswirkung der Festphase und der Flüssigphase des Gärrestes noch besser beurteilen zu können, wird weiterhin nach Mais bei gleicher Gesamtstickstoffmenge entweder nur die Festphase oder nur die Flüssigphase des Gärrestes ausgebracht. Auch hier wird mit Winterweizen im Folgejahr die N-Nachwirkung geprüft. In Variante 2 wurde ebenso wie in Variante 1 im Herbst 2007 (1. Anlage) bzw (2. Anlage) Kleegras angesät, das im Jahr 2008 bzw an den einzelnen Standorten bis zu viermal zur Silagebereitung genutzt wurde. Im Frühjahr 2009 bzw wurde dieses Kleegras noch einmal zum optimalen Schnitttermin genutzt und danach umgebrochen; es ist somit aus der Sicht der Nutzungsdauer ein anderthalbjähriges Kleegras mit bis zu 5 Schnitten. Diesem anderthalbjährigen Kleegras folgten dann in der 1. Anlage die Zweitkulturen Mais, Sorghum (b. x b.), Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Amarant, Buchweizen und Markstammkohl, in der 2. Anlage nur die Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen. Auch hier wurde in der 2. Anlage auf das Mais/Sonnenblumen-Gemenge, den Markstammkohl und den Amarant verzichtet. Die Parzellengröße je Kulturart entspricht wiederum brutto 144 m² bzw. netto 72 m². Die Parzellen werden für die Düngung mit Gärresten quer zur Saatrichtung in vier Teile unterteilt. Folgende Düngevarianten wurden identisch in der 1. und 2. Anlage - in den vier Teilparzellen durchgeführt (vgl. Tab. 5): a) ohne Gärrest (G1); b) Düngung mit der Festphase des Gärrestes nach dem Pflügen des Kleegrases und Düngung mit der Flüssigphase des Gärrestes zur Zweitkultur bei etwa 30 cm Bestandeshöhe vor der letzten Maschinenhacke in niedriger Menge (G2); c) Düngung mit der Flüssigphase des Gärrestes zur Zweitkultur bei etwa 30 cm Bestandeshöhe vor der letzten Maschinenhacke (G3); d) Düngung mit der Festphase des Gärrestes nach dem Pflügen des Kleegrases und Düngung mit der Flüssigphase des Gärrestes zur Zweitkultur bei etwa 30 cm Bestandeshöhe vor der letzten Maschinenhacke in hoher Menge (G4). Im Herbst 2009 wurde nach der Ernte der Zweitkulturen in V 2 Winterweizen (1. Anlage) bzw. wird im Herbst 2012 ausgesät (2. Anlage), um den Vorfruchtwert nach den unterschiedlichen Behandlungen ermitteln zu 37

38 können. Daher wird zum Winterweizen weder Gärrest noch ein anderer organischer Dünger ausgebracht. Um die Ertragswirkung der Festphase und der Flüssigphase des Gärrestes noch besser beurteilen zu können, wird wie nach dem halbjährigen Kleegras in der 2. Anlage zusätzlich bei Mais bei einer Gesamtstickstoffmenge von 90 und 180 kg N/ha entweder nur die Festphase oder nur die Flüssigphase des Gärrestes ausgebracht. Gleichzeitig sollte in der Stickstoffversorgung kein Mangel gegeben sein. Daher wird neben der Menge von 90 kg N/ha auch die Menge von 180kg N/ha geprüft. Nach dem Mais wird auch hier mit Winterweizen im Folgejahr die N-Nachwirkung ermittelt. Aussaat: Gemeinsam für den Gesamtversuch werden in Tab. 4 die Kenngrößen zur Aussaat der Kulturen aufgezeigt. Hierbei werden die Varianten beim halbjährigen (Variante 1) und Tab. 4: Versuchsvarianten, angebaute Kulturen, Sorten, Saatstärke bzw. Bestandesdichte und Reihenweite sowie Form der Bodenbearbeitung und Saattechnik in ÖKOVERS in der 1. Anlage, in der 2. Anlage ohne Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl und Amarant Variante Kulturart Sorte Saatstärke, Bestandesdichte/Reihenweite Bodenbearbeitung, Saat V 1 / KG halbjähriges Klee /Gras-Gemenge Titus + Lipo kg/ha / Getreideabstand <= 15 cm Pflug, Kreisel-egge, Drillmaschine V 2 / KG anderthalbjähriges Klee/Gras-Gem. Titus + Lipo kg/ha / Getreideabstand <= 15 cm Pflug, Kreisel-egge, Drillmaschine V 1 / M V 2 / M Mais Atletico nach Vereinzelung 10 Pflanzen/m² / 75 cm Pflug, Kr.-egge, Einzelkornsaat V 1 / SH V 2 / SH Sorghum (b. x b.) CE 03 08, Zerberus nach Vereinzelung 25 Pflanzen/m² / 75 cm Pflug, Kr.-egge, Einzelkornsaat V 1 / So V 2 / So Sonnenblume Methasol, Metharoc nach Vereinzelung 10 Pflanzen/m² / 75 cm Pflug, Kr.-egge, Einzelkornsaat V 1 / M+So V 2 / M+So Mais/Sonnenblumen- Gemenge Atletico + Methasol nach Vereinzelung Pflanzen/m² / 75 cm Pflug, Kr.-egge, Einzelkornsaat V 1 / MStK V 2 / MStK Markstammkohl Camaro 100 Korn/m² / Getreideabstand <= 15 cm Pflug, Oyord Kr.-egge, V 1 / Bu V 2 / Bu Buchweizen Spacinska 200 (gute) / 230 (leichte Böden) Korn/m² /<=15cm Pflug, Oyord Kr.-egge, V 1 / Am V 2 / Am Amarant Bärnkrafft g/ha / Getreideabstand <= 15 cm Pflug, Oyord Kr.-egge, V 1 / WW V 2 / WW Winterweizen Türkis 350 Korn/m² / <=15 cm Pflug, Kr.-egge, Oyord V 1 / S / WW Senf Setoria 25 kg/ha / Getreide-abstand <= 15 cm Grubber, Kr.-egge, Oyord 38

39 Tab. 5: Düngung der angebauten Kulturen in ÖKOVERS mit Gärrest auf der Basis der Menge an Gesamtstickstoff (kg N/ha) in der Fest- bzw. Flüssigphase ( vgl. Tab. 6 und Tab.7); in der 2. Anlage nach halbjährigem Kleegras (V 1) identisch zur 1. Anlage (alt) sowie mit geringerem Anteil an festem Gärrest und höherem Anteil an flüssigem Gärrest (neu) Gärrest Gärrest - Festphase Gärrest - Flüssigphase halbjährig Kultur Düngevariante 1. Anlage Kleegras halbjährig anderthalbjährig anderthalbjährig Mais, Sonnenblume, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Sorghum (b. x b.) / Amarant, Buchweizen, Markstammkohl a 0 / 0 / 0 0 / 0 0 / 0 b 75 / / / / 25 c / / 50 d / / 75 a / a Winterweizen a / b b / a b / b Anlage Mais, Sonnenblume, Sorghum (b. x b.) / Buchweizen a (alt); (neu) 0 / 0 0 / 0 0 / 0 0 / 0 b (alt) 75 / / / / 25 b (neu) 30 / / c / / 50 d / / 75 a / a Winterweizen a / b b / a b / b nur fest Mais nur flüssig nur fest G nur fest G nur flüssig G nur flüssig G beim anderthalbjährigen Kleegras (Variante 2) zusammengefasst, da sie gleiche Sorten, Saatstärken, Bestandesdichten, Reihenweiten sowie Formen der Bodenbearbeitung und Saattechnik beinhalten. Gleichzeitig ist darauf hinzuweisen, dass aus der Sicht der Vergleichbarkeit zu den Versuchen 2cult bzw. KORB in ÖKOVERS die gleichen Sorten, 39

40 Saatstärken usw. wie in 2cult und KORB gewählt wurden (vgl. Tab. 14). Erste Ausnahme ergibt sich beim Sorghum, hier wurde in ÖKOVERS aufgrund von nicht verfügbarem Öko- Saatgut bzw. ungebeiztem Saatgut von der Sorte Roná 1 zu dem Stamm CE und bei der 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB zu der Sorte Zerberus gewechselt. Weiterhin musste ab dem Versuchsjahr 2011 bei den Sonnenblumen von der Sorte Methasol zu der Sorte Metharoc gewechselt werden, da die Sorte Methasol vom Markt genommen wurde. Nur von den Sorten Titus, Lipo und Spanciska war ökologisch erzeugtes Saatgut verfügbar, bei den anderen Sorten wurde auf ungebeiztes Saatgut zurückgegriffen, das auch im Versuch KORB eingesetzt wurde. Die Saat der Zweitkulturen erfolgte nach dem Umbruch des Kleegrases und der Saatbettbereitung für alle Kulturen am gleichen bzw. am darauf folgenden Tag, sodass alle Kulturen nahezu die gleichen Saatbedingungen hatten. Düngung: Grundlage für den Versuch ist, dass als organisches Düngemittel ein in eine Festund eine Flüssigphase separierter Gärrest in den Zweitkulturen nach Kleegras (V 1 und V 2; fest und flüssig) sowie in dem Winterweizen in der Variante 1 (nur flüssig) eingesetzt wird (vgl. Tab. 5). In der Variante 2 wird kein Gärrest zu dem Winterweizen gegeben, da hier die Stickstoffnachwirkung der vier N-Varianten zur Vorkultur geprüft wird. Zusätzlich wird in der 2. Anlage von ÖKOVERS nach halbjährigem und anderthalbjährigem Kleegras der Einsatz von nur festem Gärrest und nur flüssigem Gärrest geprüft. Ausgehend von dem unterschiedlichen Vorfruchtwert des halb- bzw. anderthalbjährigen Kleegrases, für das eine Fixierleistung von 50 bzw. 350 kg N/ha angenommen wurde, und dem unterschiedlichen Stickstoffbedarf der Kulturen, wurde die noch mit dem Gärrest zu verabreichende Stickstoffmenge festgelegt (Tab. 5). Retrospektiv wird die Menge an fixiertem Stickstoff auf der Basis des Ertrages an Klee im Klee/Gras-Gemenge, das bei jedem Schnitt in Klee und Gras aufgeteilt wird, und einer fixierten N-Menge von kg N/t TM Klee [27, 28] abgeschätzt. Die zu verabreichende Menge an Gärrest wird auf der Basis der Gehalte an Gesamtstickstoff in den beiden Phasen bemessen (vgl. Tab. 6 und Tab. 7). Der verwendete Gärrest stammt jeweils aus der Biogasanlage der ABA GmbH & Co KG in Unterallmannsbach, die einem Betrieb gehört, der auch Standort für den Versuch ÖKOVERS ist. Diese Biogasanlage wird mit Kleegras-, Mais- und Getreideganzpflanzen-Silage beschickt. Der Gärrest aus dieser Anlage wird mit einem Separator in eine Fest- und eine Flüssigphase getrennt, was für die Düngung der Versuche in 2008 und 2009 sowie in 2011 und 2011 jeweils im März vom TFZ in Straubing durchgeführt wurde. Anschließend wurde das separierte Material per LKW zu den einzelnen Versuchsstandorten transportiert. Die beiden Gärrest-Fraktionen hatten in der Frischmasse die in Tab. 6 und Tab. 7 dargestellten Inhaltsstoffe. Die Festphase des Gärrestes enthielt in ,4 kg N/t FM, die Flüssigphase 4,2 kg N/t FM, in ,96 kg N/t FM (Festphase) bzw. 5,31 kg N/t FM (Flüssigphase), in ,7 kg N/t FM (Festphase), die Flüssigphase 6,9 kg N/t FM, in ,84 kg N/t FM (Festphase) bzw. 7,02 kg N/t FM (Flüssigphase). Obwohl die Düngung mit den Gärresten auf der Basis der Menge an Gesamt-N bemessen wurde, ist neben der absoluten Menge der Anteil an pflanzenverfügbarem Stickstoff am Gesamt-N eine bedeutende Kenngröße. Wie Tab. 6 und Tab. 7 zu entnehmen ist, war in 2008 in der Festphase nur 13%, in %, in % und in % an Ammonium-Stickstoff, in der Flüssigphase 48% (2008), 57% (2009), 52% (2011) bzw. 58% (2012), d.h., dass die Festphase des Gärrestes sehr wenig bzw. wenig direkt pflanzenverfügbaren Stickstoff 40

41 Tab. 6: Inhaltsstoffe (kg/t FM) in der Fest- und der Flüssigphase des Gärrestes, mit dem in der 1. Anlage von ÖKOVERS in 2008 bzw. in 2009 an allen Standorten gedüngt wurde Inhaltsstoff Gärrest - Festphase Gärrest - Flüssigphase Gärrest im Versuchsjahr 2008 / 2009 ph-wert 8,90 / 8,50 7,60 / 7,90 Trockenmasse 282,0 / 223,8 59,0 / 68,6 Gesamt-N 3,40 / 4,96 4,20 / 5,31 NH 4-N (Anteil (%) am Gesamt-N) 0,44 (13%) / 0,79 (16%) 2,00 (48%) / 3,04 (57%) P 2O 5 3,89 / 7,18 1,60 / 1,85 K 2O 5,42 / 6,79 5,78 / 5,97 CaO 5,18 / 3,54 2,66 / 2,15 MgO 2,16 / 3,48 0,83 / 0,66 Rohasche 41,0 / 29,61 18,0 / 19,67 Rohprotein 21,0 / 19,91 26,0 / 17,22 Rohfett 3,0 / 0,60 3,0 / 1,72 Rohfaser 116,0 / 84,04 2,0 / 5,14 NFE 101,0 / 99,64 10,0 / 34,86 Cellulose 102,0 / 54,11 0,3 / 2,63 Hemicellulose 48,0 / 19,34 5,0 / 2,17 Lignin 59,0 / 78,11 5,7 / 18,18 Rest, berechnet (Stärke, Zucker, Pektine) 8,0 / 32,12 1,0 / 17,02 beinhaltet. Weiterhin wurde in den vier Versuchsjahren mit der Festphase ein organischer Dünger ausgebracht, der unter der Annahme eines C-Gehaltes von ~50% in der Trockenmasse, ein C:Gesamt-N-Verhältnis von ~40:1 (2008), ~23:1 (2009), ~12:1 (2011) bzw. ~18:1 (2012) hatte sowie von ~7:1 (2008), ~6:1 (2009), ~6:1 (2011) bzw. ~6:1 (2012) in der Flüssigphase. Aufgrund des vielfach geringeren Anteils an wasserlöslichem Stickstoff im festen Gärrest als im flüssigen Gärrest ist das C:wasserlösliches-N-Verhältnis des festen Gärrestes gemessen am C:Gesamt-N-Verhältnis noch viel weiter als im flüssigen Gärrest. Damit ist nur die Flüssigphase des Gärrestes als ein kurz- und mittelfristig rasch wirkender organischer Dünger anzusehen, während die Festphase durch ihr weiteres C:Gesamt-N- Verhältnis und ihr besonders weites C:wasserlösliches-N-Verhältnis ein nur langfristig verfügbarer Dünger ist, der für seine Umsetzung Stickstoff aus der Bodenlösung benötigt. In Verbindung mit der nur recht geringen Gärrestwirkung nach dem halbjährigen Kleegras in der 1. Anlage wurde in der 1. Anlage von Variante 2 (anderthalbjähriges Kleegras) sowie im Rahmen der 2. Anlage auch in der Variante 1 neben der gleichen Aufteilung wie in dem 1. Anlage gleichzeitig der Anteil an festem Gärrest zu Gunsten der Menge an flüssigem Gärrest 41

42 vermindert (Tab. 6). Hierdurch sollte bei gleichen Gesamt-N-Mengen zur Verbesserung der Ertragswirkung der Anteil an löslichem Stickstoff erhöht werden. Um die Wirkung dieser beiden durch einfache Separation aus dem Gärrest gewonnen Teilprodukte, die sich in ihren Inhaltsstoffen deutlich unterscheiden, auch aus der Sicht der Düngerwirkung noch besser charakterisieren zu können, wird exemplarisch bei Mais die Gesamt-N-Menge entweder in Form von festem oder in Form von flüssigem Gärrest ausgebracht (Tab. 7). Tab. 7: Inhaltsstoffe (kg/t FM) in der Fest- und der Flüssigphase des Gärrestes, mit dem in der 2. Anlage von ÖKOVERS in 2011 bzw. in 2012 an allen Standorten gedüngt wurde Inhaltsstoff Gärrest - Festphase Gärrest - Flüssigphase Gärrest im Versuchsjahr 2011 / 2012 ph-wert 9,15 / 9,10 8,05 / 7,95 Trockenmasse 240,0 / 220,0 89,3 / 82,7 Gesamt-N 9,71 / 5,84 6,93 / 7,02 NH 4-N (Anteil (%) am Gesamt-N) 2,25 (23%) / 0,62 (11%) 3,63 (52%) / 4,10 (58%) P 2O 5 7,36 / 6,90 2,27 / 1,60 K 2O 12,00 / 10,50 8,49 / 9,00 CaO 6,25 / 5,60 3,30 / 3,50 MgO 4,42 / 3,90 0,90 / 0,70 Rohasche 44,30 / 40,90 30,00 / 28,10 Rohprotein 36,00 / 31,60 20,60 / 18,90 Rohfett 1,50 / 1,90 2,80 / 2,80 Rohfaser 86,70 / 76,50 8,30 / 5,30 NFE 71,50 / 69,10 27,80 / 27,60 Cellulose 69,70 / 60,40 4,60 / 1,30 Hemicellulose 6,40 / 7,20 6,00 / 5,90 Lignin 70,60 / 68,00 21,10 / 20,90 Rest, berechnet (Stärke, Zucker, Pektine) 11,50 / 10,00 4,40 / 4,80 Neben den applizierten Mengen an Stickstoff werden mit den Gärresten in Abhängigkeit von der absoluten Menge sowie in Abhängigkeit von dem Anteil an der Fest- und der Flüssigphase unterschiedliche Mengen an Phosphat, Kalium, Magnesium und Calcium in den Kulturen ausgebracht (Abb. 13). Im Vordergrund steht hierbei das Kalium, das die applizierte Menge an Stickstoff überragt. Da der feste Gärrest hohe Mengen an Phosphat und Calcium beinhaltet, wird insbesondere bei der Applikation von ausschließlich festem Gärrest eine doppelt so hohe Mengen bzw. eine mehr als doppelt so hohe Mengen an diesen Nährstoffen ausgebracht als beim Einsatz von ausschließlich flüssigem Gärrest. Eine 42

43 kg / ha. vergleichbare Änderung, jedoch im deutlich geringeren Umfang, ergibt sich aus der Verschiebung des Anteils an festem Gärrest zu Gunsten des flüssigen Gärrestes N P2O5 K2O CaO MgO G 1 G 2 G 1 G 2 G1G1 G1G2 G2G1 G2G2 G1G1 G1G2 G2G1 G2G2 G 1 G 2 G 3 G 4 M usw MStK usw M, SH, Sobl, M+Sobl 2009 MStK, Bu, Am 2009 Winterweizen 2009 Abb. 13: Die mit der Düngung mit festem und flüssigem Gärrest in 2008 (V 1) und 2009 V1 und V 2) (oben) bzw. in (V 1) und 2012 (V1 und V 2) (unten) ausgebrachten Mengen an Stickstoff, Phosphat, Kalium, Calcium und Magnesium Um eine weiterreichende Charakterisierung der Gärreste zu erzielen, wurde neben der Mineralstoffanalyse auch die erweiterte Weender Analyse durchgeführt, deren Ergebnisse in Tab 6 aufgezeigt bzw. in Abb. 14 (oben) dargestellt sind. Aus ihnen wird deutlich, dass die Gärreste bis auf den Gärrest von 2009 in ihrer Zusammensetzung recht ähnlich sind. Erwartet wird ein Gärrest, der reich an nicht abbaubaren (Lignin) bzw. schwer abbaubaren Inhaltsstoffen (lignininkrustierte Cellulosen) ist, und arm an Protein, Fett und leicht abbaubaren Kohlehydraten. Da der Gärrest einerseits aus dem Überlauf zwischen Fermenter und Nachgärbehälter gewonnen wird, enthält das Substrat auch in kleinerem Umfang Biomasse, die nur für mehr oder weniger kurze Zeit im Fermenter war und damit noch nicht ausgegoren ist. Gleichzeitig beinhaltet das Substrat, das dem Nachgärer zugeführt wird, im gleichen Umfang Bakterienmasse wie im Fermenter und erklärt z.b. die unerwartet hohen Gehalte an Protein. Gleichermaßen erklärbar werden die Unterschiede in der Menge an Lignin, Hemicellulose und Cellulose zwischen den Jahren, wenn bedacht wird, dass die Silage in unterschiedlichen Umfang mit der Festphase der Gärreste abgedeckt wird 43

44 Anteil (%) kg / t FM und auf diesem Wege ein zweites Mal in den Fermenter gelangt. Gleichzeitig wird die Biogasanlage mit verschiedenen Biomassen beschickt, die unterschiedlich abbaubar sind Rest, berechnet (Stärke, Zucker, Pektine) Lignin Hemicellulose Cellulose Rohfett Rohprotein Rohasche Festphase Flüssigphase 120 Anteil an P2O5 in der Rohasche Anteil an K2O in der Rohasche Anteil an CaO in der Rohasche Anteil an MgO in der Rohasche Rest (Sand, Chlor usw.) Festphase Flüssigphase Abb. 14: Inhaltsstoffe (Weender Analyse, oben) und Anteil einzelner Nährstoffe an der Rohasche der Gärreste vom Betrieb Allmannsbeck, getrennt in eine Festphase und eine Flüssigphase, mit denen in der 1. Anlage (2008 und 2009) von ÖKOVERS und in der 2. Anlage von ÖKOVERS sowie im KORB (2011 und 2012) gedüngt wurde Vor diesem Hintergrund müssen auch die Unterschiede in den Mineralstoffgehalten, ausgedrückt als Anteile an der Rohasche (Abb. 14, unten), gewertet werden. So ist denkbar, ohne dass dies bestimmt wurde, dass durch die Abdeckung der Silagen mit der Festphase auch der Sand wieder in den Fermenter zurückgeführt wurde, der dann vermehrt wieder in der Festphase enthalten ist. Ob hiermit auch die Unterschiede in den relativen und absoluten Mengen an Phosphor, Kalium und Magnesium in der Festphase zu erklären sind, kann nicht mehr ermittelt werden, da die Ausgangsmaterialien für die Fermentation nicht mehr vorliegen. 44

45 Pflanzenschutz: Im Rahmen des Pflanzenschutzes wurde nur die notwendige mechanische Unkrautbekämpfung mittels Hackmaschine in den Zweitkulturen nach Kleegras im Buchweizen keine Unkrautbekämpfung sowie im Winterweizen mittels Striegel durchgeführt. Die mechanische Unkrautbekämpfung wurde in der Regel unmittelbar nach der Ausbringung des flüssigen Gärrestes durchgeführt, um diesen, zur Minderung von Ammoniakverlusten, gleich in den Boden einarbeiten zu können. Je nach Standort, Kulturart und Verunkrautung wurde die Hackmaschine bis zu zweimal in den Kulturen mit weitem Reihenabstand eingesetzt, auch der Winterweizen in Variante 1 und Variante 2 wurde zweimal gestriegelt. Bonituren und Ernte: Die durchgeführten Bonituren und Untersuchungen im Feld, die Ernte und die Untersuchung des Erntegutes gleichen denen, die im Systemversuch 2cult durchgeführt wurden und ebenso in KORB durchgeführt werden und dort dargestellt werden Versuch KORB Versuchsanlage: Abgeleitet aus dem Systemversuch 2cult an sieben Standorten sind in Tab. 8 die Varianten des Versuchs KORB in Fortsetzung des Systemversuches 2cult dargestellt, der in 2008 an zwei Standorten (Straubing/Hofdorf, Werlte/Sögel) eingerichtet wurde, ab 2009 an sechs Standorten (Dornburg, Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing/Hofdorf, Werlte/Sögel, Witzenhausen) und mit der 2. Anlage von ÖKOVERS ab 2011 an vier Standorten (Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing/Hofdorf, Witzenhausen) realisiert wurde. In KORB wird wie in 2cult der Hauptfrucht-Anbau mit Mais und Sonnenblumen nach Senf in 2009 auch Sorghum (b. x b.) und Mais/Sonnenblumen- Gemenge nach Senf - und der Anbau von Roggen zur Ernte in der frühen Teigreife (Biogas) bzw. zur Vollreife (Mähdrusch, Brotgetreide) gefolgt von Senf durchgeführt (Tab. 8, oben). Mit der 2. Anlage von ÖKOVERS wurden auch in KORB Veränderungen vorgenommen, es wurde auf den Anbau des Mais/Sonnenblumen-Gemenges verzichtet und stattdessen ein einjähriges Kleegras mit bis zu vier Schnitten aufgenommen, ebenso der Triticale zur Ernte in der frühen Teigreife (Tab. 8, unten). Zur weiteren Prüfung der Zweikultur-Nutzung wurde in KORB nur der Anbau von Winterroggen als Erstkultur - geerntet zu BBCH 75 - und Mais, Sorghum, Sonnenblume und Mais/Sonnenblumen-Gemenge als Zweitkulturen geprüft (Tab. 8, oben), in der 2. Anlage wurde anstatt von dem Mais/Sonnenblumen-Gemenge Buchweizen angebaut. Ebenso parallel zum Versuch ÖKOVERS wurde auch im KORB die Düngewirkung von dem festen und flüssigem Gärrest bei Mais, der nach Winterroggen steht, geprüft (Tab. 8, unten). Es wird davon ausgegangen, dass in der Praxis alle Erst- und Zweitkulturen nach ihrer Silierung zur Biogasbereitung verwendet werden. 45

46 Tab. 8: Versuchsvarianten in KORB [Angestrebtes Entwicklungsstadium zur Ernte (BBCH- Code)], der in 2008 und 2009 (oben) an fünf Standorten bzw. in 2011 und 2012 (unten) an vier Standorten angelegt wurde Hauptfrucht-Anbau Zweikultur-Nutzung Haupt- und Zwischenfrucht Erstkulturen Zweitkulturen Senf*) Mais [BBCH 85] Senf*) Sorghum (b. x b.) [BBCH 85] **) Senf*) Sonnenblume [BBCH 85] Senf*) Mais/Sonnenblumen- Gemenge [BBCH 85] **) Winterroggen Energie [ab BBCH 81]- Senf*) Winterroggen Brotgetreide [BBCH 92] Senf*) Winterroggen Grünschnitt [ab BBCH 75] Mais, Sorghum (b. x b.), Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge [BBCH 83] Hauptfrucht-Anbau Zweikultur-Nutzung Haupt- und Zwischenfrucht Erstkulturen Zweitkulturen Senf*) Mais [BBCH 85] Senf*) Sorghum (b. x b.) [BBCH 85] Senf*) Sonnenblume [BBCH 85] Kleegras, 3-4 Schnitte Winterroggen Energie [ab BBCH 81]- Senf*) Wintertriticale Energie [ab BBCH 81] Senf*) Winterroggen Brotgetreide [BBCH 92] Senf*) Winterroggen Grünschnitt [ab BBCH 75] Mais, Sorghum (b. x b.), Sonnenblumen, Buchweizen [BBCH 83] Winterroggen Grünschnitt Mais + Gärrestvarianten *) Senf als Sommer-Zwischenfrucht Aussaat: Um die Auswertung des Versuches weitgehend ungehindert über die Versuchsjahre fortsetzen zu können, kommen beim Anbau in KORB in der Regel die gleichen Sorten, Saatstärken bzw. Bestandesdichten und Saattechniken wie in 2cult zum Einsatz. Gleichzeitig besteht auch eine Parallelität in der Sortenwahl zu dem Versuch ÖKOVERS. Damit ist der Sortenwechsel beim Sorghum und bei den Sonnenblumen in der 2. Anlage von ÖKOVERS auch im Versuch KORB durchgeführt worden. Diese Parallelität 46

47 zwischen den Versuchen beinhaltet auch, dass in ihnen das gleiche, ungebeizte Saatgut eingesetzt wurde (Tab. 9). Tab. 9: Versuchsvarianten, angebaute Kulturen, Sorten, Saatstärke bzw. Bestandesdichte und Reihenabstand sowie Form der Bodenbearbeitung und Saattechnik in KORB Variante Kulturart Sorte Saatstärke, Bestandesdichte/Reihenabstand Bodenbearbeitung, Saat KORB E 1 Senf Setoria KORB E 1/1 Mais Atletico 25 kg/ha / Getreideabstand <= 15 cm nach Vereinzelung 10 Pflanzen/m² / 75 cm Pflug, Kreiselegge, Oyord Kreiselegge, Einzelkornsaat KORB E 1/3 Sonnenblume Methasol/ Metharoc nach Vereinzelung 10 Pflanzen/m² / 75 cm Kreiselegge, Einzelkornsaat KORB E 21 Winterroggen Energie Balistic KORB E 71 Wintertriticale Energie Agostino KORB E 31 Winterroggen Brot Visello 250 Korn/m² / Getreideabstand <= 15 cm 330 Korn/m² / Getreideabstand <= 15 cm 250 Korn/m² / Getreideabstand <= 15 cm Pflug, Kreiselegge, Oyord Pflug, Kreiselegge, Oyord Pflug, Kreiselegge, Oyord KORB KG Kleegras Titus + Gemini kg/ha / Getreideabstand <=15 cm Pflug, Kreiselegge, Oyord KORB Z 21 Winterroggen Grünschnitt Balistic KORB Z 21/1 Mais Atletico 250 Korn/m² / Getreideabstand <= 15 cm nach Vereinzelung 10 Pflanzen/m² / 75 cm Pflug, Kreiselegge, Oyord Grubber, Kr.egge, Einzelkornsaat KORB Z 21/2 Sorghum (b. x b.) Roná 1/ Zerberus nach Vereinzelung 25 Pflanzen/m² / 75 cm Grubber, Kreiselegge, E-kornsaat KORB Z 21/3 Sonnenblume Methasol Metharoc nach Vereinzelung 10 Pflanzen/m² / 75 cm Grubber, Kreiselegge, E-kornsaat KORB Z 21/8 Buchweizen Spacinska 200 Korn/m² / Getreideabstand <=15 cm Grubber, Kr.egge, Drillsaat Düngung: Die für die Varianten von 2cult und KORB im Rahmen des Projektes entwickelten Stickstoff-Düngevorgaben orientieren sich an den jeweiligen N-Sollwert-Empfehlungen der einzelnen Bundesländer, um für die Beratung der Praxis auf vorhandenes Wissen aufbauen zu können. Diese N-Sollwert-Empfehlung wird exemplarisch für das Bundesland Hessen in Tab. 10 dargestellt. Bei der Düngerbemessung wird die gemessene N min -Menge generell in Abzug gebracht. Da in der Zweikulturnutzung die Erst- bzw. Zweitkultur früher geerntet werden bzw. eine geringere Ertragsleistung haben als die gleichen Kulturen im 47

48 Hauptfruchtanbau, wird dieser geringere Nährstoffbedarf durch Abschläge in der Düngeempfehlung berücksichtigt. Für die neue Kulturart Sorghum-Hybride wurden Vorgaben in Anlehnung an die Vorgaben für Mais entwickelt. Für die Versorgung mit Grundnährstoffen wird jeweils die Versorgungsstufe C angestrebt. Düngung mit Gärrest: In Anlehnung an die Düngung im ÖKOVERS wird in KORB in der Zusatzvariante Gärrestdüngung fester und flüssiger Gärrest (gleicher Gärrest wie in ÖKOVERS) in folgendem Umfang bezogen auf Gesamt-N im Gärrest zu dem Mais appliziert: a) fest + flüssig ( kg N/ha); b) fest (180 kg N/ha); c) fest + KAS ( kg N/ha) und d) flüssig (180 kg N/ha). Pflanzenschutz: Vorgabe für die Versuche ist es, soweit wie möglich auf den Einsatz chemischer Behandlungsmittel zu verzichten. Sie sollen nur eingesetzt werden, wenn Totalausfälle zu befürchten sind. Die Unkrautbekämpfung in den Zweitkulturen wird durch zweimalige Maschinenhacke, ersatzweise durch Handhacke oder durch Jäten, realisiert. Nur in der Variante Roggen-Brot wird der praxisübliche Pflanzenschutz durchgeführt. Tab. 10: Düngestrategie in KORB für die Versuche im Bundesland Hessen Stickstoff-Düngeschema für das Bundesland Hessen mittlere Ertragserwartung Hauptfrucht-Anbau Senf vor Mais bzw. Sonnenblumen oder nach Winterroggen 5 Einkultur-Nutzung: Erntetermin/BBCH; Zweikultur-Nutzung: Saat-/Ernte-Termin Sollwert + Ährengabe Korrektur Bioenergie Sollwert für NaWaro N-Aufteilung Herbst 1. Gabe 2. Gabe 3.Gabe TM (t/ha) Zeitpunkt / BBCH-Stadium (kg N/ha) (kg N/ha) (kg N/ha) (kg N/ha) (kg N/ha) (kg N/ha) Gründüngung oder Ernte Mitte Oktober Nmin Nmin Vor der Ausaat 0-60cm Winterroggen-Brot (Hybrid) 14 Ende Juli, Anfang Aug. / BBCH Nmin Frühj.; 0-90cm Winterroggen-Energie (Hybrid) 12 Ende Juni / BBCH Nmin 50 Frühj.; 0-90cm Mais als Hauptfrucht nach Senf 15 Sonnenblumen als Hauptfrucht nach Senf 12 Zweikultur-Nutzung Ende September / Anfang Oktober Nmin Ende September / Anfang Oktober Nmin 10 Tage vor Düngung 0-60cm Vor der Ausaat 0-60cm Winterroggen-Grünschnitt (Hybrid) 10 Ende Mai / BBCH Nmin 30 Frühj.; 0-90cm Saat Ende Mai; Ernte Ende September / Anfang Mais als Zweitkultur nach Wintergetreide 8 Sonnenblumen als Zweitkultur nach Wintergetreide 8 Sorghum-Hybride als Zweitkultur nach Wintergetreide 8 Mais/Sonnenblumen-Gemenge als Zweitkultur nach Winterroggen 8 Oktober Nmin zur Aussaat Saat Ende Mai; Ernte Ende September / Anfang Oktober Nmin Saat Ende Mai; Ernte Ende September / Anfang Oktober Nmin zur Aussaat Saat Ende Mai; Ernte Ende September / Anfang Oktober Nmin Vor der Ausaat 0-60cm Vor der Ausaat 0-60cm Vor der Ausaat 0-60cm Vor der Ausaat 0-60cm 2.6. Datenerhebung Das Untersuchungsprogramm in den Versuchen ÖKOVERS und KORB umfasst die Erhebung von Witterungsdaten, von Bonituren der Kultur- und Wildpflanzenentwicklung im Vegetationsverlauf, von Endernten zur Erfassung der Biomasseerträge jeweils einschließlich der TS-Gehalte in den Pflanzen und Pflanzeninhaltstoffen (Tab. 11). Die Endernte erfolgt in der Regel parzellenweise mittels Grünfutterernter, Häcksler bzw. Mähdrescher, hierbei wurden Proben für die Bestimmung des TS-Gehaltes (Trocknung bei 105 C) und der Inhaltsstoffe (Trocknung bei 70 C) gezogen, die variantenweise auf Rohnährstoffe (Weender Analyse; nasschemisch bzw. NIRS), Mineralstoffe (RFA) und Energieinhalt (Basis Elementgehalt) analysiert wurden. Vegetationsbegleitend werden Bodenproben gezogen und auf ihren N min -Gehalt untersucht sowie der Stickstoffgehalt in den Pflanzen bestimmt. 48

49 Analytik: Die Inhaltsstoffe werden im getrockneten Pflanzenmaterial mittels Weender Analyse ermittelt [29]. Das Probenmaterial aus KORB, wie auch der Kulturen Sorghum, Sonnenblume und Mais/Sonnenblumen-Gemenge aus ÖKOVERS werden lediglich der einfachen Weender Analyse unterzogen. Für die Kulturen Kleegras, Markstammkohl, Amarant und Buchweizen sowie Mais als Kontrolle wird die erweiterte Weender Analyse durchgeführt, um auch diese Kulturen umfangreicher charakterisieren zu können. Gleichzeitig werden in den Pflanzenproben die Nährstoffgehalte zur Berechnung von Nährstoffaufnahme bzw. Nährstoffentzug ermittelt. Tab. 11: Übersicht zu den Bonituren und Datenerhebungen in den Versuchen ÖKOVERS und KORB Parameter Termine BBCH Stadien Bestandesdichte (Anzahl/m²) Bodenbedeckung (DG%) Bestandeshöhe (cm) Unkrautbonitur; (DG% nach Art) Mängelbonitur fallweise und vor der Ernte Biomasse Endernte: FM, %TS, TM N min 0 90 cm NO 3, NH 4, H 2 0 bzw. ph-wert, P, K, Mg Niederschlag, Lufttemperatur, Bodentemperatur, rel. Luftfeuchte, Einstrahlung. Rohasche, Rohfett, Rohprotein, Rohfaser, NFE, (NDF, ADF, ADL, Stärke, Gesamtzucker, nur in ausgewählten Varianten) wöchentlich 3 Termin 2 Termin 3 Termine 2 Termin ggf. mehrere Termine 1 Termin zur Aussaat; zu den Ernten, Herbst, vor Winter bzw. einmal jährlich täglich zur Endernte N, P, K, Mg, S, Ca, Cl, Na; C, H, O; Heizwert, Brennwert zur Endernte Zur Ermittlung der Energiegehalte der Biomasse wurden parallel zu der Durchführung der Weender Analyse in den Pflanzenproben die Gehalte an C, H, N, S und O (Differenz) bestimmt, um daraus die Brenn- und Heizwerte nach [30] berechnen zu können. Der Berechnung der Energiegehalte liegt folgende Formel zugrunde: Berechnung des Brennwertes nach [30]: H o (kj/kg TM, wf) = 348,34 * % C (wf) ,4 * % H (wf) + 62,8 * % N (wf) + 104,7 * % S (wf) 108 * % O (wf) Ersatzweise hierzu kann die Berechnung des Brennwertes auch mit den Mengen (g/kg) an Rohnährstoffen aus der Weender Analyse nach [29] durchgeführt werden: H o (kj/kg TM, wf) = GE = 24,2 * g Rohprotein + 36,6 * g Rohfett + 20,9 * g Rohfaser + 17,0 * g N-freie Extraktstoffe 0,7 * g Zucker (ab 8 % Zucker). 49

50 Ebenso kann die Berechnung der Bruttoenergie (GE), des Brennwertes mit den Mengen (g/kg) an Rohnährstoffen aus der Weender Analyse nach [32, 33] vorgenommen werden: H o (kj/kg TM, wf) = GE = 23,9 * g Rohprotein + 39,8 * g Rohfett + 20,1 * g Rohfaser + 17,5 * g N-freie Extraktstoffe. In einem Methodenvergleich im Rahmen dieses Projektes konnte festgestellt werden, dass die Abweichung zwischen den verschiedenen Methoden der direkten Bestimmung (Bombenkalorimeter) und Berechnung (Elementgehalt, Gehalt an Rohnährstoffen) des Energieinhaltes kleiner als 3% bzw. 5% sind [20] und damit vernachlässigbar gering. Methanertrag: Auf Basis der Ergebnisse der Weender Analyse von jedem Versuchsstandort und unter Berücksichtigung der allgemeinen Verdaulichkeit der Inhaltstoffe für Rinder [33] wurden im ersten Ansatz die Methanausbeuten für die geernteten Pflanzen im Systemversuch (EVA I) sowie zu Beginn von EVA II in ÖKOVERS und KORB berechnet. Grundlage hierfür waren die in Abstimmung mit dem ZALF sowie der TLL festgelegten Gasausbeuten aus den verschiedenen Inhaltsstoffen (Tab. 12). Hierauf fußten die Aussagen in den bisherigen Berichten zu EVA I und EVA II. Tab. 12: Mittlere Gasausbeuten und Methangehalte für die verdaulichen Kohlenhydrate, das verdauliche Protein und verdauliche Fett nach Vorgaben der ZALF und TLL in Dornburg zur Berechnung der Methanerträge aus den untersuchten Pflanzen verdauliche Kohlenhydrate verdauliches Rohprotein verdauliches Rohfett Biogas CH 4 -Anteil Biogas CH 4 -Anteil Biogas CH 4 -Anteil l/kg otm Vol.% l/kg otm Vol.% l/kg otm Vol.% , , ,5 Auf der Basis der umfangreichen Untersuchungen zur Gasausbeute aus verschiedenen Biomassen aus dem Verbundvorhaben seitens des Partners ATB Potsdam (TP 4) wurden für die Berechnung der Methanerträge je Hektar im Verbundvorhaben Gasausbeuten und Methangehalte im Biogas in Abhängigkeit von Fruchtart bzw. Gemenge und vom Entwicklungsstadium zur Ernte festgelegt; der Probenumfang und die Variabilität der Gasausbeute aus den einzelnen Pflanzenarten sind ebenfalls in Tab. 13 benannt. Im Vergleich zu der ursprünglichen Berechnungsgrundlage sind die Unterschiede zwischen den Pflanzenarten deutlicher, die Gasausbeute von Mais, Sorghum und Kleegras wurde unterschätzt, die von Sonnenblumen und Buchweizen überschätzt (Abb. 15). Die Ermittlung der Gaserträge je Hektar wird auf der Basis der Gasausbeuten in Tab. 13 unter Abzug von 12% Silierverluste bezogen auf den Feldertrag an organischer Masse [otm (t/ha)] vorgenommen [34]. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass diese Festlegung maßgeblich auf den vom ATB durchgeführten Gäranalysen beruht, die als Batchversuche mit einer Verweildauer von 30 Tagen angelegt wurden. In Versuchen von [35] mit Silagen von Mais, Roggen Topinambur und Sonnenblumen und Verweilzeiten bis zu 75 Tagen wurde auch nach dem 30. Tag noch in unterschiedlichem Umfang Biogas gebildet. Ebenso ist aus den Ausführungen von [36] zu entnehmen, dass im Gärrestlager, in das üblicherweise der Fermenterinhalt nach einer Verweilzeit von 30 Tagen und mehr überführt wird, noch Biogas 50

51 Mais Sorghum Sonnenblume Mais+SoBlume Markstammkohl Buchweizen Amarant 1. Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt 4. Schnitt 5. Schnitt l CH4 / kg ots gebildet wird. Hierin wird die Notwendigkeit einer gasdichten Abdeckung des Endlagers bzw. des Nachgärbehälters gesehen. Vor diesem Hintergrund ist zu erwarten, dass insbesondere Biomassen von Kulturpflanzen mit niedriger Abbaubarkeit der otm wie z.b. Sonnenblumen (57%) im Vergleich zu Biomassen mit relativ hoher Abbaubarkeit (z.b. Mais, 79%) bei praxisüblich deutlich höherer Verweilzeit als 30 Tage höhere Gasausbeuten haben werden als die in den Gäranalysen ermittelten. Dies kann zu einer Verschiebung der Relationen der geprüften Pflanzenarten im Methanertrag untereinander zur Folge haben, was bei der Ergebnisinterpretation zu berücksichtigen ist nach Kleegras Kleegras CH 4 (l/kg ots) 400 Hauptfrucht-Nutzung Erstkultur Zwischenfrucht Zweitkultur Hauptfrucht Zweikultur-Nutzung Mais Hybride Sonnenblume Gem. Roggen Energie Roggen Brot;Gp Mais Hybride Sonnenblume Sorghum- Mais/Sobl- Sorghum- Mais/Sobl- Gem. Senf vor danach Senf Roggen vor Abb. 15: Berechnete Methanerträge (l/kg ots) der Kulturen in ÖKOVERS (oben) und in KORB (unten) anhand des Erntegutes vom Standort Witzenhausen; die Werte für Amarant und Buchweizen beruhen auf geschätzten Werten für die Verdaulichkeit der Inhaltsstoffe. Weiterhin können Tab. 13 die Werte zum Abbau der organischen Masse für die Berechnung des Gärrestanfalls in den einzelnen Versuchsvarianten herangezogen werden. Für die 51

52 Humusbilanz wird der Gärrestanfall auf der Basis der Felderträge an organischer Trockenmasse unter Abzug von 12% Silierverluste und unter Hinzurechnung der Menge an Asche ermittelt. Für die ökonomische Analyse zur Lagerung und zum Transport einschließlich Ausbringung von Gärrest wird dem Gärrestanfall die Wassermenge hinzugerechnet, die im Erntegut vorhanden ist und verlustfrei in die Biogasanlage eingetragen, als Gärrest gelagert und zum Feld für die Ausbringung zurück transportiert wird. Tab. 13: Relative (% von otm) und absolute Methanausbeute (l/kg otm), Methangehalt im Biogas (Vol.%) und berechneter Abbaugrad (% von otm) sowie Anzahl der Gäranalysen und Standardabweichung der Gäranalysen verschiedener Kulturen auf der Basis von Laboruntersuchungen von [34] für die Berechnung der Methanerträge und Mengen an Gärrest in ÖKOVERS und KORB Fruchtart BBCH N ausge wertet otm-methanausbeute Methangehalt (Anzahl) (% bezogen auf Mais HF) (Vol-%) otm- Methanausbeute otm- Abbau grad (%) Standard abweich ung über alle Mittelwert mittlere Standard abweich ung der Messwdh. Mais Mais HF , ,5 5,6 Mais ZF , ,7 10,0 Mais mangelnde Abreife , Sorghum b. x s. Sorghum b. x s. mäßige bis gute Entwicklung (TS > 22%) , ,0 3,6 Sorghum b. x s. späte Abreife (TS < 22%) , Winterroggen Winterroggen HF , ,7 8,2 W.roggen Zwischennutzung W.roggen WiZwF/Grünschnitt bis Wintertriticale Wintertriticale HF , ,0 6,0 W.triticale Zwischennutzung , W.triticale WiZwF/Grünschnitt bis , Winterroggen/Wintertriticale HF W.gerste/W.triticale/W.weizen HF Sonnenblume Raps Ölrettich Erbse Buchweizen Amarant Quinoa Markstammkohl Kleegrasmischung , , , ,1 9, , , , ,3 7, , ,8 4, , , ,1 7,0 1. Schnitt früh a , ,6 3,7 1. Schnitt spät b , ,8 5,0 Folgeschnitte früh a ,8 1,5 Folgeschnitte spät b , ,4 11,8 Ethanolertrag: Der Winterweizen als letztes Glied in dem jeweiligen Fruchtfolgeausschnitt (V 1 bzw. V 2) von ÖKOVERS kann entweder als Brot- bzw. Futterweizen verwertet werden oder wie in dem Versuchsansatz vorgesehen zur Herstellung von Ethanol. Zur ökonomischen Bewertung wird bei der unterschiedlichen Verwertung des reifen Getreides ein Lagerverlust von 2% bezogen auf den Feldertrag unterstellt. 52

53 Bei einer Verwertung des Getreides zur Herstellung von Ethanol wird eine Ethanolausbeute von 0,36 l Ethanol je kg Weizen mit 86% TM unterstellt [37, 38]. Je kg Weizen (86%-TS) mit ~67% Stärke fallen ~368l Pressschlempe mit einem TS-Gehalt von 21,8% an, die als Viehfutter oder in einer Biogasanlage verwertet werden kann. Die Gasausbeute aus Weizenschlempe in einer Biogasanlage kann mit ~378 l Methan/kg otm veranschlagt werden [39], dies entspricht einer Gasausbeute bezogen auf Mais (rel. 100) von relativ ~110. Statistik: Die statistische Auswertung der Versuche, die aus finanziellen und arbeitstechnischen Gründen nur mit zwei Wiederholungen angelegt wurden, erfolgte mit dem Programmpaket SAS (Statistical Analysis System) Version 9.1 (SAS, ). Da es sich bei der Versuchsanlage um eine Spaltanlage handelt, wurde die Prozedur MIXED verwendet, um die Großteilstückfehler zu berücksichtigen. Der Versuch umfasst sechs Großteilstücken innerhalb einer Wiederholung (Block), die für die Haupt- und Zweitkulturen in vier Kleinteilstücke unterteilt wurden. Nach der Überprüfung der Normalverteilung der Residuen sowie der Homoskedastizität wurde eine mehrfaktorielle Varianzanalyse pro Versuchsjahr über alle Standorte (1) sowie pro Versuchsstandort über alle drei Jahre durchgeführt (2). Auch die Ergebnisse aller 7 Standorte und 3 Jahre wurden paarweise miteinander verglichen sowie auf Interaktionen zwischen Jahreseffekt, Standort und Behandlung überprüft (3). In den folgenden Modellen nach [40] werden fixe (links) und zufällige Effekte (rechts) durch einen Doppelpunkt voneinander getrennt: V : St + St V + St B + St B GT (1) V : J + J V + J B + J B GT (2) V : St + J + St J + St V + J V + St J V + St J B + St J B GT (3) Behandlungsfaktor: V: Variante (Abfolge der Kulturpflanzen innerhalb eines Jahres) Blockfaktoren: St : Standort J: Jahr B: Block (Wiederholung) GT: Großteilstück Statistisch ausgewertet wurden die Erträge, TS-Gehalte, N-Gehalte der einzelnen Kulturen (Zwischen-, Hauptfrüchte, Erst-, Zweitkulturen) sowie die Jahrestrockenmasse-, Methanerträge und N min -Mengen in 0-90 cm Tiefe nach der Ernte im Boden. Da bei der Bestimmung des Ertrages von den Erstkulturen und der Zwischenfrucht Senf innerhalb der Großteilstücke lediglich eine Mischprobe erhoben wurde, flossen diese Werte entsprechend gewichtet in die statistische Auswertung ein [41]. Gleiches gilt für die Ergebnisse der N min - Beprobung und dem Methanertrag. Der Methanertrag errechnet sich als Produkt aus dem organischen Trockenmasseertrag, (Trockenmasse abzüglich Aschegehalten und 12% Silierverlusten) und den Richtwerten für die substratspezifischen Methanausbeuten gemäß KTBL-Tabelle. Da beide Schätzgrößen unabhängig voneinander fehlerbehaftet sind wurde die Gesamtvarianz der Gäranalysen einer Fruchtart (Tab. 13) über eine Taylorreihenentwicklung nach der Delta-Methode [42] gemäß (4) in der Auswertung berücksichtigt. var T T μˆ μ μ var μˆ μ μ var μˆ var μˆ var μˆ Z (4) Y Y X X X Y X Y 53

54 Die Jahres- und Standorteffekte wurden als zufällige Effekte (RANDOM) betrachtet. Dieses Verfahren liefert neben den Signifikanzen auch Mittelwerte als LSMEANS (least square means). Der fixe Effekt»Variante«wurde mittels F-Test berechnet und die Freiheitsgrade nach [43] über die DDFM Option adjustiert. Die multiplen Mittelwertvergleiche wurden mit dem t-test bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von α = 5% durchgeführt. Mit Hilfe eines Makros von [44] wurde eine Buchstabendarstellung erstellt, was die Auswertung wesentlich erleichterte. Bei der Erarbeitung des Modells für die Statistik und die Darstellung der Auswertung wurden wir von Herrn Professor Dr. H.P. Piepho (Universität Hohenheim) unterstützt, dem wir hierfür an dieser Stelle von ganzem Herzen Dank sagen möchten. Multiple Regressionen: Um die Einflüsse von Parametern der Bewirtschaftung, des Bodens und der Witterung auf den Ertrag der geprüften Pflanzenarten abschätzen und bewerten zu können, wurden mit den Versuchsergebnisse und erhobenen Parameter multiple Regressionsanalysen durchgeführt. In sie gehen zunächst der Ertrag von Mais, Sonnenblumen und Sorghum in Hauptfruchtnutzung bzw. Zweikulturnutzung ein sowie der Jahresertrag der Zweikulturnutzung von Roggen gefolgt von Mais oder Sonnenblumen. Aus der Vielzahl der einmalig oder täglich erhobenen Parameter (Tab. 11) wurden die nachfolgenden, nicht voneinander abhängigen Parameter in sie aufgenommen: Tag der Aussaat der sommerannuellen Kulturen, pflanzenverfügbares Bodenwasser zur Saat (Wassermenge in 0-30 cm abzüglich Totwasser); von der Saat bis zur Ernte: Gesamtwasserverbrauch (Summe aus Niederschlag und ausgeschöpftem Bodenwasser im Wurzelraum), Summe der Lufttemperaturen über 6 C ((T min + T max )/2) 6 C)) und Summe der Globalstrahlung. Ökonomische und ökologische Analyse: Im Rahmen der betriebswirtschaftlichen Begleitforschung wurde durch das Institut für Betriebslehre (Universität Gießen) [45] und dem Fachgebiet Betriebswirtschaft (Universität Kassel-Witzenhausen) [46] ein computergestütztes Erfassungsprogramm auf Basis von Microsoft Access zur Erfassung der betriebswirtschaftlichen Daten der Versuchsansteller an die spezifischen Anforderungen der ökologischen Wirtschaftsweise angepasst. Im Rahmen des vorliegenden Berichtes werden die Ergebnisse dieser Auswertung mitgeteilt. Ebenso werden in diesen Bericht Ergebnisse aus der Begleitforschung zur Biotik [47] und Abiotik [48], die seitens des ZALF durchgeführt wird, mitgeteilt. 54

55 3. Ergebnisse Nachdem die 1. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB vollständig abgeschlossen ist und in der 2. Anlage von ÖKOVERS das abschließende Versuchsglied Winterweizen noch im Rahmen von EVA III geerntet und ausgewertet wurde (Abb. 1), werden nach einem vorläufigen Endbericht in diesem Schlussbericht alle Ergebnisse aus ÖKOVERS und KORB zusammenfassend über die Jahre bzw. Jahre und Standorte dargestellt. Um die Zahl der Darstellungen in diesem Bericht zu begrenzen, werden die Ergebnisse aus den Einzeljahren in einem Anhang zu diesem Bericht aufgenommen. Vor der Darstellung der Erträge und Ergebnisse der Bodenanalysen werden nachfolgend zunächst die Ergebnisse zur Witterung in den Jahren 2008 bis 2013 aufgezeigt. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass für die Auswertung über mehrere Jahre alle Witterungsergebnisse präsent sein sollten Witterung an den Versuchsstandorten Aus den kontinuierlichen Aufzeichnungen zu Kenngrößen der Witterung werden nachfolgend zur Charakterisierung der Witterung an den Versuchsstandorten die monatlichen Niederschlagssummen und Mitteltemperaturen der Luft aufgezeigt und dem langjährigen Mittel dieser Kenngrößen gegenübergestellt. Von Bedeutung ist hierbei der Zeitraum von Spätsommer/Herbst 2007 mit der Aussaat von Senf und Roggen (2cult/KORB) sowie Kleegras (ÖKOVERS) bis Ende 2010 für die 1. Anlage von ÖKOVERS und der Zeitraum ab Herbst 2010 bis Ende 2013 für die 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB, die in den folgenden sechs Darstellungen ab Januar 2008 für die jeweiligen Versuchsstandorte aufgezeigt werden. Am Standort Haus Düsse (Abb. 16, links) waren im September 2007 überdurchschnittliche Niederschläge zu verzeichnen, die gute Voraussetzungen für die Jugendphase des Klee/Gras-Gemenges kurz des Kleegrases und für den Senf sowie den Roggen boten. Nach einem überdurchschnittlich warmen Januar und Februar 2008 waren insbesondere im Mai und Juni überdurchschnittliche Temperaturen zu verzeichnen und ein Mangel an Niederschlag im Mai und Juni, in der Zeit der Aussaat und Jugendphase der Zweitkulturen. Ab September fielen deutlich unterdurchschnittliche Niederschlagsmengen. In 2008 war die Durchschnittstemperatur mit 10,4 C um 0,7 C höher als im langjährigen Mittel (9,7 C) und es fielen über 160 mm weniger Niederschlag (638 mm) als im langjährigen Mittel (800 mm). Auch im Jahr 2009 waren auf Haus Düsse für einen längeren Zeitraum - von April bis Juni - deutlich unterdurchschnittliche Niederschläge zu verzeichnen, verbunden mit überdurchschnittlichen Temperaturen und überdurchschnittlicher Einstrahlung. Erst im Juli minderten Niederschläge von insgesamt 158mm das Defizit, ihn folgte jedoch wiederum eine Phase bis Ende September mit unterdurchschnittlichen Niederschlägen. Hohe Niederschläge im Oktober und November 2009 verzögerten und erschwerten die Ernte der Zweitkulturen in ÖKOVERS V 2 sowie die Saat des nachfolgenden Winterweizens. Auch im Jahr 2010 waren in den Frühjahrs- und Sommermonaten unterdurchschnittliche Niederschläge und 55

56 Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 07 Feb 07 Mrz 07 Apr 07 Mai 07 Jun 07 Jul 07 Aug 07 Sep 07 Okt 07 Nov 07 Dez 07 Niederschlag, mm langj. Niederschlag mittlere Lufttemperatur in 2m Höhe, C langj.lufttemperatur -2 0 Jan 08 Feb 08 Mrz 08 Apr 08 Mai 08 Jun 08 Jul 08 Aug 08 Sep 08 Okt 08 Nov 08 Dez 08 Niederschlag, mm langjähriges Mittel mittlere Lufttemperatur in 2m Höhe, C langjähriges Mittel -2 Niederschlag (mm) 160 Temperatur ( C) 22 Niederschlag (mm) 160 Temperatur ( C) Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur in Temperatur ( C) Niederschlag (mm) Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur in Temperatur Niederschlag (mm) Jan 10 Feb 10 Mrz 10 Apr 10 Mai 10 Jun 10 Jul 10 Aug 10 Sep 10 Okt 10 Nov 10 Dez 10 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur in Temperatur ( C) Niederschlag (mm) Jan 11 Feb 11 Mrz Apr 11 Mai 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt 11 Nov 11 Dez Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Jan 10 Feb 10 Mrz 10 Apr 10 Mai 10 Jun 10 Jul 10 Aug 10 Sep 10 Okt 10 Nov 10 Dez 10 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 11 Feb 11 Mrz 11 Apr 11 Mai 11 Jun Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt Dez Nov Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Abb. 16: Monatliche Niederschlagssummen und monatliche Mittelwerte der Lufttemperaturen an den Standorten Haus Düsse (links) und Rauischholzhausen (rechts) in den Jahren 2008 bis 2013 [von oben nach unten] im Vergleich zum langjährigen Mittel (2010 = Ende der 1. und Beginn der 2. Anlage von ÖKOVERS) 56

57 überdurchschnittliche Temperaturen zu verzeichnen, die sicherlich das Wachstum des Winterweizens in V 1 negativ beeinflussten. Ebenso wie in der 1. Anlage hatten in der 2. Anlage das Kleegras und die Erstkulturen in KORB im Herbst 2010 gute Startbedingungen. Das folgende Frühjahr war sehr trocken und allgemein waren die Niederschläge in 2011 unterdurchschnittlich und die Sommermonate überdurchschnittlich warm. Für die Etablierung des Winterweizens in V 1 und für die Erstkulturen im KORB war im Herbst 2011 noch ausreichend Feuchtigkeit gegeben. Es folgte aber zunächst ein relativ trockener Winter mit überdurchschnittlichen Temperaturen bis Januar 2012, danach eine starke Frostperiode ohne Schnee, die zu Pflanzenverlusten kleiner 10% führte. Diese Trockenperiode hielt bis Anfang Mai 2012 an und führte zu einer verzögerten Entwicklung der Winterungen in diesem Frühjahr. Überdurchschnittliche Niederschläge im Mai, Juni und Juli gefolgt von deutlich unterdurchschnittlichen Niederschlägen von August bis einschließlich November sind das Ergebnis zunehmender Abweichung von einer gleichmäßigen Niederschlagsverteilung, verbunden mit einer um etwa 1 C höheren Durchschnittstemperatur. Aus der Sicht der Wasserversorgung der Pflanzen ist während der 2. Anlage nicht nur eine deutliche Abweichung von der mittleren Niederschlagsverteilung in den einzelnen Monaten zu verzeichnen, sondern auch eine um 30mm (2010), um 200mm (2011) und um 172mm (2012) geringere Niederschlagsmenge im Vergleich zum langjährigen Mittel. Dies gilt auch für das Jahr 2013, in dem der Winterweizen in V 2 wuchs, mit einem Defizit von insgesamt 282 mm sowie deutlich unterdurchschnittlichen Temperaturen von Januar bis März und überdurchschnittlichen Temperaturen von Juni bis August (Abb. 16, unten links). Auch am Standort Rauischholzhausen waren während der Bestandesbegründung des Kleegrases im Herbst 2007 für die 1. Anlage von ÖKOVERS zunächst ausreichend Niederschläge gefallen, ein Mangel an Regen herrschte dann aber im Oktober (Abb. 16, rechts). Auf einem überdurchschnittlich warmen Winter folgten Witterungsbedingungen im Jahr 2008, die den langjährigen Monatsmitteltemperaturen und Niederschlagssummen entsprachen, nur im Juli fiel eine unterdurchschnittliche Regenmenge. Vergleichbar den anderen Standorten waren auch die Temperaturen von Januar bis März 2009 deutlich geringer als im langjährigen Mittel. Die darauf folgende Witterung entsprach bis Anfang November wieder dem langjährigen Mittel, was eine normale Reife der Zweitkulturen sowie Bestandesbegründung von Winterweizen erlaubte. Auch ausreichende Niederschläge im Jahr 2010 waren für das Wachstum des Winterweizens förderlich. Insgesamt fielen in 2010 überdurchschnittliche Regenmengen und erlaubten auch für die 2. Anlage von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB im Herbst 2010 gute Startbedingungen für das Kleegras und die Winterungen als Erstkultur. Hiernach folgte das Jahr 2011 mit um 100mm geringere Niederschläge als im langjährigen Mittel, insbesondere das Frühjahr 2011 war sehr trocken und beeinflusste sowohl die Sommerungen im Hauptfruchtanbau als auch die Zweitkulturen. Während im Dezember 2011 und im Januar 2012 sehr hohe Niederschläge fielen und es überdurchschnittlich warm war, waren der Februar und März 2012 sehr trocken. Die fehlende Schneedecke und die starken Fröste im Februar 2012 führten an diesem Standort allgemein zu sehr hohen Auswinterungen: Im Versuch KORB winterte das Kleegras aus, das nachgesät wurde, ebenso der Triticale, hingegen waren beim Roggen keine Schäden zu verzeichnen. Im ÖKOVERS wurde nur das Kleegras durch den Frost geschädigt, er verminderte den Grasanteil und führte zu verzögertem Wiederaustrieb. Der Winterweizen in 57

58 2008 Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 08 Feb 08 Mrz 08 Apr 08 Mai 08 Jun 08 Jul 08 Aug 08 Sep 08 Okt 08 Nov 08 Dez 08 Niederschlag, mm langj. Niederschlag mittlere Lufttemperatur in 2m Höhe, C langj.lufttemperatur Temperatur ( C) Niederschlag (mm) Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 08 Feb 08 Mrz 08 Apr 08 Mai 08 Jun 08 Jul 08 Aug 08 Sep 08 Okt 08 Nov 08 Dez 08 Niederschlag, mm langjähriges Mittel mittlere Lufttemperatur in 2m Höhe, C langjähriges Mittel Niederschlag (mm) Temperatur ( C) ,1 C Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09 Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur in Temperatur Niederschlag (mm) Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 10 Feb 10 Mrz 10 Apr 10 Mai 10 Jun 10 Jul 10 Aug 10 Sep 10 Okt 10 Nov 10 Dez 10 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Jan 10 Feb 10 Mrz 10 Apr 10 Mai 10 Jun 10 Jul 10 Aug 10 Sep 10 Okt 10 Nov 10 Dez 10 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur 2011 Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 11 Feb 11 Mrz 11 Apr 11 Mai 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt 11 Nov 11 Dez 11 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Jan 11 Feb 11 Mrz 11 Apr 11 Mai 11 Jun 11 Jul 11 Aug 11 Sep 11 Okt 11 Nov 11 Dez 11 Niederschlag, mm langj. Niederschlag Lufttemperatur in 200 cm Höhe, Mittel, C langj.lufttemperatur Abb. 17: Monatliche Niederschlagssummen und monatliche Mittelwerte der Lufttemperaturen an den Standorten Feistenaich/Hofdorf (links) und Witzenhausen (rechts) in den Jahren 2008 bis 2013 [von oben nach unten] im Vergleich zum langjährigen Mittel (2010 = Ende der 1. und Beginn der 2. Anlage von ÖKOVERS) 58

59 V 2 hatte gute Bedingungen für seine Entwicklung vor der Vegetationsruhe. Wie an den anderen Standorten waren die Monate Januar bis März 2013 überdurchschnittlich kalt, gefolgt von nahezu durchschnittlichen Temperaturen während der weiteren Entwicklung des Weizens, aber überdurchschnittlichen Niederschlägen im Mai und unterdurchschnittlichen Niederschlägen besonders im Juli. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass auch an diesem Standort in den einzelnen Jahren Abweichungen in Temperatur und Niederschlag gegeben waren, es ist aber kein mehrjähriges Niederschlagsdefizit wie am Standort Haus Düsse zu verzeichnen (Abb. 16, rechts). Am Standort Straubing wurde nach der Durchführung des Systemversuchs (EVA I) zur Realisierung der Versuche unter ökologischen Anbaubedingungen die Versuche am Standort Hofdorf angelegt, der westlich von Straubing liegt. Dementsprechend werden für die Versuche ÖKOVERS in Verbindung mit KORB am Standort Hofdorf die Aufzeichnungen von der Wetterstation Feistenaich (Abb. 17, links) zur Grundlage genommen. Sehr hohe Niederschläge im Jahr 2007, ein warmer Winter 2007/2008, durchschnittliche Witterungsbedingungen in 2008 und nach einem sehr kalten Winter 2008/2009 zeichnen das Wettergeschehen am Standort Feistenaich zu Beginn der 1. Anlage von ÖKOVERS aus. Danach fielen von Mai bis Juni 2009 überdurchschnittlich viele Niederschläge, gefolgt von durchschnittlichen Niederschlägen und Temperaturen sowie Starkregen im August. Auch an diesem Standort war das Wachstum des Weizens in V 2 durch die Frühjahrstrockenheit in 2010 negativ beeinflusst, ebenso die Abreife durch die Starkregen. Wie zu Beginn der 1. Anlage von ÖKOVERS im Herbst 2007 waren auch zur 2. Anlage im Herbst 2010 gute Startbedingungen für das Kleegras und die Winterungen zu verzeichnen. Überdurchschnittliche Niederschläge in 2011 begünstigten das Wachstum von Kleegras, Erstkulturen und den Zweitkulturen in beiden Versuchen. Auch die starken Fröste im Februar 2012 führten nahezu zu keinen Pflanzenverlusten, da in dieser Gegend Schnee die Winterungen und das Kleegras bedeckte. Die Witterung in 2012 entsprach gemessen an den Monatsmittelwerten und Monatssummen in etwa den langjährigen Mittelwerten. Ganz anders im Jahr 2013, in dem wie an den anderen Standorten zwar die Monate Januar bis März sehr kalt waren und im Juli und August die Temperaturen überdurchschnittlich waren, im Mai und Juni war mit insgesamt 290mm der Niederschlag doppelt so hoch wie im langjährigen Durchschnitt. In der Summe waren hier von überdurchschnittliche Temperaturen und Niederschläge gegeben, die sicherlich das Pflanzenwachstum begünstigten. Vergleichbar den anderen Standorten war auch am Standort Witzenhausen abgesehen vom Monat Oktober der Herbst 2007 überdurchschnittlich feucht, gefolgt von einem überdurchschnittlich warmen Januar und Februar. Gleichzeitig fielen im Januar, März und April 2008 überdurchschnittliche Mengen an Niederschlag (Abb. 17, rechts). Hierauf folgten ein sehr trockener Mai und in den Folgemonaten durchschnittliche Niederschlagsmengen aber deutlich überdurchschnittliche Temperaturen. Danach führten Frühfröste Mitte September zu Frostschäden beim Mais und ins besondere bei Sorghum und Amarant, die daraufhin abstarben und vorzeitig geerntet werden mussten. In 2009 waren meistens überdurchschnittliche Regenmengen gefallen und überdurchschnittliche Temperaturen zu verzeichnen. Diese Witterungskonstellation hielt bis in Dezember an und führten nicht nur zu einer verzögerten Abreife der Zweitkulturen Mais, Sorghum usw. sondern auch zu einer verspäteten Aussaat des Winterweizens, der, aufgrund der nachfolgenden tiefen Temperaturen, erst im Frühjahr vollständig aufgelaufen war. Dies beeinflusste sicherlich im 59

60 gleichen Maße das Ertragspotenzial wie die geringen Niederschläge verbunden mit hohen Temperaturen im Juni und Juli Die folgenden Witterungsbedingungen im Herbst 2010 führten wie zur 1. Anlage von ÖKOVERS im Herbst 2007 zu einer gelungenen Etablierung des Kleegrases für die 2. Anlage sowie der Erstkulturen in KORB. Wie an den anderen Standorten war die Niederschlagsmenge in 2011 deutlich unterdurchschnittlich, insbesondere im Mai und Anfang Juni während der Saat der Zweitkulturen, was ihre Jugendentwicklung etwas beeinträchtigte. Nach guten Ernte- und Saatbedingungen im Herbst 2011 führte der starke Frost im Februar 2012 ohne Schneedecke zu vereinzelten Pflanzenverlusten im Winterweizen V 1 von ÖKOVERS sowie der Verlust des Grases im anderthalbjährigen Kleegras, jedoch nicht in dem neu angelegten Kleegras im KORB. Roggen und Triticale blieben in diesem Versuch ohne Frostschäden. Dennoch führte die nachfolgende Frühjahrstrockenheit dazu, dass die Bestockung des Wintergetreides geringer war als üblich. Erst im Juli fielen hohe Niederschläge. Gute Witterungsbedingungen vor Winter förderten zunächst die Keimung und Jugendentwicklung des Weizens in V 2. Auf das kalte und trockene Frühjahr folgte wie an den anderen Standorten ein zu trockener und heißer Sommer. Nur im Mai fielen mit 145mm um 90mm höhere Niederschläge als im langjährigen Durchschnitt und wirkte positiv auf die Schossphase, die Folgewitterung mit unterdurchschnittlichen Niederschlägen beeinträchtigte jedoch die Ertragsbildung des Weizens. Insgesamt kann auch an diesem Standort die Witterung zwar mit überdurchschnittlichen Temperaturen und etwas überdurchschnittlichen Niederschlägen umrissen werden, jedoch mit teilweise deutlichen Abweichungen vom mehrjährigen Mittel. Zusammenfassend ist festzustellen, dass, abgesehen vom Standort Hofdorf ab dem Jahr 2011, im Zeitraum von der 1. Anlage von ÖKOVERS von 2007 bis 2010 sowie von der 2. Anlage von Herbst 2010 bis zum Jahr 2013 trotz mancher Abweichung etwa vergleichbaren Witterungsbedingungen an allen Versuchsstandorten gegeben waren. Dies schließt die Abweichungen vom langjährigen Mittel sowohl in den Monatswerten als auch in den Jahreswerten ein. Sie sind neben den Unterschieden in den Bodenbedingungen an den Standorten im Rahmen der Interpretation der Ernteergebnisse zu berücksichtigen Erträge an Trockenmasse und Methan Ziel der Versuchstätigkeit in EVA II ist es, Erkenntnisse zur Energiebereitstellung unter ökologischen Anbaubedingungen zu gewinnen (ÖKOVERS) und sie in einem Systemvergleich der Energiebereitstellung unter integriert-konventionellen Anbaubedingungen gegenüberzustellen (KORB). Aus ihr stehen beim KORB die Ergebnisse aus den Jahren 2008, 2009, 2011 und 2012 zur Verfügung bzw. aus sechs Jahren unter Einbeziehung des vorangegangenen Systemversuches. Aus dem Versuch ÖKOVERS liegen die Ergebnisse aus der Variante mit halbjährigem Kleegras (Kleegras einschließlich Zweitkulturen; V 1) vollständig vor sowie für das anderthalbjährige Kleegras (V 2) bis auf den abschließenden Winterweizen aus der ersten und zweiten Anlage. Nachfolgend werden alle Ergebnisse aus ÖKOVERS und KORB im Mittel der Jahre an den Standorten sowie im Mittel aller Standorte und Jahre dargestellt, während der abschließende Weizen in V 2 in den abschließenden Endbericht aufgenommen wird. Jeder Darstellung der Erträge an Trockenmasse und Methan auf der Basis der spezifischen Gasausbeuten im EVA-Verbund [34] folgt in der jeweiligen Tabelle darunter die statistische Auswertung. Die Ergebnisse aus den Einzeljahren sind in dem Anhang zu diesem Bericht zusammengestellt. 60

61 Konventionelle Anbaubedingungen Am Standort Haus Düsse wurden mit der Zweikulturnutzung von Mais und Sonnenblumen nach Roggen im Mittel von sechs Jahren unter konventionellen Bedingungen (Versuche 2cult und KORB) höhere bzw. deutlich höhere Jahreserträge erzielt als im Hauptfruchtanbau nach Senf (Abb. 18, oben). Statistisch gesichert ist aber nur der Mehrertrag einer Zweikulturnutzung mit Sonnenblumen (Tab. 14, 3. Spalte). Mit Roggen-Energie gefolgt von Senf ist ein signifikant höherer Ertrag zu erzielen als mit Sonnenblumen als Hauptfrucht. Die Differenzen im Methanertrag sind aufgrund der Unterschiede in der Abbaubarkeit und damit in der spezifischen Methanausbeute des Erntegutes zwischen den Fruchtarten noch größer als die Differenzen in den Erträgen an Trockenmasse. Denn der Methanertrag (Abb. 18, unten) ergibt sich aus der Multiplikation der organischen Trockenmasse der Variante mit der spezifischen Methanausbeute abzüglich 12% Silierverluste (Tab. 13). Wie Abb. 18 entnommen werden kann, ist der Unterschied zwischen Sonnenblumen in der Zweikulturnutzung und der Sonnenblume im Hauptfruchtanbau im Methanertrag (unten) größer als im TM-Ertrag (oben), da die Abbaubarkeit des Roggens mit 70% höher ist als die von Sonnenblumen mit 57%. Während die Ertragsdifferenz signifikant ist, ist die Differenz im Methanertrag zwischen diesen beiden Varianten von fast 90% nicht signifikant. Hieraus wird Abb. 18: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume am Standort Haus Düsse im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) 61

62 Tab. 14: Statistik zu Abb. 18; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais ab a Sonnenblume c ab Roggen-Energie b ab Roggen-Brot c b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum ab a Roggen-Sonnenblume ab ab Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag deutlich, dass bedingt durch die Streuung der auf den Parzellenerträgen beruhenden berechneten Methanerträgen und die durch die Gäranalysen bedingte Streuung in der Gesamtheit nur dann zu signifikanten Differenzen führt, wenn allgemein geringere Streuungen und/oder noch höhere Ertragsdifferenzen gegeben sind (Abb. 18, Tab. 14). Da dies in der Praxis kaum zu realisieren sein wird, werden dennoch diese großen Differenzen im Methanertrag für die Beratung als bedeutend angesehen und als solche mitgeteilt. Hingewiesen sei auf signifikant. Gleichzeitig besteht eine signifikante Wechselwirkung zwischen den Varianten und den Versuchsjahren (Tab. 14, unten). Vergleiche hierzu auch Abb. 100 und Abb. 101 im Anhang. Nach der Darstellung der Ergebnisse im Versuch KORB am Standort Haus Düsse über sechs Jahre sind in Abb. 19 und Abb. 102 und Abb. 103 (Anhang) die Ergebnisse aus den Versuchsjahren von KORB (2011, 2012) aufgezeigt, in denen Sorghum auch als Hauptfrucht nach Senf angebaut wurde, sowie in der Zweikulturnutzung Buchweizen anstatt Mais/ Sonnenblumen-Gemenge. Trotz sehr deutlicher Ertragsunterschiede zwischen den Kulturen im Hauptfruchtanbau und beim Vergleich zwischen Hauptfruchtanbau und Zweikulturnutzung ist nur die Ertragsdifferenz zwischen den Anbausystemen bei der Sonnenblume im TM- Ertrag signifikant (Tab. 15, 3. Spalte), jedoch nicht beim Methanertrag (Tab. 15, 4. Spalte), obwohl er in der Zweikulturnutzung doppelt so hoch ist wie im Hauptfruchtanbau. Gleiches gilt für die Differenz im Ertrag an Trockenmasse und Methan zwischen einer Zweikulturnutzung mit Mais und Buchweizen (Abb. 19 oben und unten; Tab. 15). Gemessen an der Zweikulturnutzung von Roggen gefolgt von Mais, in der beide Kulturen mit mineralischem Stickstoff gedüngt werden (Abb. 19, Mitte), konnten mit einer Gärrestdüngung zum Mais (Abb. 19, rechts) bei vergleichbaren N-Aufwendungen vergleichbare TM-Erträge erzielt werden. Dies weist auf die hohe N-Verfügbarkeit aus Gärresten unter den konventionellen Anbaubedingungen hin. Aus dem Vergleich mit den vier Gärrestvarianten ist weiter zu entnehmen, dass die Ertragswirkung des festen Gärrestes geringer ist als die des flüssigen Gärrestes, was in Zusammenhang mit der geringeren Verfügbarkeit des Stickstoffs im festen Gärrest aufgrund des weiten C:N-Verhältnis gesehen wird. 62

63 Abb. 19: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Haus Düsse im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) Andererseits zeigt die Variante mit festem Gärrest plus Kalkammonsalpeter (KAS) im Umfang von 140 kg N/ha abzüglich Nmin zur Saat des Maises, dass die applizierte N-Menge nicht begrenzend sein konnte bzw. dass das Ertragspotenzial des Maises scheinbar nahezu ausgeschöpft war. Das in den Versuch aufgenommene einjährige Kleegras hatte mit vier Schnitten im Mittel beider Jahre eine Ertragsleistung von rund 17 t TM/ha, die um rund 1 t TM/ha geringer war als unter ökologischen Anbaubedingungen an diesem Standort. Diese Ertragsleistung ist höher als die von Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau, dies gilt auch für den Methanertrag aufgrund einer deutlich besseren Abbaubarkeit der organischen Substanz von Kleegras. Gleichzeitig ist der Methanertrag des Kleegrases höher als beim Roggen gefolgt von Buchweizen (Abb. 19, unten; Tab. 15, 4. Spalte). 63

64 Tab. 15: Statistik zu Abbildung 19; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfrucht Mais ad a Sorghum ad ab Sonnenblume d ab Roggen-Energie ad ab Triticale-Energie ad a Roggen-Brot cd b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum ab ab Roggen-Sonnenblume ab ab Roggen-Buchweizen bd ab Roggen-Mais (fest-flüssig) ab a Roggen-Mais (fest) abc a Roggen-Mais (fest + KAS) a a Roggen-Mais (flüssig) ab a Kleegras bd ab Variante*Jahr ist signifikant p< für TM-Ertrag Am Standort Rauischholzhausen wurden unter konventionellen Anbaubedingungen (2cult, KORB) über sechs Jahre mit der Zweikulturnutzung etwas höhere Erträge an Trockenmasse (Abb. 20, links) und Methan erzielt (Abb. 20, rechts), diese Differenzen waren jedoch nicht signifikant (Tab. 16). Signifikant war jedoch die geringere Ertragsleistung der Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau im Vergleich zum Mais im Hauptfruchtanbau bzw. allgemein zu einer Zweikulturnutzung im Ertrag an Trockenmasse, jedoch nicht im Ertrag an Methan (Abb. 20; Tab. 16). Auch in diesem Versuch ist die Wechselwirkung Variante * Jahr signifikant, gleichzeitig sei auf die Jahresergebnisse im Anhang Abb. 102 und Abb. 103 hingewiesen. Abb. 20: TM-Ertrag (links) und Methanertrag (rechts) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume am Standort Rauischholzhausen im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) 64

65 Tab. 16: Statistik zu Abbildung 20; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais a a Sonnenblume b ab Roggen-Energie a ab Roggen-Brot b b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum a a Roggen-Sonnenblume a ab Variante*Jahr ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Abb. 21: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS; nur in 2011) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Rauischholzhausen im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) mit Ausnahme von Triticale 65

66 Tab. 17: Statistik zu Abbildung 21; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais a a Sorghum a ab Sonnenblume a ab Roggen-Energie a ab Triticale-Energie a a Roggen-Brot a b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum a ab Roggen-Sonnenblume a ab Roggen-Buchweizen a ab Roggen-Mais (fest-flüssig) a a Roggen-Mais (fest) a a Roggen-Mais (fest + KAS) a a Roggen-Mais (flüssig) a a Kleegras a ab Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Die Ertragsleistung im Mittel der Jahre 2011 und 2012 war etwas höher als im Mittel von sechs Jahren, wie dem Vergleich zwischen Abb. 20 und 21 entnommen werden kann. Obwohl die Ertragsunterschiede zwischen den Varianten ähnlich deutlich waren, gab es im Mittel der beiden Anlagen keine signifikanten Unterschiede im Trockenmasseertrag und im Ertrag an Methan (Abb. 21, unten; Tab. 17, 4. Spalte). Hier waren im Hauptfruchtanbau Sorghum und Sonnenblumen dem Mais deutlich unterlegen. Die höhere Ertragsleistung an Trockenmasse und Methan von Roggen und Triticale war jedoch ebenso nicht gesichert. Hinzuweisen ist in diesem Zusammenhang auf die signifikante Wechselwirkung zwischen Variante und Jahre und auf die Jahresergebnisse im Anhang (Abb. 104, Abb. 105). Die Düngung mit Gärrest hatte etwas geringere Erträge zur Folge als eine mineralische Düngung, nur fester Gärrest in Kombination mit mineralischem Stickstoff führte zu einer geringfügig höheren Ertragsleistung (Abb. 21 rechts). Aber auch hier resultierten aus dem sehr hohen N-Angebot keine sehr deutlichen Ertragssteigerungen, was unterstreicht, dass scheinbar das Ertragspotenzial ausgeschöpft wurde. Die Ertragsleistung von Kleegras mit 10 t TM/ha im Mittel beider Jahre war deutlich geringer als im Versuch ÖKOVERS mir rund 17 t TM/ha im Mittel der 1. und 2. Anlage. Diese Unterschiede sind darauf zurückzuführen, dass zwar in 2011 unter konventionellen Bedingungen nur eine um 2 t TM/ha geringere Ertragsleistung zu verzeichnen war als unter ökologischen Anbaubedingungen (2. Anlage), jedoch durch die Auswinterung des Kleegrases im Winter 2011/2012 und Nachsaat im Frühjahr und Sommertrockenheit nur zwei Schnitte mit einer sehr geringen Ertragsleistung möglich waren. 66

67 Abb. 22: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume am Standort Straubing/Hofdorf im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Tab. 18: Statistik zu Abbildung 22; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais ab a Sonnenblume d ab Roggen-Energie cd ab Roggen-Brot d b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum bc a Roggen-Sonnenblume bc ab Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag 67

68 Während der Systemversuch zur Zweikulturnutzung von Herbst 2005 bis Herbst 2008 am Standort Straubing durchgeführt wurde, wurden ab Herbst 2007 die Versuche ÖKOVERS in Verbindung mit dem Versuch KORB am Standort Hofdorf angelegt. Der Standort Hofdorf liegt etwa 30km südwestlich von Straubing. An ihm befindet sich auch der ökologisch bewirtschaftete Betrieb mit einer Öko-Biogasanlage, von dem die Gärreste stammen, mit denen in den beiden Versuchen an allen Versuchsstandorten gedüngt wurde. Abb. 23: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Straubing/Hofdorf im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) 68

69 An diesen Standorten konnte unter konventionellen Anbaubedingungen im Mittel mit Mais im Hauptfruchtanbau Erträge von rund 24 t TM/ha erzielt werden, während der Anbau von Sonnenblumen nur zu Jahreserträgen von durchschnittlich 15 t TM/ha (Abb. 22, oben) führte. Daraus resultieren Methanerträge von (Mais) bzw m³/ha (Sonnenblumen, Abb. 22, unten). Diese großen Differenzen sind nur im Ertrag an Trockenmasse gesichert (Tab. 18). Es sind wiederum deutliche Mehrerträge bei einer Zweikulturnutzung gegeben, die aber nur bei der Zweikulturnutzung mit Sonnenblumen gegenüber Sonnenblumen als Hauptfrucht signifikant sind, ebenso ist Mais eine signifikant ertragreichere Zweitkultur als Sorghum und Sonnenblumen (Tab. 18). Gemessen an diesen Versuchen ist das Ertragsniveau in Straubing und Hofdorf vergleichbar dem am Standort Haus Düsse (Abb. 18), aber höher als in Rauischholzhausen (Abb. 20). Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass für diesen Versuch wiederum eine hoch gesicherte Wechselwirkung zwischen Variante und Jahr besteht (Tab. 18, unten; Abb. 104 und Abb. 105 im Anhang). Tab. 19: Statistik zu Abbildung 23; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais abc a Sorghum ae abd Sonnenblume de bd Roggen-Energie cde abd Triticale-Energie be abc Roggen-Brot de d Zweikulturnutzung Roggen-Mais ab ab Roggen-Sorghum abc abd Roggen-Sonnenblume abd abd Roggen-Buchweizen be cd Roggen-Mais (fest-flüssig) ab abc Roggen-Mais (fest) ab bc Roggen-Mais (fest + KAS) a abc Roggen-Mais (flüssig) a abc Kleegras e ac Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag Wie Abb. 23 und Abb. 104 im Anhang entnommen werden kann, kann auch am Standort Hofdorf von einer sehr hohen Ertragswirkung der Gärreste ausgegangen werden, nicht nur von dem flüssigen Gärrest sondern auch von dem festen Gärrest, da alle Gärrestvarianten zu nahezu gleichen Erträgen führten. Aus der Ertragsleistung in der Variante Gärrest fest plus KAS kann geschlossen werden, dass eine weitere Steigerung des N-Inputs zu keiner weiteren Ertragssteigerung führte, da entweder das Ertragspotenzial des Maises ausgeschöpft oder andere Faktoren limitierend waren. Bei diesem zweijährigen Vergleich ist nur der Ertragsunterschied zwischen Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau 69

70 signifikant (Tab. 19), bei den Methanerträgen zwischen Mais und Sorghum, Sonnenblumen, Roggen sowie Triticale-Energie im Hauptfruchtanbau und als Zweikultur ist Mais die beste und Buchweizen die ertragsschwächste Art (Abb. 23, Tab. 19). Das Kleegras, das in den Versuch KORB aufgenommen wurde, hatte zwar in vier Schnitten eine Ertragsleistung von rund 14 t TM/ha (Abb. 23), die vergleichbar ist mit der Ertragsleistung des Kleegrases im Versuch ÖKOVERS. Diese Ertragsleistung des Kleegrases ist aber geringer als an den anderen Orten. Es können aber keine Gründe für diese geringe Ertragsleistung angegeben werden. Abb. 24: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Mais/Sonnenblumen- Gemenge am Standort Witzenhausen im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Am Standort Witzenhausen wurde im Mittel von sechs Jahren in einer Zweikulturnutzung mit Mais etwas bzw. mit Sonnenblumen deutlich höhere Erträge erzielt als im Hauptfruchtanbau mit Mais bzw. Sonnenblumen (Abb. 24, oben; Abb. 106), die Ertragsleistung mit Mais ist wie an den anderen Standorten höher als mit Sonnenblumen. Auch die Zweikulturnutzung mit 70

71 Tab. 20: Statistik zu Abbildung 24; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais ab a Sonnenblume c ab Roggen-Energie b ab Roggen-Brot cd b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum bc a Roggen-Sonnenblume ab ab Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag Sorghum führte zu deutlich höheren Erträgen als der Hauptfruchtanbau von Sorghum nach Senf (Abb. 106 im Anhang). Gesichert sind die Ertragsdifferenzen zwischen Mais und Sonnenblumen sowie Sonnenblumen und Roggen-Energie im Hauptfruchtanbau bzw. Roggen gefolgt von Mais gegenüber Sonnenblumen und Roggen-Energie (Tab. 20). Aufgrund der geringeren Abbaubarkeit von Roggen (70%) und der deutlich geringeren Abbaubarkeit von Sonnenblumen (57%) im Vergleich zu Mais (79%) unterscheiden sich die Ertragsrelationen zwischen den Varianten für Methan (Abb. 24, unten; Abb. 107 im Anhang)) von denen an Trockenmasse (Abb. 24, oben; Abb. 106 im Anhang). Der Methanertrag von Mais in der Hauptfruchtnutzung ist gleich hoch wie bei der Zweikulturnutzung und die Zweikulturnutzung von Sonnenblumen und Sorghum gewinnen an Vorzüglichkeit gegenüber dem Hauptfruchtanbau. Gesichert sind die Ertragsdifferenzen zwischen Sonnenblume und Mais sowie Roggen im Hauptfruchtanbau, ebenso zwischen Sonnenblumen in der Zweikulturnutzung im Vergleich zu ihnen im Hauptfruchtanbau. Die Differenzen im Methanertrag sind nicht signifikant (Tab. 20). In den Versuchsjahren 2011 und 2012, in denen auch Sorghum als Hauptfrucht angebaut und Varianten mit Gärrestapplikation in den Versuch aufgenommen wurden, ergeben sich vergleichbare Ertragsrelationen wie im Mittel von sechs Jahren. Wie an den anderen Standorten führte auch hier die Zweikulturnutzung mit Sorghum zu höheren Erträgen an Trockenmasse und deutlich höheren Erträgen an Methan (Abb. 25). Der jeweilige Ertragsgewinn war aber geringer und nicht signifikant (Tab. 21, 3. Und 4. Spalte). Die Ertragswirkung der Gärreste war geringer als die mit mineralischem Stickstoff. Nur mit festem Gärrest und mineralischem Stickstoff konnte das Ertragsniveau von Mais nach Roggen - gedüngt mit mineralischem Stickstoff realisiert werden (Abb. 25; Tab. 106 und Abb. 107 im Anhang). Aber auch an diesem Standort konnte die geringere N-Verfügbarkeit aus dem festen Gärrest im Vergleich zu dem flüssigen Gärrest festgestellt werden. Die Ertragsleistung des Kleegrases mit vier Schnitten kann im Mittel der beiden Jahre mit rund 17 t TM/ha angegeben werden, sie ist der Ertragsleistung unter ökologischen 71

72 Abb. 25: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Witzenhausen im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012) Anbaubedingungen gleichwertig. Aufgrund einer höheren Abbaubarkeit der Biomasse von Kleegras in einer Biogasanlag als Sorghum und insbesondere Sonnenblumen sind die Methanerträge von Kleegras höher als bei diesen Kulturen im Hauptfruchtanbau. Auch im Vergleich zu Roggen und Triticale ist Kleegras eine interessante Kultur (Abb. 25, Tab. 21 und Abb. 106 sowie 107 im Anhang). 72

73 Tab. 21: Statistik zu Abbildung 25; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais a a Sorghum ab ab Sonnenblume b ab Roggen-Energie ab ab Triticale-Energie ab a Roggen-Brot ab b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum ab ab Roggen-Sonnenblume ab ab Roggen-Buchweizen ab ab Roggen-Mais (fest-flüssig) ab a Roggen-Mais (fest) ab a Roggen-Mais (fest + KAS) a a Roggen-Mais (flüssig) ab a Kleegras ab ab Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag Zwischenfazit: Im Anschluss an die Darstellung der Ergebnisse im Mittel der sechs bzw. zwei Jahre für die einzelnen Standorte werden nachfolgend die Ergebnisse unter konventionellen Anbaubedingungen über alle Jahre und vier Standorte aufgezeigt (Abb. 26 in Verbindung mit Tab. 22). Im Mittel der Jahre und Standorte konnte mit Mais nach Senf ein Ertrag von fast 22,5 t TM/ha erzielt werden mit Sonnenblumen nur 15 t TM/ha. Die Ertragsleistung von Roggen und dem nachfolgenden Senf kann mit 20 t TM/ha angegeben werden. Durch die Zweikulturnutzung mit Mais bzw. Sonnenblumen als Zweitfrucht konnte die Erträge um 3,1 bzw. 7,8 t TM/ha gesteigert werden (Abb. 26, oben). Zwischen Mais und Sonnenblumen sowie zwischen dem Hauptfruchtanbau und der Zweikulturnutzung mit diesen Kulturen sind diese Differenzen im Ertrag gesichert (Tab. 22). Durch die Unterschiede in der Abbaubarkeit der Biomasse werden die Unterschiede im Methanertrag größer (Mais Sonnenblume) bzw. geringer (Hauptfruchtanbau Zweikulturnutzung) als auf der Ebene der Trockenmasse (Abb. 26, unten). Alle diese Differenzen sind jedoch nicht signifikant (Tab. 22, 4. Spalte). Auch beim Winterroggen als Energiegetreide konnten hohe Methanerträge aus den Ergebnissen abgeleitet werden, ein Mehr von m³ Methan im Vergleich zu Sonnenblumen als Hauptfrucht konnte aber aufgrund der hohen Variabilität der Erträge auch nicht statistisch gesichert werden (Tab. 22). 73

74 Abb. 26: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume im Mittel von vier Standorten und im Mittel von 6 Jahren ( , 2011, 2012) Tab. 22: Statistik zu Abbildung 26; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais a a Sonnenblume b ab Roggen-Energie a ab Roggen-Brot b b Zweikulturnutzung Roggen-Mais b a Roggen-Sorghum a a Roggen-Sonnenblume a ab Variante*Jahr*Standort ist signifikant p< für TM-Ertrag Variante*Jahr ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Standort ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag 74

75 Abb. 27: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Winterroggen Energie (GPS) bzw. Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblume im Mittel von vier Standorten und im Mittel von 3 Jahren (2009, 2011, 2012) Tab. 23: Statistik zu Abbildung 27; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais ab a Sorghum cd ab Sonnenblume e ab Roggen-Energie bc ab Roggen-Brot de b Zweikulturnutzung Roggen-Mais a a Roggen-Sorghum ab ab Roggen-Sonnenblume ab ab Variante*Jahr*Standort ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Jahr ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Standort ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag 75

76 Hinzuweisen an dieser Stelle auf die Signifikanz der zweifachen Wechselwirkungen (Variante * Jahr und Variante * Standort) sowie der dreifachen Wechselwirkung Variante * Jahr * Standort, die die Notwendigkeit mehrortiger und mehrjähriger Versuche unterstreicht. Die Einbeziehung von Sorghum als Hauptfrucht in diese Versuchsserie zeigte in den drei Versuchsjahren, dass mit Sorghum Erträge vergleichbar denen mit Sonnenblumen zu erzielen sind (Abb. 27, oben). Jedoch ergeben sich aufgrund der deutlich höheren Abbaubarkeit der Biomasse von Sorghum (67%) höhere Methanerträge als bei der Verwendung von Sonnenblumen (57%) (Abb. 27, unten). Dies wirkt sich bei der Abb. 28: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten im Mittel von vier Standorten und im Mittel von 2 Jahren (2011, 2012); mit Ausnahme von Triticale am Standort Rauischholzhausen wegen Auswinterung im Winter 2011/12 76

77 Tab. 24: Statistik zu Abbildung 28; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag Hauptfruchtanbau Mais ad a Sorghum def ab Sonnenblume f ab Roggen-Energie bdef ab Triticale-Energie cdef a Roggen-Brot f b Zweikulturnutzung Roggen-Mais ab a Roggen-Sorghum ad ab Roggen-Sonnenblume ad ab Roggen-Buchweizen df ab Roggen-Mais (fest-flüssig) ae a Roggen-Mais (fest) abc ab Roggen-Mais (fest + KAS) a a Roggen-Mais (flüssig) a a Kleegras f ab Variante*Jahr*Standort ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Jahr ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Standort ist signifikant p< für TM-Ertrag und Methanertrag Zweikulturnutzung mit Roggen weniger aus, da die Abbaubarkeit des Roggens mit 70% höher ist als die von Sorghum. Der deutlich höhere Methanertrag von Mais gegenüber Sorghum und Sonnenblume im Hauptfruchtanbau ebenso wie in der Zweikulturnutzung ist jedoch nicht gesichert. Dies gilt auch für das Mehr an Methan bei einer Zweikulturnutzung mir Sorghum und Sonnenblumen im Vergleich zum Hauptfruchtanbau (Tab. 23). Der Vergleich der Ergebnisse der Versuchstätigkeit der Jahre 2011 und 2012 über alle Orte und Jahre sind in Abb. 28 dargestellt, zusammen mit der statistischen Auswertung (Tab. 24). Auch sie zeigen die Überlegenheit von Mais als Energiepflanze. Diese Ergebnisse unterstreichen aber, dass eine Zweikulturnutzung mit den Pflanzenarten Sorghum und Sonnenblumen besonders vorteilhaft ist, wenn das Ziel, artenreiche als auch ertragreiche Fruchtfolgen zu realisieren, im Vordergrund steht. Dies gilt auch für die Integration von Buchweizen in die Fruchtfolge, der zwar relativ wenig Ertrag liefert, dafür aber nur einen geringen Aufwand für einen erntefähigen Bestand bedarf, Unkraut unterdrückend wirkt und für einen langen Zeitraum Blütenbesuchern Nahrung bietet [47]. Die Ergebnisse und ihre statistische Auswertung weisen aber auch darauf hin, dass, gemessen an der Variabilität in den Versuchen und zwischen den Standorten, es hoher Ertragsunterschiede bedarf, um gesicherte Aussagen treffen zu können. Dennoch können unter Berücksichtigung des Auswertungsverfahrens, wie im Rahmen von Material und Methoden dargelegt, diese großen Unterschiede im Ertrag an Trockenmasse sowie an Methan zwischen den Varianten in Empfehlungen für die Praxis einfließen. 77

78 Bezogen auf den Einsatz der Gärreste ist Abb. 28 (oben) weiter zu entnehmen, dass mit ihnen bei Mais vergleichbare Ertragsleistungen erzielt werden können wie mit Mineraldünger. Die Ertragswirkung des festen Gärrestes ist etwas geringer als die des flüssigen Gärrestes und an allen Standorten wurde deutlich, dass, gemessen an der Variante fester Gärrest plus Kalkammonsalpeter (KAS), das Ertragspotenzial des Maises durch die erhöhte Düngermenge nicht weiter verbessert werden konnte. In diesem Zusammenhang weisen die Ergebnisse zum pflanzenverfügbaren Stickstoff auf die große Pufferwirkung des Bodens für Nährstoffe, insbesondere Stickstoff hin, da scheinbar Teile des überschüssigen bzw. nicht von der Pflanze aufgenommenen Stickstoffs in organische Bindung überführt wurden. In Tab. 25 werden die Ergebnisse für Mais, Sorghum und Sonnenblumen aus dem Hauptfruchtanbau für die einzelnen Versuchsstandorte und im Mittel der Versuchsjahre aufgezeigt und die prozentuale (%) sowie absolute Steigerung des Ertrages an Trockenmasse (t/ha) und Methan (m³) bei einer Zweikulturnutzung angefügt. Die Ergebnisse umfassen einen Zeitraum von drei, vier bzw. sechs Jahren (Versuche aus EVA I und EVA II). Tab. 25: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von Mais, Sorghum und Sonnenblume im Hauptfruchtanbau ohne den Ertrag von Senf als Mulch (oben), prozentuale (Mitte) sowie absolute (unten) Ertragssteigerung durch eine Zweikulturnutzung von Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von Mais, Sorghum und Sonnenblumen in den angegebenen Zeiträumen und Versuchsorten Ø 3 Jahre ( ) Ø 4 Jahre ( ) Ø 6 Jahre ( , 2011, 2012) Ø 3 Jahre (2009, 2011, 2012) HF t/ha Dornburg Gülzow Haus Düsse Rauischhh. Straub/Hofd. Werlte/Sög Witzenh. Mittel (6 Jahre) Mais 16,2 16,2 23,0 20,6 23,9 19,5 22,5 22,5 Sorghum 16,6 16,5 18,8 14,1 16,5 Sonnenblume 11,9 10,9 14,7 15,2 14,6 10,5 14,7 14,8 % Mais 32,3 35,5 20,4 11,7 15,5 2,1 6,7 13,6 Sorghum 50,4 22,6 40,9 48,5 40,6 Sonnenblume 67,1 90,2 56,5 52,4 60,9 51,5 40,3 52,5 t/ha Mais 5,2 5,8 4,7 2,4 3,7 0,4 1,5 3,1 Sorghum 8,4 3,7 7,7 6,8 6,7 Sonnenblume 8 9,8 8,3 7,9 8,9 5,4 5,9 7,8 Ø 3 Jahre ( ) Ø 4 Jahre ( ) Ø 6 Jahre ( , 2011, 2012) Ø 3 Jahre (2009, 2011, 2012) HF m³/ha Dornburg Gülzow Haus Düsse Rauischhh Straub/Hofd Werlte/Sög Witzenh. Mittel (6 Jahre) Mais Sorghum Sonnenblume % Mais Sorghum Sonnenblume m³/ha Mais Sorghum Sonnenblume

79 Die Ergebnisse unterstreichen, dass an allen Standorten der größte Ertragsfortschritt durch eine Zweikulturnutzung von Roggen mit Sorghum (4 Orte) und Sonnenblumen (6 Orte) erzielt werden kann und bei einer Erweiterung der Fruchtfolge mit diesen Kulturpflanzen diese Anbauform gewählt werden sollte. Gleichzeitig waren auch an den Standorten Dornburg, Gülzow, Haus Düsse und Straubing überdurchschnittliche Ertragssteigerungen in einer Zweikulturnutzung mit Mais zu verzeichnen, wobei einschränkend darauf hinzuweisen ist, dass in Dornburg und Gülzow die Versuche nur in vier bzw. drei Jahren durchgeführt wurden. Bedingt durch die geringe Abbaubarkeit der Biomasse von Sonnenblumen war die Steigerung des Methanertrages durch eine Zweikulturnutzung mit den Sonnenblumen größer als mit Sorghum, da in der Zweikulturnutzung der Roggen mit seiner hohen Abbaubarkeit deutlich zum Methanertrag beiträgt. Andererseits wird die Vorzüglichkeit einer Zweikulturnutzung mit Mais mit Blick auf den Methanertrag im Vergleich zum Hauptfruchtanbau geschmälert, da die Abbaubarkeit der organischen Substanz von Mais (79%) höher ist als von Roggen (70%). Da diese Aussage vor dem Hintergrund von einer Bestimmung der Abbaubarkeit in Gäranalysen mit einer Verweilzeit von 30 Tagen getroffen wird (vgl. Material und Methoden), kann es als wahrscheinlich angesehen werden, dass bei praxisüblichen Verweilzeiten die Abbaubarkeit von Roggen höher ist als 70% und damit eine Zweikulturnutzung eine Besserstellung erfährt. Auf diese wahrscheinlichen Verschiebungen der Relationen in den Methanerträgen der Kulturpflanzen untereinander mit einer deutlicheren Verbesserung der Leistung der Kulturen mit geringer Abbaubarkeit im Vergleich zu Kulturen mit hoher Abbaubarkeit bei praxisüblich längerer Verweilzeit gegenüber dem Datenmaterial aus den Gäranalysen (Verweilzeit 30 Tage) wurde bereits in Material und Methoden hingewiesen. Hieraus folgt, dass es vorrangiges Forschungsziel sein muss, welche Maßnahmen im Rahmen der Aufbereitung des Erntegutes, möglicherweise auch im Rahmen der Züchtung, zu ergreifen sind, um die Abbaubarkeit des Erntegutes in einer Biogasanlage von Sorghum (67%) und insbesondere von Sonnenblumen und Buchweizen (57%) auf das Niveau von Mais (79%) anzuheben. In solche Versuche zur Steigerung der Abbaubarkeit können auch Roggen (70%) und die Folgeschnitte von Kleegras (71%) einbezogen werden. In Zusammenhang mit der ökonomischen Analyse ist noch zu klären, welche Bedeutung die geringe Abbaubarkeit der organischen Substanz einerseits und die geringen TS-Gehalte zur Ernte insbesondere bei Sonnenblumen andererseits für den Deckungsbeitrag haben, da nach den bisherigen Analysen im Verbundvorhaben die Realisierung hoher TS-Gehalte als vorrangig für die Wettbewerbsfähigkeit erachtet wurden. Diese Zusammenhänge werden später noch einmal aufgegriffen. Das unter konventionellen Anbaubedingungen gewonnene Datenmaterial erlaubt in Verbindung mit Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung einen Einblick in die Frage: Welche Faktoren beeinflussen die Ertragsbildung der untersuchten Pflanzenarten am stärksten und welche haben insgesamt einen signifikanten Einfluss auf den Ertrag. Hierzu wurden multiple Regressionen zwischen dem Flächenertrag und den Parametern Jahrestag der Aussaat der sommerannuellen Pflanzenarten und Menge an Bodenwasser zur Saat sowie für den Zeitraum von der Saat bis zur Reife die Menge an verbrauchtem Wasser, die Summe der Lufttemperaturen über 6 C und die Summe der Globalstrahlung gerechnet. Die wesentlichen Ergebnisse aus der Analyse dieser sechs von einander unabhängigen Parameter werden nachfolgend aufgezeigt. Hierzu sind in den Tabellen 26 bis 28 die 79

80 Tab. 26: Partielle und multiple Regression zwischen dem Ertrag von Mais und Sonnenblumen als Hauptfrucht und/bzw. als Zweitkultur und verschiedenen Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung aus sechs Versuchsjahren an den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing bzw. Hofdorf und Witzenhausen (oben) bzw. für die vier Standorte (unten); Irrtumswahrscheinlichkeit 0,1% = ***; 1% = **; 5% = *; 10% = Parameter Richtung der Korr. Partielles r² Multiples r² Pr > F Mais und Sonnenblume als Hauptfrucht und als Zweitkultur 1. Temperatursumme > 6 C (Saat - Ernte) + 0,34 0,34 <.0001 *** 3. Tag der Aussaat (Tag im Jahr) - 0,05 0,38 0,0105 ** Mais und Sonnenblume als Hauptfrucht 1. Temperatursumme + 0,07 0,07 0,0697. Mais und Sonnenblume als Zweitkultur 1. Temperatursumme + 0,21 0,21 0,001 *** Mais als Hauptfrucht und als Zweitkultur 1. Tag der Aussaat - 0,63 0,63 <.0001 *** 2. Temperatursumme + 0,07 0,70 0,0031 *** 3. Wassermenge (Saat - Ernte) + 0,04 0,74 0,0134 * 1. Wassermenge Mais als Hauptfrucht + 0,18 0,18 0,0380 * 2. Temperatursumme + 0,11 0,29 0,0873. Mais als Zweitkultur 1. Temperatursumme + 0,30 0,30 0,0055 ** Sonnenblume als Hauptfrucht und als Zweitkultur 1. Tag der Aussaat - 0,25 0,25 0,0003 *** 1. Tag der Aussaat Sonnenblume als Hauptfrucht - 0,13 0,13 0,0830 ** Sonnenblume als Zweitkultur 1. Temperatursumme + 0,25 0,25 0,0127 ** 80

81 partiellen und multiplen Regressionskoeffizienten, die Richtung der Beziehung zwischen den einzelnen Parameter und dem Ertrag sowie die statistische Sicherheit dargestellt. Um zu überprüfen, ob die gefundenen Beziehungen bei gemeinsamer Betrachtung aller vier Versuchsstandorte auch bei getrennter Analyse für jeden einzelnen Standort zum gleichen Ergebnis führen, werden in den Tabellen beide Ergebnisse dargestellt. Bei der gemeinsamen Analyse der Erträge von Mais und Sonnenblumen aus dem Hauptfruchtanbau und der Zweikulturnutzung hat die Temperatursumme von der Saat bis zur Ernte den größten Einfluss (Tab. 26, oben). Dies entspricht den Ergebnissen von [49], die die engsten Beziehungen mit dem Ertrag für die Temperaturen im Mai ermittelten. Bei getrennter Analyse hat nur an den beiden Standorten in Bayern die Temperatursumme einen Einfluss auf den Ertrag, mehrheitlich hat der Tag der Aussaat, der negativ korreliert ist je früher um so günstiger ist es die größte Bedeutung. Für Sonnenblumen und Mais als Zweitkulturen hat der Faktor Wasser an den Standorten Haus Düsse und Witzenhausen die größte Bedeutung (Tab. 26, unten). Bei Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau hat die Temperatursumme nur eine sehr schwache Beziehung zum Ertrag (Tab. 26, oben), bei getrennter Analyse für jeden Standort fehlt jegliche Beziehung zwischen den untersuchten Parametern und dem Ertrag (Tab. 26, unten). Tab. 27: Partielle und multiple Regression zwischen dem Ertrag von Sorghum als Hauptfrucht und/bzw. als Zweitkultur und verschiedenen Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung aus drei Versuchsjahren an den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing bzw. Hofdorf und Witzenhausen (oben) sowie für diese Standorte (unten); Irrtumswahrscheinlichkeit 0,1% = ***; 1% = **; 5% = *; 10% = Parameter Richtung der Korr. Partielles r² Multiples r² Pr > F Sorghum als Hauptfrucht und als Zweitkultur 1. Wassermenge + 0,47 0,47 0,0003 *** 2. Tag der Aussaat - 0,14 0,62 0,0123 * 3. Summe der Globalstrahlung + 0,11 0,72 0,0142 * Sorghum als Hauptfrucht 1. Wassermenge + 0,23 0,23 0,0994 * 2. Summe der Globalstrahlung + 0,18 0,41 0,1090 Sorghum als Zweitkultur 1. Temperatursumme + 0,17 0,17 0, Summe der Globalstrahlung + 0,16 0,33 0,1371 Haus Düsse Rauischholzhausen Straubing/Hofdorf Witzenhausen Parameter Mult. r² Parameter Mult. r² Parameter Mult. r² Parameter Mult. r² Sorghum als Hauptfrucht und als Zweitkultur Wassermenge 0,47 *** Tag der Aussaat 0,66. Wassermenge 0,94 ** Tag der Aussaat 0,62 * Summe Globalstrahlung 0,72 * Sorghum als Hauptfrucht Wassermenge 0,23 * Wassermenge 0,23. Wassermenge 0,23 * Summe Globalstrahlung 0,41. Summe Globalstrahlung 0,41. Summe Globalstrahlung 0,41. Sorghum als Zweitkultur 1. Wassermenge 0, Temperatursumme 0,

82 Bei getrennter Analyse der Erträge von Mais und Sonnenblumen rückt der Tag der Aussaat mehr in den Vordergrund und hat nahezu die gleiche Bedeutung wie die Temperatursumme, für den Mais hat weiterhin der Faktor Wasser noch eine gewisse Bedeutung (Tab. 26, oben). Die weiter differenzierte Betrachtung auf der Ebene der einzelnen Standorte zeigt zunächst deutlich engere Beziehungen zwischen den geprüften Parametern und dem Ertrag als bei gemeinsamer Analyse über alle Standorte und von Mais und Sonnenblumen gemeinsam. Hierbei werden Bestimmtheitsmaße von bis zu 99% erreicht. Andererseits fehlen an einzelnen Standorten oft jegliche Beziehungen, wie z.b. am Standort Rauischholzhausen. Obwohl kein Faktor an allen Standorten gleichzeitig für Mais oder Sonnenblumen bzw. für den Hauptfruchtanbau oder die Zweikulturnutzung als Einflussgröße benannt werden kann, hat der Tag der Aussaat noch die größte Bedeutung, gefolgt von der Wassermenge und der Globalstrahlung (Tab. 26, unten). Der Faktor Temperatursumme, der bei der Analyse über die Standorte und Kulturen im Vordergrund steht (Tab. 26, oben), ist bei der differenzierten Analyse nur am Standort Straubing/Hofdorf von Bedeutung (Tab. 26, unten). Tab. 28: Partielle und multiple Regression zwischen dem Jahresertrag von Winterroggen gefolgt von Mais bzw. Sonnenblumen und verschiedenen Parametern des Anbaus, des Bodens und der Witterung aus sechs Versuchsjahren an den Standorten Haus Düsse, Rauischholzhausen, Straubing bzw. Hofdorf und Witzenhausen (oben) sowie für diese Standorte (unten); Irrtumswahrscheinlichkeit 0,1% = ***; 1% = **; 5% = *; 10% = Parameter Richtung der Korr. Partielles r² Multiples r² Pr > F Winterroggen gefolgt von Mais und Sonnenblume 1. Temperatursumme + 0,17 0,17 0,01 *** Winterroggen gefolgt von Mais 1. Temperatursumme + 0,09 0,09 0,02 ** 2. Wassermenge + 0,03 0,12 0,13 Winterroggen gefolgt von Sonnenblume 1. Temperatursumme + 0,12 0,12 0,06. Haus Düsse Rauischholzhausen Straubing/Hofdorf Witzenhausen Parameter Mult. r² Parameter Mult. r² Parameter Mult. r² Parameter Mult. r² Winterroggen gefolgt von Mais und Sonnenblumen 1. Wassermenge 0,21. Summe Globalstrahlung 0, Wassermenge 0, Winterroggen gefolgt von Mais Summe Globalstrahlung 0, Wassermenge 0, Bodenwasser zur Saat 0,63 * Winterroggen gefolgt von Sonnenblume Entsprechend dieser Ergebnisse kann zunächst keine klare Aussage zum Einfluss von Umweltparametern auf den Ertrag getroffen werden. Nur bei Sonnenblumen als Zweitkultur hat der Faktor Wasser an fast allen Standorten die größte Bedeutung und die Beziehung zeichnet sich durch teils hohe Bestimmtheitsmaße aus (Tab. 26, unten). Diesem Resultat kann nur die Erkenntnis von [50] an die Seite gestellt werden, die bei Sonnenblumen in einem Jahr eines zweijährigen Versuches höhere Erträge bei geringen Niederschlägen und 82

83 hohen Temperaturen feststellen konnten. Weitere Erkenntnisse zur Analyse des Einflusses von Umweltparametern auf den Ertrag können nicht benannt werden. Daher ist es notwendig diesen Aspekt zukünftig intensiv zu untersuchen. Aus der Analyse der der Beziehungen zwischen den benannten Parametern und dem Ertrag von Sorghum, für die nur die Ergebnisse aus drei Jahren zur Verfügung stehen, kann abgeleitet werden, dass für Sorghum die Wassermenge die größte Bedeutung hat. Dies gilt sowohl für die Analyse über alle Standorte (Tab. 27, oben) sowie für die Analyse für die einzelnen Standorte (Tab. 27, unten). Sie scheint für den Anbau von Sorghum als Hauptfrucht bedeutender zu sein als für den Anbau von Sorghum als Zweitfrucht. Erwartet wurde, dass die als wärmeliebende Kulturpflanze von der Temperatur mehr beeinflusst wird als von dem Wasser. Der Einfluss der Temperatur auf den Ertrag zeichnet sich nur für Sorghum als Zweitkultur bei der Analyse über alle Standorte ab sowie für den Standort Witzenhausen. Trotz teils hoher Bestimmtheitsmaße sind die Ergebnisse oft aufgrund eines nur geringen Stichprobenumfanges nicht signifikant. Auch hieraus ist abzuleiten, dass es zukünftig noch intensiver Forschung zur Analyse solcher Beziehungen bedarf. Wird der Ertrag von Winterroggen gefolgt von Mais oder Sonnenblumen in die Analyse mit den Umweltparametern aufgenommen, hat in der Analyse über alle Standorte die Temperatur den größten Einfluss auf den Ertrag. Die Bestimmtheitsmaße sind aber mit maximal 17% sehr gering (Tab. 28, oben). Dass zwischen dem Gesamtertrag aus Erst- und Zweitkultur und den Umweltparametern nur im geringe Beziehungen bestehen, wird auch aus der Analyse für die einzelnen Standorte deutlich (Tab. 28, unten). Gleichzeitig hat auf der Ebene der Standorte die Globalstrahlung den größten Einfluss, Insgesamt könnte zunächst das Fehlen gleichgerichteter Ergebnisse für die Beziehungen zwischen den Umweltparametern und dem Ertrag auf die Vielschichtigkeit der Einflussgrößen zurückgeführt werden. Gleichzeitig ist aber auch dafür Sorge zu tragen, den Stichprobenumfang zu vergrößern, um mehr Sicherheit in der Aussage zu bekommen. Der Datensatz des Verbundvorhabens könnte für solche Analysen sicherlich genutzt werden. 83

84 Ökologische Anbaubedingungen In unmittelbarer Nachbarschaft zu den Versuchen unter konventionellen Anbaubedingungen (Systemversuch, KORB), über die oben berichtet wurde, wurden im Rahmen von EVA II parallel hierzu Versuche unter ökologischen Anbaubedingungen (ÖKOVERS) angelegt. Basis der Versuche ist halbjähriges (V 1) bzw. anderthalbjähriges Kleegras (V 2), denen nach seinem Umbruch verschiedene Zweitkulturen folgten und abschließend wurde Winterweizen angebaut. Dieser Fruchtfolgeausschnitt wurde zweimal geprüft, erfuhr aber im Rahmen der 2. Anlage Modifikationen gegenüber der 1. Anlage. In der 2. Anlage wurden nur Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen angebaut, jedoch nicht mehr das Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl und Amarant. Gleichzeitig wurde die Wirkung einer alleinigen Düngung mit festem oder flüssigem Gärrest beim Mais geprüft. Weiterhin wurde in der 1. Anlage von ÖKOVERS in Variante 1 mit dem halbjährigen Kleegras aus der recht geringen Ertragswirkung der Gärreste bei allen Zweitkulturen geschlossen, in der 2. Anlage zur Verbesserung der Ertragswirkung dem ursprünglich gewählten Verhältnis zwischen festem Gärrest und flüssigem Gärrest bei gleichen Gesamt- N-Mengen eine veränderte Aufteilung zu Gunsten des flüssigen Gärrestes mit engerem C:N- Verhältnis als im festen Gärrest an die Seite zu stellen. Diese Erkenntnisse aus Variante 1 wurden gleich in der 1. Anlage in die Wahl der Gärrestmengen von Variante 2 aufgenommen und wie in Variante 1 in der 2. Anlage auf das Mais/Sonnenblumen-Gemenge, den Amarant und den Markstammkohl verzichtet. Zu dem Gemenge liegen hinreichend Daten für die Beratung vor, mit Markstammkohl und Amarant können unter ökologischen Anbaubedingungen keine erntefähigen Bestände begründet werden. Hieraus folgt, dass Teile der Versuchsvarianten (das Gemenge, Markstammkohl, Amarant; die neue Gärrestaufteilung) nur einjährig geprüft wurden, die Kernvarianten des Versuches aber zweijährig. Gleichzeitig wurde auf die Parallelität in den Varianten zwischen ÖKOVERS und KORB geachtet. Nachfolgend werden daher nur die Ergebnisse aus der zweijährigen Prüfung für die einzelnen Standorte sowie im Mittel aller Standorte einschließlich der statistischen Prüfung aufgezeigt. Die Ergebnisse aus den Einzeljahren sind im Anhang zusammengestellt. Nur die Prüfung der Wirkung der veränderten Aufteilung der Gärreste wird im Rahmen der Zusammenfassung der Ergebnisse über alle Standorte aufgezeigt, auf eine zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse zu dem Gemenge, dem Markstammkohl und dem Amarant wird aus den oben genannten Gründen verzichtet. Am Standort Haus Düsse konnte in der 1. und 2. Anlage nach halbjährigem Kleegras (V 1) mit Mais als Zweitkultur die höchsten Erträge erzielt werden, die Erträge von Sorghum und Sonnenblumen sind etwas geringer, deutlich geringer sind die von Buchweizen. Im Vergleich zum Verzicht auf eine Düngung mit Gärrest (G1) konnten mit der Gärrestapplikation (G2) bei den Zweitkulturen eine Ertragssteigerung von 15-20% erzielt werden (Abb. 29, oben; Abb. 108 im Anhang). Vor dem Hintergrund einer Düngergabe von 180 kg Gesamt-N/ha (Summe aus löslichem und organisch gebundenem Stickstoff) bei Mais, Sorghum und Sonnenblumen und von 150 kg Gesamt-N/ha bei Buchweizen wird die ertragssteigernde Wirkung der Gärreste als recht gering eingestuft. Zwischen den Varianten G1 und G2 bestehen keine signifikanten Differenzen, das Ertragsniveau von Buchweizen ist signifikant niedriger als das von Mais (Tab. 29, 2. Spalte). Entsprechend der einmaligen Prüfung innerhalb der 2. Anlage konnte nur beim Mais mit dem Mehr an flüssigem Gärrest und entsprechend weniger festem Gärrest eine geringfügige Ertragssteigerung herbeigeführt 84

85 Abb. 29: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Tab. 29: Statistik zu Abbildung 29; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag KG; Mais (G1) ab a KG; Mais (G2) a a KG; Sorghum (G1) ac a KG; Sorghum (G2) a a KG; Sonnenblume (G1) ac a KG; Sonnenblume (G2) ab a KG; Buchweizen (G1) c a KG; Buchweizen (G2) bc a Kleegras a a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag 85

86 werden. Nur mit Mais geprüft, konnte auch mit ausschließlich flüssigem Gärrest ein höherer Ertrag erzielt werden als bei der Düngung ausschließlich mit festem Gärrest (Abb. 108 im Anhang). Wie bereits in den Zwischenberichten ausgeführt, ist unter ökologischen Anbaubedingungen der Boden ein großer Konkurrent zur Pflanze um Nährstoffe und die bessere N-Verfügbarkeit aus dem flüssigen Gärrest kann von dem Mais genutzt werden. Die Ergebnisse zum anderthalbjährigen Kleegras sind mit in diese Zeichnung aufgenommen worden. Sie zeigen, dass mit vier Schnitten der gleiche Ertrag erzielt werden kann wie mit Mais, Sorghum und Sonnenblumen, die mit Gärrest gedüngt wurden (Abb. 29 und 108). Wie oben berichtet, ist die Ertragsleistung von Kleegras unter diesen ökologischen Anbaubedingungen etwas höher als unter konventionellen Anbaubedingungen. Wie auch schon im Rahmen der Versuch unter konventionellen Anbaubedingungen aufgezeigt, führen die Unterschiede in der Abbaubarkeit der verschiedenen Biomassen in einer Biogasanlage zu Unterschieden im Methanertrag zwischen den Pflanzenarten. Mais (79%) liefert die höchsten Methanerträge, gefolgt jeweils zu dem vorhergenannten von Sorghum (67%), dann von Sonnenblumen (57%) und zuletzt von Buchweizen (57%; Abb. 29, unten und Abb. 108 im Anhang) mit dem nicht signifikant geringsten Methanertrag (Tab. 29, 3. Spalte). Entsprechend den Erträgen ist das Kleegras dem Mais mit Gärrest aufgrund seiner guten Abbaubarkeit im Methanertrag ebenbürtig. Nach der Ernte der Zweitkulturen im Herbst folgt der Anbau von Winterweizen, der in Variante 1 entweder nicht mit Gärrest gedüngt wurde (G1) oder mit flüssigem Gärrest im Umfang von 150 kg Gesamt-N/ha gedüngt wurde (G2). Hieraus ergeben sich zusammen mit den Varianten von Gärrest zur Vorfrucht insgesamt vier Dünger- bzw. Gärrestvarianten, die in Abb. 30 und Tab. 30 (Statistik) für den Ertrag von Korn und Stroh getrennt (oben) bzw. aggregiert (Mitte) sowie für den Ertrag an Alkohol aus dem Korn (unten) dargestellt sind. In der Tendenz, jedoch nicht signifikant konnte nach Buchweizen ein höherer Weizenertrag erzielt werden als nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum und Sonnenblumen. Eine Ertragssteigerung um rund 70%, die auch statistisch gesichert ist, konnte durch die Gärrestdüngung zum Winterweizen erzielt werden, die Nachwirkung aus der Gärrestdüngung zur Vorfrucht war hingegen äußerst gering, gleiches gilt in Bezug auf den Ertrag an Alkohol aus dem Korn je Hektar (Abb. 30; Tab. 30; Abb. 109 im Anhang). Eine vergleichbar geringe Nachwirkung aus der Gärrestdüngung kann auch aus den Ergebnissen zum Weizen in der Variante 2 entnommen werden (vgl. Abb. 33 und Abb. 112 im Anhang). 86

87 Abb. 30: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) 87

88 Tab. 30: Statistik zu Abbildung 30; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 G1 c G1 G2 ab G2 G1 c G2 G2 ab Sorghum G1 G1 c G1 G2 b G2 G1 c G2 G2 ab Sonnenblumen G1 G1 c G1 G2 ab G2 G1 c G2 G2 ab Buchweizen G1 G1 c G1 G2 ab G2 G1 c G2 G2 a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a b a b a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Die Ergebnisse zum anderthalbjährigen Kleegras (V 2) sind nochmals in Abb. 31 (Abb. 110 im Anhang) und Tab. 31 (Statistik) zusammen mit dem Ertrag des letzten Schnittes aus dem Frühjahr des zweiten Jahres aufgezeigt. Die Ertragsleistung wird im ersten Hauptnutzungsjahr von Schnitt zu Schnitt geringer, erreicht im Frühjahr des Folgejahres das Niveau des zweiten Schnittes im ersten Jahr. In dem Kleegras dominiert zunächst das Gras, mit jedem weiteren Schnitt nimmt der Grasanteil ab und der Kleeanteil zu, dementsprechend sinkt auch der TS-Gehalt im Erntegut, was ein Anwelken des Erntegutes vor der Silierung 88

89 Abb. 31: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Tab. 31: Statistik zu Abbildung 31; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Schnitt TM-Ertrag Methanertrag 1. Schnitt a a 2. Schnitt ab a 3. Schnitt ab a 4. Schnitt b a 5. Schnitt ab a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag erforderlich macht. Der Wert des Kleegrases ist nicht nur in seiner hohen Ertragsleistung und seinem hohen Methanertrag aufgrund hoher Verdaulichkeit der organischen Substanz zu 89

90 Abb. 32: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) suchen, sondern auch in seiner Fähigkeit symbiotisch Stickstoff zu fixieren. Auf der Basis von 30 [27] bzw. 40 kg Nfix je t Klee-TM [28], die zu jedem Schnitt bestimmt wurde, kann für die fünf Schnitte von 372 bzw. 496 kg fixiertem Stickstoff je Hektar ausgegangen werden. Diese N-Menge ist etwas geringer als die N-Menge, die mit den Aufwüchsen vom Feld entzogen und in die Siloanlage bzw. anschließend in die Biogasanlage transportiert werden, sie wird danach via Gärrest wieder den Betriebsflächen zur Düngung nichtlegumer Pflanzen zugeführt. Vor dem Hintergrund der in der Düngeverordnung festgelegte Höchstmenge von 170kg N/ha aus organischen Düngemitteln kann nicht nur die Folgekultur sondern sind auch weitere Fruchtfolgeglieder mit diesen Gärresten zu versorgen. Nach dem letzten Schnitt des anderthalbjährigen Kleegrases (V 2), dem 5. Schnitt (Abb. 31 bzw. Abb. 32), und Umbruch des Kleegrases werden nachfolgend wie in V 1 Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen angebaut. Sie werden mit festen + flüssigen Gärresten mit 50 (25+25; G2), 80 (0+80; G3) bzw. 130 kg Gesamt-N/ha (25+105; G4) gedüngt oder es wird 90

91 Tab. 32: Statistik zu Abbildung 32; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Zweitkultur Gärrest TM-Ertrag Methanertrag Mais G1 ab a G2 ab a G3 ab a G4 a a Sorghum G1 ab a G2 ab a G3 ab a G4 ab a Sonnenblume G1 ab a G2 ab a G3 ab a G4 b a Buchweizen G1 c a G2 c a G3 c a G4 c a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag auf eine Düngung verzichtet (G1). Der Buchweizen erhält 50 (25+25; G2), 50 (0+50; G3) bzw. 100 kg Gesamt-N/ha (25+75; G4). Wie Abb. 32 zu entnehmen ist, ist im Mittel beider Anlagen keine Ertragssteigerung durch die Düngung mit Gärrest zu verzeichnen, in den Einzeljahren sind sowohl geringfügig positive als auch negative Ertragseffekte festzustellen (Abb. 111 im Anhang). Die Applikation nur festen oder nur flüssigen Gärrest im Umfang von 90 bzw. 180 kg Gesamt-N/ha zeigt eine geringfügige Ertragssteigerung durch die hohe N- Menge, die aber wie in den anderen Gärrestvarianten ökonomisch nicht zu rechtfertigen ist. Der Ertragsvorteil von Mais gegenüber Sorghum, Sonnenblumen und insbesondere Buchweizen in V 2 wird auf der Ebene der Methanerträge aufgrund der höheren Verdaulichkeit von Mais noch größer (Abb. 32, unten). Aufgrund der stichprobenartigen Bestimmung der Methanausbeute und der hierauf aufbauenden statistische Auswertung sind aber die Unterschiede im Methanertrag gegenüber den anderen Pflanzenarten statistisch nicht gesichert (Tab. 32; 4. Spalte). Da die Praxis auch weiterhin den Mais bevorzugen wird, sollte die angestrebte Vielfalt in der Fruchtfolge nicht nur durch hohe Erträge realisiert werden, sondern auch die Steigerung der Abbaubarkeit der organischen Masse von Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen ist dringend erforderlich, um der Praxis realisierbare Alternativen zum Mais andienen zu können. 91

92 Abb. 33: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Haus Düsse im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 92

93 Tab. 33: Statistik zu Abbildung 33; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 de G2 ce G3 ce G4 ae Sorghum G1 e G2 de G3 de G4 be Sonnenblumen G1 be G2 ae G3 abcd G4 abcd Buchweizen G1 ae G2 abc G3 ab G4 a Variante*Jahr ist signifikant Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag b b ab a b ab ab a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag Nach der Ernte der Zweitkulturen in V2 wurde im Herbst Winterweizen angebaut, der im Gegensatz zu dem Winterweizen in V1 nicht mit Gärrest gedüngt wurde. Damit werden beim Winterweizen in V2 nur der Vorfruchtwert und die Nährstoffnachwirkung aus der Düngung mit Gärrest zur Vorfrucht geprüft; eine weitere Prüfung der Düngewirkung beim Winterweizen wäre zwar wünschenswert gewesen, konnte aus versuchstechnischen Gründen aber nicht realisiert werden. Wie Abb. 33 mit den Mittelwerten aus beiden Anlagen des Versuches bzw. in Abb. 112 im Anhang mit den Einzelwerten aus beiden Versuchsanlagen zu entnehmen ist, ist der Weizenertrag nach Mais und Sorghum am niedrigsten, während, gemessen am Ertrag an Korn und Stroh, nach Sonnenblumen ein höherer bzw. nach Buchweizen ein deutlich höherer Vorfruchtwert zu verzeichnen ist. Aus den höheren Kornerträgen können bei einer Verwertung zu Ethanol höhere Ethanolerträge abgeleitet werden (Abb. 33 unten), noch positiver ist diese Ertragssteigerung bei einer Verwertung als Konsumgetreide aufgrund 93

94 höherer Marktpreise zu bewerten (Abb. 33 oben und Mitte). Jedoch ist nur der höhere Ertrag nach Buchweizen im Vergleich zu den Vorfrüchten Mais und Sorghum gesichert (Tab. 33). Die Nachwirkung aus der Gärrestdüngung zur Vorfrucht ist geringer als die Unterschiede im Vorfruchtwert und nur zwischen der unterlassenen Düngung mit Gärresten (G1) und der höchsten Gabe von Gärrest mit 130 kg Gesamt-N (G4) signifikant (Tab. 33). Dennoch ist darauf hinzuweisen, dass in der 2. Anlage mit der Applikation von nur festen oder nur flüssigen Gärresten mit Gaben bis zu 180 kg Gesamt-N, d.h. mit 50 kg mehr Stickstoff eine weitere Ertragssteigerung beim Mais verbunden war (Abb. 111 im Anhang) sowie nachfolgend ein um rund 0,5 t TM/ha höherer Kornertrag (Abb. 112 im Anhang). Die ökonomischen Zusatzanalysen gehen in diesem Zusammenhang der Frage nach, ob es nicht sinnvoller ist, das Mehr an Gärrest dem nachfolgenden Winterweizen zu applizieren als der Vorfrucht, da der Marktwert von ökologisch erzeugtem Weizen deutlich höher ist als der von ökologisch erzeugtem Mais. Am Standort Rauischholzhausen war die Ertragsleistung nach halbjährigem Kleegras (V 1; 8 t TM/ha) von Sonnenblumen aufgrund deutlich höherer Erträge in der 2. Anlage (Abb. 113 im Anhang) etwas, aber nicht gesichert (Tab. 34) höher als von Mais und Sorghum sowie insbesondere gegenüber Buchweizen (Abb. 34). Wie am Standort Haus Düsse war nur eine geringe Ertragssteigerung durch die Gärrestapplikation zu verzeichnen, da scheinbar auch hier der Boden ein starker Konkurrent um die Nährstoffe aus dem Gärrest für die Pflanze ist. Bezogen auf den Ertrag an Methan ergibt sich aufgrund der höheren Verdaulichkeit von Mais gegenüber Sonnenblumen ein deutlicher Vorteil für Mais (Abb. 34, unten), der aber nicht gesichert ist (Tab. 34). Hinzuweisen ist auf die gesicherte Wechselwirkung zwischen der Variante und dem Versuchsjahr. In dem nachfolgenden Winterweizen konnte nahezu nach allen vier Vorfrüchten der gleiche Ertrag erzielt werden (Abb. 35). Die deutliche Ertragsdifferenz zwischen ohne Gärrestdüngung zu Winterweizen und mit Gärrestdüngung ist mit 30% geringer als in Haus Düsse (+70%) und nicht statistisch gesichert (Tab. 35). Hingegen ist das Ertragsniveau beim Verzicht auf eine Gärrestgabe in etwa vergleichbar. Weiterhin ist auch am Standort Rauischholzhausen die N-Nachwirkung der Gärrestgabe zur Vorfrucht nur sehr gering (Abb. 35, Mitte; Abb. 114 im Anhang), jedoch in dem Weizen von V2 etwas ausgeprägter (Abb. 117 im Anhang). Aus dem Kornertrag können beim Verzicht auf eine Gärrestgabe rund l Alkohol/ha gewonnen werden, wenn Gärrest zu dem Weizen appliziert wird etwa l Alkohol/ha. Weiterhin kann die anfallende Schlempe verwertet werden sowie ein Teil des Strohs. Diese Optionen werden aus der Sicht der Humusbilanz und der Ökonomie zum späteren Zeitpunkt für alle Standorte betrachtet und dem Verkauf des Weizens als Brotgetreide gegenübergestellt. 94

95 Abb. 34: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Tab. 34: Statistik zu Abbildung 34; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag KG; Mais (G1) ac a KG; Mais (G2) a a KG; Sorghum (G1) ac a KG; Sorghum (G2) ac a KG; Sonnenblume (G1) ab a KG; Sonnenblume (G2) a a KG; Buchweizen (G1) c a KG; Buchweizen (G2) bc a Kleegras a a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag 95

96 Abb. 35: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) 96

97 Tab. 35: Statistik zu Abbildung 35; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 G1 ab G1 G2 ab G2 G1 ab G2 G2 ab Sorghum G1 G1 b G1 G2 ab G2 G1 ab G2 G2 a Sonnenblumen G1 G1 ab G1 G2 ab G2 G1 ab G2 G2 ab Buchweizen G1 G1 ab G1 G2 a G2 G1 ab G2 G2 a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a a a a a Variante*Jahr ist nicht signifikant Am Standort Rauischholzhausen konnte mit vier Schnitten im ersten Hauptnutzungsjahr im Mittel 17 t TM/ha gewonnen werden, mit dem fünften Schnitt zu Beginn des zweiten Jahres rund 5 t TM/ha (Abb. 36; Abb. 115 im Anhang; Tab. 36). Während der erste Schnitt einen sehr hohen Grasanteil hat nimmt mit jedem weiteren Schnitt der Kleeanteil zu und dementsprechend sinkt der TS-Gehalt im Erntegut. Auf der Basis der Kleeanteile in den einzelnen Schnitten und einer Fixierung von 30 [27] bzw. 40 kg N/t Klee-TM [28] kann für diesen Standort eine fixierte N-Menge von 330 bzw. 440 kg N/ha angegeben werden, die gemessen an dem niedrigeren Schätzwert etwas geringer ist als die im Erntegut enthaltene N-Menge. Wie oben bereits erläutert fließt diese N-Menge nach der Passage durch die Biogasanlage mit dem Gärrest wieder den Betriebsflächen zu und ist hier möglichst optimal hinsichtlich Wirksamkeit und Verlustminderung einzusetzen. 97

98 Abb. 36: TM-Ertrag (links) und Methanertrag (rechts) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Tab. 36: Statistik zu Abbildung 36; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Schnitt TM-Ertrag Methanertrag 1. Schnitt a a 2. Schnitt ab a 3. Schnitt bc a 4. Schnitt c a 5. Schnitt bc a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Die Ergebnisse zu den Zweitkulturen nach dem letzten Schnitt des Kleegrases im zweiten Jahr (V 2) sind in Abb. 37 sowie im Anhang Abb. 116 aufgezeigt. An diesem Standort konnten mit Sonnenblumen die höchsten Erträge erzielt werden, gefolgt von Mais und 98

99 Sorghum. Auch der Buchweizen hatte mit rund 8 t TM/ha eine überdurchschnittliche Ertragsleistung. Gleichzeitig ist bei Mais und Sonnenblumen eine Gärrestwirkung zu verzeichnen, die zu Ertragssteigerungen von 15 (Sonnenblume) bis 20% (Mais) führte. Sie sind aber gemessen an N-Aufwendungen von bis zu 130 kg N/ha doch recht gering und deutet auf das Puffervermögen der Böden bezüglich des N-Verbleibs hin. Ebenso ist nur ein geringer Unterschied in der Ertragsleistung von Mais bei der Applikation von ausschließlich festem bzw. ausschließlich flüssigem Gärrest zu verzeichnen (Abb. 116 im Anhang), was die Aussagen zum Puffervermögen des Bodens stützt. Vergleichbare Erkenntnisse hierzu können aus dem nachfolgenden Winterweizen in V 2 gewonnen werden, aus dem ebenfalls eine geringe N-Nachwirkung abzuleiten ist (vgl. Abb. 38 und Abb. 117 im Anhang. Abb. 37: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 99

100 Tab. 37: Statistik zu Abbildung 37; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Zweitkultur Gärrest TM-Ertrag Methanertrag Mais G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Sorghum G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Sonnenblume G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Buchweizen G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Variante*Jahr ist nicht signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Hinzuweisen ist darauf, dass die höhere Ertragsleistung der Sonnenblume noch nicht hoch genug war, um einen zumindest gleichwertigen Methanertrag wie mit Mais zu haben. Dies ist nur gegenüber dem Methanertrag von Sorghum gegeben (Abb. 37, unten). Weiterhin ergab die statistische Auswertung, dass alle Differenzen nicht signifikant voneinander verschieden sind, ebenso ist die Wechselwirkung Variante * Jahr nicht signifikant (Tab. 37). Die Ertrag des Winterweizens ist im Mittel beider Versuchsanlagen mit 8 t TM/ha (Korn + Stroh) am Standort Rauischholzhausen (Abb. 38, Abb. 117 im Anhang) um rund 2 t TM/ha höher als am Standort Haus Düsse. Während der Vorfruchtwert von Mais und Sorghum vergleichbar hoch ist, ist er von Sonnenblumen um 0,5 t TM/ha niedriger, der Vorfruchtwert von Buchweizen um 0,7 t TM/ha höher als der von Mais und Sorghum. Eine geringfügige Ertragssteigerung von 0,5 bis 1 t TM/ha ist auch hier beim Vergleich zwischen dem Verzicht auf eine Gärrestdüngung (G1) und steigenden Gärrestgaben zur Vorfrucht (G2 bis G4) zu verzeichnen. Alle genannten Ertragsdifferenzen sind jedoch nicht signifikant (Tab. 38). Während am Standort Haus Düsse durch die Applikation von ausschließlich festem oder flüssigem Gärrest weitere Ertragssteigerung bei der Vorfrucht Mais als auch beim nachfolgenden Winterweizen bestanden, sind diesbezüglich keine Ertragssteigerung bei Vorund Nachfrucht gegeben (Abb. 116 und 117. Im Anhang). 100

101 Abb. 38: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Rauischholzhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 101

102 Tab. 38: Statistik zu Abbildung 38; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 ab G2 ab G3 ab G4 ab Sorghum G1 ab G2 ab G3 ab G4 ab Sonnenblumen G1 b G2 ab G3 ab G4 ab Buchweizen G1 ab G2 ab G3 a G4 ab Variante*Jahr ist signifikant Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a a a a a Variante*Jahr ist nicht signifikant Auch am Standort Hofdorf konnte mit Mais nach halbjährigem Kleegras der höchste Ertrag erzielt werden, gefolgt mit geringem Abstand Sorghum und Sonnenblumen und mit deutlichem Abstand Buchweizen (Abb. 39; Abb. 118 im Anhang; Tab. 39). Wiederum ist die Ertragssteigerung, die durch die Gärrestdüngung erzielt werden sollte, recht gering und nicht statistisch signifikant (Tab. 39). Hingegen ist die Ertragssteigerung durch die Applikation eines höheren Anteiles flüssiger Gärreste und weniger feste Gärreste an diesem Standort deutlich und bei allen Pflanzenarten zu verzeichnen, ebenso bestand eine klare Ertragsdifferenz zwischen dem Einsatz von nur festem oder nur flüssigem Gärrest (Abb. 118 im Anhang). Ein solches Ergebnis bedarf für eine Beratung aber noch der Bestätigung in weiteren Versuchsjahren. Ist an den anderen Standorten das Kleegras eine ertragreiche Kultur, ist an diesem Standort die Konkurrenz zu den anderen Varianten etwas geringer, da in der 1. Anlage nur drei 102

103 Schnitte realisiert werden konnte und in der 2. Anlage der 4. Schnitt nur eine sehr geringe Ertragsleistung hatte. Ein Grund für dieses geringere Ertragspotenzial an diesem Standort kann jedoch nicht benannt werden (Abb. 39). Abb. 39: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Tab. 39: Statistik zu Abbildung 39; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag KG; Mais (G1) a a KG; Mais (G2) a a KG; Sorghum (G1) a a KG; Sorghum (G2) a a KG; Sonnenblume (G1) a a KG; Sonnenblume (G2) a a KG; Buchweizen (G1) a a KG; Buchweizen (G2) a a Kleegras a a Variante*Jahr ist nicht signifikant für TM-Ertrag aber signifikant für Methanertrag 103

104 Abb. 40: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) 104

105 Tab. 40: Statistik zu Abbildung 40; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 G1 d G1 G2 ad G2 G1 cd G2 G2 ab Sorghum G1 G1 d G1 G2 abc G2 G1 d G2 G2 abc Sonnenblumen G1 G1 d G1 G2 ab G2 G1 cd G2 G2 ab Buchweizen G1 G1 bd G1 G2 a G2 G1 ad G2 G2 a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a a b a b Variante*Jahr ist nicht signifikant für Vorfrucht aber für die Düngung mit Gärrest Entsprechend den anderen Standorten war die Ertragsleistung des Winterweizens nach dem Buchweizen etwas höher als nach Mais, Sorghum und Sonnenblumen. Die Ertragssteigerung durch die Gärrestgabe zu Winterweizen führte an diesem fast zu einer Verdoppelung der Erträge und war hier besonders ausgeprägt, hingegen war die Nachwirkung aus der Gärrestgabe zur Vorfrucht wiederum recht gering (Abb. 40; Abb. 119 im Anhang; Tab. 40). Letzteres ist auch aus den Ergebnissen zum Weizen in der Variante 2 zu entnehmen (Abb. 43, Abb. 122 im Anhang). Wie angeführt, ist an dem Standort Hofdorf beim Kleegras eine Dreischnittnutzung einer Vierschnittnutzung vorzuziehen (Abb. 41). Der Schnitt im folgenden Frühjahr hatte eine 105

106 Abb. 41: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 3. Schnitt in 2008 und 1. bis 4. Schnitt in 2011 Tab. 41: Statistik zu Abbildung 41; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Schnitt TM-Ertrag Methanertrag 1. Schnitt a a 2. Schnitt b a 3. Schnitt b a 4. Schnitt b a 5. Schnitt ab a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag 106

107 Abb. 42: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Tab. 42: Statistik zu Abbildung 42; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Zweitkultur Gärrest TM-Ertrag Methanertrag Mais G1 abc a G2 a a G3 a a G4 a a Sorghum G1 ad a G2 ab a G3 abc a G4 ad a Sonnenblume G1 ad a G2 ad a G3 ad a G4 ad a Buchweizen G1 d a G2 bd a G3 cd a G4 bd a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag 107

108 mittlere Ertragsleistung von nur 4 t TM/ha (Abb. 120 im Anhang), was etwas weniger ist als an den anderen Standorten. Auf der Basis der Kleeerträge kann von einer fixierten N-Menge von 304 (30 kg Nfix je t Klee-TM) bzw. 405 kg N/ha (40 kg Nfix je t Klee-TM) ausgegangen werden, die konservativ geschätzt etwas niedriger ist als die mit dem Aufwuchs entzogene N-Menge. Mit dem höheren Wert geschätzt übertrifft die N-Fixierung den N-Entzug von durchschnittlich 376 kg N/ha. Abb. 43: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Hofdorf im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 108

109 Tab. 43: Statistik zu Abbildung 43; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 a G2 a G3 a G4 a Sorghum G1 a G2 a G3 a G4 a Sonnenblumen G1 a G2 a G3 a G4 a Buchweizen G1 a G2 a G3 a G4 a Variante*Jahr ist signifikant Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a a ab ab b Variante*Jahr ist nicht signifikant Vergleichbar den anderen Standorten konnte nach dem anderthalbjährigen Kleegras (V 2) mit Mais die beste Ertragsleistung realisiert werden, aber auch mit Sorghum und Sonnenblumen sind hohe Erträge zu erzielen, die Ertragsleistung von Buchweizen ist aber nur halb so hoch. Entsprechend den Unterschieden in der Verdaulichkeit ist mit Mais der höchste Gasertrag zu erzielen, diese geringere Verdaulichkeit bei den anderen Kulturen zu kompensieren würde deutliche Mehrerträge erfordern (Abb. 42; Abb. 121 im Anhang; Tab. 42). Mit dem Gärrest konnte maßgeblich nur bei Mais eine geringe Ertragssteigerung erzielt werden. Warum in der Variante G 3 niedrigere Erträge erzielt wurden als in den Varianten G 2 und G 4, ist nicht erklärbar. Ebenso sind die hohen Erträge insbesondere beim Einsatz von nur festem Gärrest, aber auch von nur flüssigem Gärrest, nicht zu erklären, die bezüglich ihrer Steigerung in der Gärrestmenge mit den Varianten G 3 und G 4 zu Mais verglichen werden können. Hier bedarf es weiterer Prüfungen (Abb. 121 im Anhang). 109

110 Während bei den Vorfrüchten Mais, Sorghum usw. in V2 eine vergleichbare Ertragsleistung wie an den anderen Standorten gegeben war, war im nachfolgenden Winterweizen in Hofdorf (Abb. 43) in beiden Versuchsanlagen (Abb. 122 im Anhang) die Ertragsleistung mit unter 4 t TM/ha (Korn + Stroh) nur etwa halb so hoch wie an den Standorten Haus Düsse und Rauischholzhausen. Eine Erklärung für diese geringe Ertragsleistung kann aber nicht gegeben werden. Vergleichbar den Ergebnissen am Standort Haus Düsse war der Vorfruchtwert von Mais und Sorghum gleich hoch, der von Sonnenblumen um 0,5 t TM/ha höher und der von Buchweizen um rund 1 t TM/ha höher. Diese Differenzen sind aber nicht signifikant (Tab. 43). Die Nachwirkung beim Winterweizen aus der Düngung zu den Vorfrüchten ist mit bis zu 0,5 t TM/ha gegenüber dem Verzicht auf eine Gärrestgabe (G1, Abb. 43) gering und nur zwischen G1 und G4 gesichert (Tab. 43). Eine weitere Ertragssteigerung um insgesamt 1 t TM/ha war nur nach der hohen Gabe von flüssigem Gärrest (L G2) zu Mais zu verzeichnen (Abb. 122). Ob an diesem Standort mit einer Düngung des Weizens in V2 eine deutliche Ertragssteigerung zu erzielen wäre, ist noch zu prüfen; die Verdoppelung des Ertrages des Winterweizens nach der Gärrestapplikation in V1 (Abb. 40) lässt dies vermuten. Vor dem Hintergrund deutlicher Unterschiede in den Marktpreisen von ökologisch erzeugten Produkten hat die gezielte Verteilung der Gärreste mit dem aus der N-Fixierung gewonnen Stickstoff eine große ökonomische Bedeutung. Am Standort Witzenhausen konnten wiederum mit Mais nach halbjährigen Kleegras (V 1) der höchste Ertrag erzielt werden, gefolgt von Sonnenblumen mit einem fast gleich hohen Ertrag, während Sorghum und Buchweizen ein geringeres aber nahezu gleichhohes Ertragsniveau haben. In Verbindung mit den Unterschieden in der Verdaulichkeit ergibt sich wiederum eine klare Präferenz für den Mais mit dem höchsten Methanertrag (Abb. 44; Abb. 123 im Anhang; Tab. 44). Die Ertragssteigerung, die mit dem Gärrest erzielt werden konnte ist hier ebenfalls recht gering und vornehmlich bei Mais, aber auch bei den Sonnenblumen zu verzeichnen. Auch hier ist fast nur beim Mais eine weitere Ertragssteigerung durch die höheren Anteil an flüssigem Gärrest zu Lasten des Anteils an festem Gärrest zu verzeichnen, ebenso zeigt die Ertragssteigerung beim Einsatz von flüssigem im Vergleich zu festem Gärrest, dass der Gärrest mit einem höheren Anteil an wasserlöslichen Stickstoff zu weiteren Ertragssteigerungen führt (Abb. 123 im Anhang). Hervorzuheben ist weiterhin, dass mit den vier Schnitten beim Kleegras (V 2) im ersten Hauptnutzungsjahr der höchste Ertrag im Vergleich zu den Varianten mit halbjährigem Kleegras erzielt werden konnte. Dementsprechend resultierte hieraus verbunden mit der hohen Verdaulichkeit dieser Biomasse auch der höchste Methanertrag (Abb. 44; Abb. 123 im Anhang). Im nachfolgenden Winterweizen war die Ertragsleistung nach Buchweizen wiederum am höchsten, aber auch nach Sorghum war der Ertrag des Weizens mit Korn und Stroh etwas höher als nach Mais und Sonnenblumen (Abb. 45; Tab. 45). Während die Gärrestdüngung zur Vorfrucht auch hier im Mittel der Vorfrüchte nur zu einer sehr geringen Ertragssteigerung führte, ist sie durch die Gärrestdüngung zum Weizen sehr hoch und kann mit durchschnittlich 50% beziffert werden. Das Fehlen einer Vorfruchtwirkung kann auch dann beim Weizen festgestellt werden, wenn die Vorfrucht einen höheren Anteil flüssiger Gärreste erhält (Abb. 124 im Anhang). Ebenso ist auch bei dem Weizen in Variante 2 nahezu keine Ertragssteigerung nach der Gärrestapplikation zur Vorfrucht im Vergleich zum Verzicht auf eine Gärrestdüngung zu verzeichnen (Abb. 48; Abb. 127 im Anhang). 110

111 Abb. 44: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) Tab. 44: Statistik zu Abbildung 44; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag KG; Mais (G1) ab a KG; Mais (G2) ab a KG; Sorghum (G1) b a KG; Sorghum (G2) b a KG; Sonnenblume (G1) ab a KG; Sonnenblume (G2) ab a KG; Buchweizen (G1) b a KG; Buchweizen (G2) b a Kleegras a a Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag 111

112 Abb. 45: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) 112

113 Tab. 45: Statistik zu Abbildung 45; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 G1 f G1 G2 af G2 G1 def G2 G2 abcd Sorghum G1 G1 ef G1 G2 abcd G2 G1 cef G2 G2 ac Sonnenblumen G1 G1 ef G1 G2 ae G2 G1 f G2 G2 af Buchweizen G1 G1 cef G1 G2 a G2 G1 bef G2 G2 abc Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag Vorfrucht TM-Ertrag Mais a Sorghum a Sonnenblumen a Buchweizen a Gärrest G1 G1 b G1 G2 a G2 G1 ab G2 G2 ab Variante*Jahr ist nicht signifikant für Vorfrucht, aber für die Gärrestvarianten Mit dem anderthalbjährigen Kleegras konnten mit fünf Schnitten fast 22 t TM/ha erzielt werden (Abb. 46, links; Tab. 46). Auf der Basis der ermittelten Kleeanteile und dem daraus abgeleiteten Kleeertrag kann hier von einer fixierten N-Menge von 321 (30 kg Nfix je t Klee- TM) bzw. 426 kg N/ha (40 kg Nfix je t Klee-TM) ausgegangen werden. Ihr steht ein N-Entzug mit dem Erntegut von 470 kg N/ha gegenüber und ist damit höher als die fixierte N-Menge. Nach dem letzten Schnitt des Kleegrases im Mai des zweiten Nutzungsjahres und Umbruch der Flächen kann wiederum mit Mais der höchste Ertrag erzielt werden, an zweiter Stelle steht die Ertragsleistung von Sonnenblumen, gefolgt von Sorghum und Buchweizen (Abb. 47; Abb. 126 im Anhang; Tab. 47). Die Düngung mit Gärrest führte wie am Standort Rauischholzhausen sowohl beim Mais als auch bei den Sonnenblumen zu einer Ertragssteigerung, bei Sorghum und Buchweizen nur in der 1. Anlage. Nur die Düngung mit der hohen Menge an flüssigem Gärrest hatte eine Ertragssteigerung zur Folge (Abb. 126 im Anhang). Damit ergibt sich für die Variante 2 auch an diesem Standort, dass gemessen an 113

114 den Methanerträgen der Mais die ertragreichste Pflanzenart ist, die Ertragssteigerung im Vergleich zu Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen kann mit 50% und mehr beziffert werden (Abb. 47; Tab. 47). Abb. 46: TM-Ertrag (links) und Methanertrag (rechts) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Tab. 46: Statistik zu Abbildung 46; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Schnitt TM-Ertrag Methanertrag 1. Schnitt a a 2. Schnitt a a 3. Schnitt a a 4. Schnitt a a 5. Schnitt a a Variante*Jahr ist nicht signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag 114

115 Abb. 47: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Tab. 47: Statistik zu Abbildung 47; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Zweitkultur Gärrest TM-Ertrag Methanertrag Mais G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Sorghum G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Sonnenblume G1 a a G2 a a G3 a a G4 a a Buchweizen G1 a a G2 a a G3 ab a G4 ab a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag 115

116 Abb. 48: TM-Ertrag (oben und Mitte) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 am Standort Witzenhausen im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Mit durchschnittlich 5,5 t TM/ha (Korn + Stroh) ist das Ertragsniveau des Winterweizens in V2 höher (Abb. 48, Abb. 127 im Anhang) als am Standort Hofdorf, jedoch deutlich geringer als an den Standorten Haus Düsse und Rauischholzhausen. Die witterungsbedingt recht späte Aussaat des Winterweizens in der 1. Anlage sowie der lange Winter 2012/

117 (Abb. 17) mit deutlichen Pflanzenverlusten im Frühjahr 2013 können zum Teil dieses geringe Ertragsniveau erklären. Tab. 48: Statistik zu Abbildung 48; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 b G2 b G3 b G4 ab Sorghum G1 b G2 b G3 ab G4 ab Sonnenblumen G1 ab G2 ab G3 ab G4 ab Buchweizen G1 ab G2 ab G3 ab G4 a Variante*Jahr ist signifikant Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a b ab ab b Variante*Jahr ist nicht signifikant Die vorfruchtbedingten Ertragsunterschiede im Weizenertrag mit maximal 1,1 t TM/ha (Vorfrucht Mais versus Vorfrucht Buchweizen) sind größer als die Ertragsunterschiede, die auf der Gärrestdüngung zur Vorfrucht beruhen (0,4 t TM/ha G1 versus G4; Abb. 48). Alle Ertragsunterschiede sind jedoch nicht statistisch gesichert (Tab. 48). Obwohl mit der Applikation von nur flüssigem Gärrest im Umfang von 180 kg Gesamt-N/ha ein deutlicher Ertragsfortschritt beim Mais zu verzeichnen ist (Abb. 126 im Anhang), war beim nachfolgenden Weizen der Ertrag nicht höher als in den anderen geprüften Varianten nach Mais (Abb. 127 im Anhang). 117

118 Vergleich über alle Standorte und zwischen den Anbausystemen Nach der Darstellung der Ergebnisse, die mittels ÖKOVERS an den einzelnen Standorten gewonnen wurden, werden nachfolgend die Ergebnisse im Mittel aller Jahre und Standorte aufgezeigt. Aus Abb. 49 und Tab. 49 ist zu entnehmen, dass mit Mais der höchste Feld- und Methanertrag zu erzielen ist. Etwa gleichwertig folgen danach auf der Ebene des Methanertrages Sorghum und Sonnenblumen. Während der Feldertrag von Sonnenblumen höher ist als der von Sorghum, wird dieser Nachteil durch eine höhere Abbaubarkeit der Biomasse (67%) im Vergleich zu Sonnenblumen (57%) wieder wettgemacht. Der Buchweizen ist aus der Sicht des Feld- und Methanertrages den anderen Arten klar unterlegen, sollte aber als Bienenweide mit in einen Betrieb integriert werden. Hinzuweisen ist aus der statistischen Analyse darauf, dass alle zwei- und dreifachen Wechselwirkungen für den Feld- und Methanertrag signifikant sind. Damit ergibt sich für die Versuchstätigkeit, mittels weiterer Versuche an mehreren Orten mehr Sicherheit für die Beratung zu gewinnen. Wie aus den Ergebnissen von den einzelnen Standorten entnommen werden kann, sind aber keine gegenläufigen Tendenzen im Ergebnis zwischen den Jahren als auch zwischen den Orten vorhanden, die keine generalisierte Aussagen zulassen würden. Es ist vielmehr immer ein ähnliches Ergebnis gefunden worden, das erste Empfehlungen erlaubt. Abb. 49: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2) 118

119 Tab. 49: Statistik zu Abbildung 49; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag KG; Mais (G1) ac a KG; Mais (G2) ab a KG; Sorghum (G1) cd a KG; Sorghum (G2) ac a KG; Sonnenblume (G1) bc a KG; Sonnenblume (G2) ac a KG; Buchweizen (G1) e a KG; Buchweizen (G2) de a Kleegras a a Variante*Standort ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag Variante*Standort*Jahr ist signifikant (p<0.0001) für TM-Ertrag und Methanertrag Abb. 50: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 2. Anlage (2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2), Gärrest neue Menge (G 21) sowie Mais mit ausschließlich festem (G S) und flüssigem Gärrest gedüngt (G L) 119

120 Tab. 50: Statistik zu Abbildung 50; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Zweitkultur Gärrest TM-Ertrag Methanertrag Mais G1 bd a G2 bc a G21 b a Sorghum G1 cdf a G2 acde a G21 bc a Sonnenblume G1 cdf a G2 bde a G21 bc a Buchweizen G1 f a G2 ef a G21 df a Mais GS bd a GL ab a Kleegras bc a Variante*Standort ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Neben der Vorzüglichkeit von Mais kann aus den Versuchen auch mitgeteilt werden, dass die Düngung mit Gärresten nur zu einer recht geringen Ertragssteigerung führt, die beim Mais am deutlichsten ist. Vor dem Hintergrund der gewählten Anteile von festem und flüssigem Gärrest zu den Zweitkulturen und ihrer unzureichend ertragsfördernden Wirkung wurden in der 2. Anlage parallel hierzu die Zweitkulturen mit mehr flüssigem und weniger festem Gärrest gedüngt. Diese Verschiebung des Verhältnisses von festen zu flüssigen Gärresten zu Gunsten des flüssigen Gärrestes (von 42 und 58% zu 17 und 83%) führte aber nur zu einer geringen weiteren Ertragssteigerung (Abb. 50). Dieses Ergebnis weist darauf hin, dass der Boden ein starker Konkurrent zur Pflanze um die mit dem Gärrest angebotenen Nährstoffe ist, denn mit dieser dargebotenen N-Menge hätte unter Berücksichtigung nur des wasserlöslichen Anteils dieser Stickstoffmenge von (Mais, Sorghum, Sonnenblume) bzw kg N/ha (Buchweizen) im Gärrest eine Ertragssteigerung von mindestens 6 bzw. 4 t TM/ha (unterstellt: 1,2-1,4% N in der TM) verbunden sein müssen. Diese erwartete Ertragssteigerung wurde aber nur zu etwa 50% realisiert und unterstreicht damit diese Konkurrenzsituation. Ihr durch eine weitere Steigerung der Gärrestgaben zu begegnen, ist aus der Sicht der Düngeverordnung aber nicht möglich. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass auf den Flächen durch den vorangegangenen Anbau nichtlegumer Pflanzen eine geringere N-Nachlieferung zu erwarten ist, die mit dem halbjährigen Kleegrasanbau nur unzureichend verbessert werden kann. Wie Abb. 51, in der die Kleegraserträge, die N-Menge im Kleegras und die geschätzte Menge an fixiertem Stickstoff beim halbjährigen Kleegras aufgezeigt sind, zu entnehmen ist, können zwar mit dem ersten Schnitt des Kleegrases hohe Erträge erzielt werden. Der geringe Kleeanteil zu Beginn der 120

121 Nutzung hat aber nur eine geringe Menge an fixiertem Stickstoff zur Folge. Daher muss die ökonomische Betrachtung zeigen, ob es sinnvoller ist, in die Fruchtfolge nur das halbjährige Abb. 51: TM-Ertrag beim halbjährigen Kleegras (1 Schnitt), N-Menge im Kleegras und geschätzte fixierte N-Menge auf der Basis von 30 bzw. 40 kg N/ t Klee-TM im Kleegras an den fünf Standorten der 1. Anlage in den Jahren 2008 (oben) und an den vier Standorten der 2. Anlage in den Jahren 2011 (unten) Abb. 52: N-Menge im oberirdischen Aufwuchs von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V1 im Mittel der beiden Versuchsanlagen und im Mittel der 121

122 Standorte Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen; eingefügt die applizierte N-Menge mit den Gärresten Kleegras oder lieber das anderthalbjährige Kleegras mit einer höheren Fixierleistung (vgl. Abb. 54) aufzunehmen. Sie wird den Vergleich zwischen der Verwertung des Weizens als Brotgetreide, als Getreide zur Ethanolherstellung oder der energetischen Verwertung mit den in Abb. 53 und 59 zusammengestellten Ergebnissen einschließen. In Ergänzung zu den Ergebnissen zum TM-Ertrag (Abb. 50) sind in Abb. 52 die Ergebnisse zur Menge an Stickstoff im oberirdischen Aufwuchs der Zweitkulturen nach halbjährigem Kleegras aufgezeigt und in sie die Mengen an Stickstoff eingefügt, die mit dem Gärrest zu den Zweitkulturen ausgebracht wurde. Ihr ist zu entnehmen, dass aller Stickstoff in der Pflanze der Variante G1 (ohne Gärrest) aus dem Boden stammt, währen in der Variante mit Gärrestdüngung (G2) mehr Stickstoff gedüngt wurde als mit dem Aufwuchs entzogen. Damit steht rein rechnerisch ein Teil der gedüngten Nährstoffe in G2 der Folgefrucht zu Verfügung. Der auf die Zweitkulturen folgende Winterweizen hatte nach Buchweizen mit 7,5 t TM/ha einen um rund 1 t TM/ha signifikant höheren Gesamtertrag als nach Mais, Sorghum und Sonnenblumen. Dies ist allgemein, gemessen an konventionellen Anbaubedingungen, ein sehr niedriger Ertrag. Durch die Düngung mit 150 kg Gesamt-N/ha in Form von flüssigem Gärrest konnte der Gesamtertrag signifikant um fast 50% gesteigert werden, während die Gärrestgabe zur Vorfrucht nur zu einer ganz geringen Ertragssteigerung führte (Abb. 53; Tab. 51). Dieser Sachverhalt verwundert, da einerseits in G1 alle Nährstoffe für die Zweitkultur und den nachfolgenden Winterweizen aus dem Nährstoffvorrat des Bodens entnommen werden, andererseits in G2 ein Überhang an Nährstoffen aus der Düngung der Zweitkultur auch nicht vom nachfolgenden Winterweizen genutzt wird bzw. genutzt werden kann. Dies unterstreicht das Puffervermögen des Bodens sowie die Konkurrenz zwischen Boden und Pflanze um die Nährstoffe, was scheinbar nur schwer zu beeinflussen ist. Aus der Sicht der Düngeverordnung ist eine etwas höhere Gärrestgabe (max. 170 kg N/ha) möglich, sie wird aber vermutlich nur noch zu einer geringen Steigerung im Kornertrag führen. Denn in diesem Zusammenhang weist das Korn:Stroh-Verhältnis aus, dass die höheren Erträge nach Buchweizen und mit Gärrestdüngung mit einem etwas höheren Strohanteil und der entsprechenden N-Menge im Stroh verbunden sind (Abb. 53, unten). Wird anstatt einer halbjährigen Nutzung (V 1) das Kleegras anderthalbjährig genutzt (V 2), kann im ersten Hauptnutzungsjahr mit meist vier Schnitten im Mittel der Jahre und für die vier Standorte ein Feldertrag von über 16 t TM/ha erzielt werden, aus dem nach Abzug von 12% Silierverlusten ein Methanertrag von rund 5.000m³ abgeleitet werden kann. Für das Kleegras wurde im Versuch in der Regel ein früher Schnitttermin gewählt. Mit ihm ist eine höhere Verdaulichkeit der organischen Substanz in der Biogasanlage verbunden. Ein Hinauszögern des Schnitttermins, um möglicherweise mit nur drei Schnitten gleiche Erträge zu erzielen und Erntekosten zu sparen, ist jedoch mit einer geringeren Verdaulichkeit der Biomasse und dem Risiko erhöhter Werbungsverluste durch Lager verbunden. Die von [34] ermittelte Verdaulichkeit für den 1. Schnitt früh (84%) bzw. spät (71%) und die der Folgeschnitte früh (74%) bzw. spät (63%) von Kleegras sollen diesen Sachverhalt verdeutlichen. Den Erntetermin hinauszuzögern, um einen höheren TS-Gehalt im Erntegut zu erzielen, der eine Ernte aus dem Stand und damit eine Silierung ohne Anwelken erlaubt, 122

123 ist, gemessen an den ermittelten TS-Gehalten zur Ernte des Kleegrases, auch nicht realistisch. Dennoch sollte die Flexibilität im Erntetermin genutzt werden, um in Schönwetterperioden ein rasches Anwelken, eine verlustarme Bergung mit möglichst geringen Schäden an der Kleegrasnarbe für einen raschen Wideraustrieb zu realisieren. Abb. 53: TM-Ertrag (1. und 2. oben) von Winterweizen (Korn + Stroh), Alkoholertrag aus dem Korn des Weizens (Mitte) und Korn:Stroh-Verhältnis des Weizens (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), 123

124 ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Tab. 51: Statistik zu Abbildung 53 (oben und Mitte); Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 G1 c G1 G2 ab G2 G1 c G2 G2 a Sorghum G1 G1 c G1 G2 a G2 G1 c G2 G2 a Sonnenblumen G1 G1 c G1 G2 a G2 G1 c G2 G2 a Buchweizen G1 G1 c G1 G2 a G2 G1 bc G2 G2 a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag b b b a TM-Ertrag b a b a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag 124

125 Abb. 54: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008/2009 und 2011/2012) und Summe im Mittel von 1. bis 4. Schnitt Tab. 52: Statistik zu Abbildung 54; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Variante TM-Ertrag Methanertrag 1. Schnitt a a 2. Schnitt ab b 3. Schnitt b b 4. Schnitt b b 5. Schnitt ab ab Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag Wie Abb. 54, in der die Erträge an Kleegras, die N-Menge im Erntegut sowie die geschätzte Menge an fixiertem Stickstoff für die Standorte und beiden Anlagen des anderthalbjährigen Kleegrases zusammengestellt sind, entnommen werden kann, sind im Vergleich zum ersten Schnitt (Abb. 51) bezogen auf die N-Menge im Erntegut mit deutlich höheren Anteilen an fixiertem Stickstoff zu rechnen. Dies beruht darauf, dass mit fortschreitender Nutzung zu 125

126 Abb. 55: TM-Ertrag beim anderthalbjährigen Kleegras mit bis zu 5 Schnitten, N-Menge im Kleegras und geschätzte fixierte N-Menge auf der Basis von 30 bzw. 40 kg N/ t Klee-TM im Kleegras an den fünf Standorten der 1. Anlage in den Jahren 2008/2009 (oben) und an den vier Standorten der 2. Anlage in den Jahren 2011/2012 (unten) Lasten des Grasanteiles der Kleeanteil im Kleegras zunimmt und damit auch die fixierte N- Menge. Konservativ geschätzt mit 30 kg Nfix je t Klee-TM [27] kann auf allen Standorten außer in Sögel mit einer fixierten N-Menge von rund 300 kg N/ha gerechnet werden, mit der gemäß der Vorgabe laut Düngeverordnung (170 kg N/ha*a) fast zwei Hektar mit nichtlegumen Pflanzen mit Stickstoff versorgt werden können. Damit ist das Kleegras nicht nur aus der Sicht der Ertragsleistung und des Methanertrages ein interessantes Fruchtfolgeglied, sondern auch aus der Sicht der symbiotischen N-Fixierung (Abb. 55). Diese Kenngröße wird neben dem Methanertrag mit in die ökonomische Analyse aufgenommen, um auch diesen Aspekt im Rahmen der Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den anderen Pflanzenarten berücksichtigen zu können, was später noch dargestellt wird. 126

127 Abb. 56: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Entsprechend nahezu gleichgerichteter Ergebnisse an den vier Versuchsstandorten kann mit Mais nach anderthalbjährigem Kleegras (V 2) der höchste Flächen- und Methanertrag erzielt werden. Der Anbau von Sorghum und Sonnenblumen führte zu einem rund 2 t TM/ha geringeren Flächenertrag, der Anbau von Buchweizen einen um rund 6 t TM/ha geringeren Ertrag (Abb. 56; Tab. 53). Die Gärrestdüngung führte maßgeblich bei Mais und Sonnenblumen zu einer geringfügigen Ertragssteigerung. Alle Unterschiede sind jedoch nicht gesichert (Tab. 53). Vor dem Hintergrund des hohen Inputs an Gärresten ist diese Ertragssteigerung zu gering, um wirtschaftlich gerechtfertigt zu sein. Es ist vielmehr zu prüfen, ob diese Gärreste nicht an einer anderen Stelle in einer Fruchtfolge ausgebracht werden sollten, um bei anderen Früchten höhere Ertragssteigerungen zu erzielen. Zwar wurde dies in den vorliegenden Versuchen nicht geprüft, jedoch wird es als wahrscheinlich 127

128 Tab. 53: Statistik zu Abbildung 56; Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Zweitkultur Gärrest TM-Ertrag Methanertrag Mais G1 ab a G2 ab a G3 a a G4 a a Sorghum G1 ab a G2 ab a G3 ab a G4 ab a Sonnenblume G1 ab a G2 ab a G3 b a G4 ab a Buchweizen G1 b a G2 ab a G3 ab a G4 ab a Variante*Jahr ist signifikant für TM-Ertrag und Methanertrag angesehen, dass in dem nachfolgenden Winterweizen, der nicht mit Gärrest gedüngt wurde (Abb. 59; Abb. 127 im Anhang), mit diesen Gärresten eine deutliche Ertragssteigerung erzielt werden kann, die bei den hohen Preisen für ökologisch erzeugten Weizen zu höheren Deckungsbeiträgen führt als in der Erzeugung von Energiepflanzen. Entsprechende Modellrechnungen hierzu sind noch durchzuführen. Wie in Abb. 56 dargestellt, können mit Mais nicht nur die höchsten Felderträge, sondern auch die höchsten Methanerträge erzielt werden. Aufgrund der deutlich geringeren Verdaulichkeit (VQ) der organischen Substanz sind, gleiches Ertragsniveau unterstellt, die realisierbaren Methanerträge bei Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen deutlich, jedoch nicht signifikant niedriger als bei Mais (Tab. 53). Um mit z. B. Sonnenblumen (VQ 57%) den gleichen Methanertrag zu erzielen wie mit Mais (VQ 79%), müsste zum Ausgleich des Unterschiedes in der Verdaulichkeit der Feldertrag von Sonnenblumen um 33% höher sein als der Feldertrag von Mais. Eine Steigerung des Feldertrages in diesem Umfang wird jedoch nur schwer zu realisieren sein. Entsprechend Abb. 57, in der beispielhaft der Feldertrag (oben links), der Methanertrag (oben rechts), die Menge an Gärrest aus der Sicht der Humusbilanz (Trockenmasse; unten links) und von Lager und Transport (Frischmasse; unten rechts) aus Variante 2 dargestellt ist, verdeutlicht werden soll, ist aus der Sicht der Humusbilanz eine geringe Verdaulichkeit der organischen Masse positiv, aus der Sicht von Lagerung und Transport sehr negativ zu bewerten. Die zuvor genannte Ertragssteigerung bei Sonnenblumen von 33% müsste aber noch deutlich größer sein, um einen vergleichbaren Deckungsbeitrag wie bei Mais zu erzielen, da mit einem höheren Ertrag höhere Ernte-, Transport- und Lagerkosten für das Erntegut sowie höhere Lager- und Transportkosten für den Gärrest verbunden sind. 128

129 Abb. 57: TM-Ertrag (oben links), Methanertrag (oben rechts), Menge an Trockenmasse im Gärrest (unten links) und Menge an Gärrest-Frischmasse (unten rechts) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) Hieraus folgt, dass eine Förderung der Artenvielfalt in der Fruchtfolge nicht nur durch ertragreichere Anbaukonzepte wie z. B. eine Zweikulturnutzung herbeigeführt werden sollte, sondern vornehmlich auch durch eine Steigerung der Verdaulichkeit bei den Pflanzenarten, die diesbezüglich dem Mais deutlich unterlegen sind. Zwar mindert eine höhere Verdaulichkeit den Rückfluss an organischer Substanz für den Humusersatz, eine Einbeziehung anderer Pflanzenarten, die während ihres Anbaus den Humushaushalt in geringerem Umfang in Anspruch nehmen als Mais, stellt per se schon ein positives Moment zur Realisierung ausgeglichener Humusbilanzen dar. Diesbezüglich sind Sonnenblumen und Getreide als schwächere Humuszehrer und insbesondere das Kleegras als Humusmehrer zu nennen. Dieser Aspekt sollte auch in irgendeiner Form in eine ökonomische Analyse Eingang finden, um die wahren Kosten und Leistungen von Fruchtfolgegliedern zu erfassen, was nach der Einbeziehung der N-Fixierung von Kleegras in die ökonomische Analyse im zweiten Schritt zu realisieren ist. Vor diesem Hintergrund ist auch der Vergleich zwischen den Versuchen unter ökologischen Anbaubedingungen (ÖKOVERS) und konventionellen Anbaubedingungen (KORB) zu führen, der in Abb. 58 für die 1. (oben) und 2. Anlage (unten) von ÖKOVERS in Verbindung mit KORB dargestellt ist. Aus der Sicht der Felderträge ist zwar die Variante 2 mit dem 129

130 Abb. 58: TM-Ertrag in der Variante 1 (links) und der Variante 2 im Versuch ÖKOVERS (Mitte) im Vergleich zu Winterroggen gefolgt von verschiedenen Zweitkulturen im Versuch KORB im Mittel von vier Standorten in der 1. Anlage (oben) in der 2. Anlage von ÖKOVERS (unten) anderthalbjährigen Kleegras und besonders die Variante 1 mit dem halbjährigen Kleegras einer Zweikulturnutzung unter den konventionellen Anbaubedingungen deutlich unterlegen. Die Einbeziehung der Aspekte N-Fixierung, Bodenruhe und Gewinnung von Gärrest, der nicht nur für die Folgefrüchte, sondern auch noch für die Düngung weitere Fruchtfolgeglieder ausreicht, bedarf noch der ökonomischen Analyse, um die Praxis von der Vorzüglichkeit einer Biogasbereitung aus Kleegras im Vergleich zum üblichen Mulchen zu überzeugen. 130

131 Abb. 59: TM-Ertrag (1. und 2. oben) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (Mitte) und Korn:Stroh-Verhältnis (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2010 und 2013); gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zum Winterweizen; Gärrestvarianten zur Vorfrucht: ohne Gärrest (G1), mit geringer Gärrestmenge (G2), mit mittlerer Gärrestmenge (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4) 131

132 Tab. 54: Statistik zu Abbildung 59 (oben); Varianten mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% nicht signifikant Vorfrucht Gärrest TM-Ertrag Mais G1 ef G2 df G3 cf G4 bf Sorghum G1 f G2 df G3 af G4 bf Sonnenblumen G1 df G2 bf G3 bf G4 abcd Buchweizen G1 abcde G2 abc G3 ab G4 b Variante*Jahr ist signifikant Vorfrucht Mais Sorghum Sonnenblumen Buchweizen Gärrest G1 G1 G1 G2 G2 G1 G2 G2 TM-Ertrag a a a a TM-Ertrag b ab a a Aufgrund an allen Standorten gleichgerichteter Ergebnisse beim Winterweizen in V2 ist die Ertragsleistung des Weizens (Korn + Stroh) nach Mais und Sorghum mit 5,8 t TM/ha gleich hoch. Der Weizenertrag nach Sonnenblumen beträgt im Mittel der beiden Anlagen und der vier Standorte 6 t TM/ha, nach Buchweizen 6,7 t TM/ha (Abb. 59), diese Ertragsunterschied nach den vier Vorfrüchten sind aber nicht statistisch gesichert (Tab. 54). Statistisch gesichert ist hingegen der Ertragsunterschied beim Winterweizen zwischen der Variante ohne Gärrest zur Vorfrucht und den beiden Varianten G3 und G4 mit Gesamt-N-Mengen von 80 bzw. 130 kg N/ha (Mais, Sorghum, Sonnenblume) sowie 50 bzw. 100 kg N/ha zu Buchweizen (Abb. 59, Tab. 54). In Bezug auf den Vorfruchtwert der Kulturen und der vereinfachten N-Bilanz zwischen dem Stickstoff im Aufwuchs der Zweitkulturen und der applizierten Gärrestmenge zu diesen 132

133 Abb. 60: N-Menge im Aufwuchs von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V2 im Mittel der 1. und 2. Anlage und im Mittel der Standorte Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf, Witzenhausen; eingefügt die mit den Gärresten applizierte N-Menge Zweitkulturen ist zur Interpretation der N-versorgung des nachfolgenden Winterweizens Abb. 60 Folgendes zu entnehmen. In den Varianten G1 (ohne Gärrest) sowie G2 (niedrige) und G3 (mittlere Gärrestmenge) ist die Stickstoffmenge im Aufwuchs höher als die mit den Gärresten applizierte N-Menge bzw. der Verzicht auf eine Düngung mit Gärrest. Nur in der Variante G4 entspricht die N-Menge im Gärrest der N-Menge im Aufwuchs der Zweitkultur. Hieraus wird deutlich, dass die N-Versorgung des Winterweizens in V2 ausschließlich aus dem N-Vorrat des Bodens erfolgt ist sowie aus dem N-Eintrag aus der Atmosphäre. Zu dieser Ausschöpfung des Bodenvorrates durch den Winterweizen kommt im unterschiedlichen Maße auch noch die Ausschöpfung durch die Vorfrüchte, insbesondere in der Variante G1. Dies unterstreicht einerseits das Nährstoff-Puffervermögen des Bodens, andererseits den Aspekt, dass für eine dauerhafte Fruchtbarkeit des Bodens diese Nährstoffausschöpfung innerhalb einer Fruchtfolge in der Folgezeit wieder auszugleichen ist. 4. Ökologische Bewertung Vor dem Hintergrund, dass eine umfangreiche ökologische Bewertung der Versuche in Teilprojekt 5 (vormals TP 6) seitens des ZALF durchgeführt wird, wird an dieser Stelle mittels der Ergebnisse zum Wasser und Stickstoff im Boden (vgl. auch die Einzelergebnisse in Abb. 129 bis Abb. 144 im Anhang) zunächst versucht, diese mit den Erkenntnissen zur Ertragsleistung zu verknüpfen (Kapitel 3.2). Ziel ist es, hieraus Folgerungen für den Anbau unter konventionellen sowie ökologischen Anbaubedingungen abzuleiten. Im zweiten Schritt werden die Erkenntnisse zur Gärrestseparation erörtert. Im letzten Schritt wird eine 133

134 Zusammenfassung der Erkenntnisse aus der ökologischen Bewertung der Versuche seitens des ZALF [47, 48] in diesen Bericht aufgenommen Faktor Wasser im Boden Zur Charakterisierung der Wasserversorgung und Wassernutzung der geprüften sommerannuellen Pflanzen (Mais, Sorghum, Sonnenblumen) von der Saat bis zur Ernte wird in Anlehnung an die Wasserhaushaltsgleichung für Feldbestände nach [51] in dem Versuchen die Menge an Niederschlag erfasst sowie die Änderung des Bodenwasservorrates in diesem Zeitraum bestimmt. Eine Wasserzufuhr mittels Beregnung erfolgte nicht. Mit diesen beiden Parametern kann der Wasserverbrauch zur Bildung von Trockenmasse abgeschätzt werden. Die Kenngrößen Oberflächenabfluss und Versickerung von Wasser aus dem durchwurzelten Bodenprofil während und nach Starkregen, die weiterer Bestandteil der Wasserhaushaltsgleichung sind, wurden in den Versuchen nicht bestimmt. Sie werden, da nur der Zeitraum von April bis September/Anfang Oktober betrachtet wird und maßgeblich Böden mit höherer Wasserspeicherkapazität Versuchsstandorte waren, im ersten Ansatz als vernachlässigbar eingestuft. Rückblickend waren auch kaum solche Extreme in den Versuchen gegeben, die eine Berücksichtigung erfordert hätten. Eckpunkte der Menge an pflanzenverfügbarem Wasser im Boden sind einerseits der permanente Welkepunkt, wenn der Boden so trocken ist - wenn das Wasser so stark im Boden gebunden ist - dass Pflanzen ihm kein Wasser mehr entziehen können, und andererseits die Feldkapazität, wenn der Boden eine so große Wassermenge beinhaltet, die er dauerhaft gegen die Schwerkraft zu binden vermag. Unter Berücksichtigung der Durchwurzelungstiefe an den einzelnen Standorten wurde mit diesen Eckpunkten und den Standardbodendaten (Textur, Humusgehalt, Trockenrohdichte) von [24, 25] die Menge an pflanzenverfügbarem Wasser (nfkwe) für die Versuchsstandorte bestimmt (vgl. Tab. 1). Mit Hilfe der zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessenen Wassergehalte im Boden wurde die aktuell verfügbare Wassermenge als Prozentwert der nutzbaren Feldkapazität berechnet. Aus der Sicht des Pflanzenwachstums sowie aus der Sicht der Landbewirtschaftung ist neben der Menge an pflanzenverfügbarem Wasser seine Bindungskraft bzw. seine Verfügbarkeit für die Pflanzen von größter Bedeutung. Diese Bindungskraft kann in gleicher Weise wie die verfügbare Wassermenge mit der Relativierung der nutzbaren Feldkapazität (% nfk) beschrieben werden. Zunächst bedeuten 0% nfk der permanente Welkepunkt, die Pflanze stirbt aufgrund von Wassermangel ab, und 100% nfk, der Boden ist wassergesättigt, die Pflanzen können aus dem Vollen schöpfen, das Pflanzenwachstum wird aber aufgrund von Luftmangel im Boden beeinträchtigt. Zwischen diesen Extremen kann aus der Sicht des Pflanzenwachstums nach [52, 53] die Wasserversorgung wie folgt beschrieben werden: 15-25% der nfk bedeutet ein starker Trockenstress für die Pflanzen, 40-50% der nfk ein leichter Trockenstress und 60-80% nfk kein Trockenstress. Dementsprechend wurde in den Versuchen von [52, 53] auf leichten Böden mittels Zusatzbewässerung in der Variante optimal beregnet, wenn die Wasserversorgung ein nfk von 50% unterschreitet. Eine Wasserversorgung unter 15% nfk bedeutet einen sehr starken Trockenstress bis hin zur Welke, steigt die Wasserversorgung über 80% der nfk an, führt dies zunehmend zum Luftmangel im Boden und zum Luxuskonsum an Wasser. In diesem Zusammenhang sei an 134

135 Abb. 12 erinnert, in der gezeigt wird, dass der Boden nach Niederschlägen erst dann befahren und bearbeitet werden kann, wenn er hinreichend abgetrocknet ist. Hiermit ist z.b. im Frühjahr vor der Saat von Sommerungen wie Mais, Sorghum, Sonnenblumen usw. ein unproduktiver Wasserverlust mittels Evaporation verbunden, der bei einer Zweikulturnutzung durch die Winterungen als Erstkulturen zur Bildung von Ertrag genutzt werden kann. Dies begründet zwar mit die höheren Jahreserträge in der Zweikulturnutzung im Vergleich zum Hauptfruchtanbau mit Zwischenfrüchten, eröffnet aber die Frage, wie in beiden Anbauverfahren die Wasserversorgung zur Saat der Sommerungen und nach der Ernte der Sommerungen, d.h. zur Saat der Winterungen ist. Vor diesem Hintergrund werden nachfolgend die Ergebnisse aus den Bodenuntersuchungen vor der Saat und nach der Ernte im Mittel von vier Versuchsjahren aufgezeigt, in denen die Versuche unter konventionellen und ökologischen Anbaubedingungen nebeneinander angelegt wurden. Vorausgeschickt sei, dass es nur wenige Untersuchungen zu der Frage gibt: Ab welcher nutzbaren Feldkapazität ab welcher Bodenfeuchte - wird die Keimung und der Feldaufgang von Samen beeinträchtigt und ab wann ist keine Keimung mehr möglich? Von [54] wird für Mais ein Grenzwert von 30% angeben, für Weizen von 40%. Zu ähnlichen Ergebnissen führen die Untersuchungen von [55, 56] mit Mais und Augenbohnen. Dies sei eine erste Richtschnur für die Interpretation der nachfolgenden Ergebnisse. Abb. 61: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) zur Aussaat von Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (im April) und zur Aussaat als Zweitkulturen nach Winterroggen (Anfang Juni) an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (Versuch KORB) 135

136 Im Versuch KORB (konventionelle Anbaubedingungen; Abb. 61) waren zur Aussaat der Hauptfrüchte nach der abgefrorenen Zwischenfrucht Senf im April an allen Standorten in der Bodenschicht 0-30cm hohe Wassergehalte mit über 50 % der nfk zu verzeichnen. Dies ist Abb. 62: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) zur Ernte von Mais (M), Sorghum (SH) und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (HF) und als Zweitkulturen (ZK) an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (oben) und im dreijährigen Mittel (unten; Versuch KORB) 136

137 ein ausreichend hoher Wassergehalt zur Keimung der Sommerungen. Nach der Ernte der Erstkultur Winterroggen Ende Mai/Anfang Juni waren die Wassergehalte zur Saat der Zweitkulturen mit Werten um die 20 % der nfk deutlich geringer. Besonders am Standort Hofdorf könnte es mit ca. 15 % eindeutig Probleme beim Feldaufgang der Zweitkulturen geben, wenn nicht Niederschläge der Saat folgen (Abb. 61). Aufgrund einer gewissen Flexibilität in der Wahl des Erntetermins der Erstkultur kann an solchen Standorten zunächst darauf geachtet werden, die Ernte mit unmittelbar nachfolgender Saat der Zweitkulturen dann durchzuführen, wenn nachfolgend Niederschläge erwartet werden. Weiterhin ist im Rahmen der Ernte, der Bodenbearbeitung und Saat dafür Sorge zu tragen, durch rasche Abfolge von Bodenbearbeitung und Saat möglichst wenig Wasser durch Evaporation zu verlieren. Letztendlich wird mit einer Rückverfestigung des Bodens unter dem Samen der kapillare Anstieg von Wasser aus den darunterliegenden, in der Regel feuchteren Bodenschichte realisiert, die das Ziel einer ausreichenden Menge an Wasser zur Keimung unterstützen soll. Nach der Ernte der Sommerungen sind bei den Zweitkulturen an den Standorten Haus Düsse, Hofdorf und Witzenhausen z.t. deutlich höhere Wassergehalte im Boden zu verzeichnen gewesen, als nach dem Hauptfruchtanbau (Abb. 62). In den darunterliegenden Bodenschichten waren die Unterschiede zwischen den Anbausystemen deutlich geringer. Da im Versuch KORB erst im Rahmen von EVA II Sorghum auch als Hauptfrucht angebaut wurde, sind in Abb. 62 (unten) die dreijährigen Ergebnisse mit Sorghum im Hauptfruchtanbau und in der Zweikulturnutzung den vierjährigen Ergebnissen ohne Sorghum als Hauptfrucht gegenübergestellt (Abb. 62, oben). Sie weisen aus, dass nach der Ernte nur geringe Unterschiede in der nutzbaren Feldkapazität im Oberboden zwischen den Kulturarten in den beiden Anbausystemen bestehen. Obwohl mit der Ernte von zwei Kulturen in einem Jahr zum Teil deutlich höhere Jahreserträge als beim Hauptfruchtanbau erzielt wurden, waren, wie angesprochen, im Herbst bei den Zweikulturnutzungsvarianten höhere Wassergehalte im Oberboden zu verzeichnen. Da die Ernte von Mais, Sorghum und Sonnenblumen in der Zweikulturnutzung etwa drei bis vier Wochen später erfolgt als im Hauptfruchtanbau, wird verständlich, dass die abnehmenden Tagestemperaturen zu geringer Evaporation führt und in Verbindung mit den Niederschlägen in diesem Zeitraum sich höhere Bodenwassergehalte im Oberboden einstellen können. Gleichzeitig ist es denkbar, dass mit den geringeren Erträgen der Sommerungen als Zweitkulturen im Vergleich zu dem Anbau als Hauptfrüchte ein geringerer Wasserverbrauch aus dem durchwurzelten Bodenraum verbunden ist, der die Unterschiede im Wassergehalt des Oberbodens mit erklären könnte. Eine Schätzung des Wasserverbrauchs der Kulturen aus Niederschlag und Änderung des Wasservorrates von der Saat bis zur Ernte unter der Annahme, dass bei bzw. nach Niederschlägen kein Oberflächenabfluss und keine Versickerung von der Saat (Ende April bzw. Anfang Juni) bis zur Ernte (im September/Anfang Oktober) stattgefunden haben, ist in Tab. 55 aufgezeigt. Um neben dem Vergleich des Wasserverbrauchs je Flächeneinheit und je kg gebildeter Trockenmasse von Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau und der Zweikulturnutzung auch den für Sorghum durchführen zu können, sind neben dem Vergleich über sechs Jahre ohne Sorghum auch der Vergleich mit Sorghum über drei Jahre in Tab. 55 dargestellt. Er zeigt dass Mais, Sorghum und Sonnenblumen als Zweitfrucht in einem kürzeren Zeitraum dem 137

138 Tab. 55: Geschätzter Wasserverbrauch von Mais, Sorghum und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (HF) und als Zweitkultur (ZK) je m² (oben) und zur Bildung von 1kg Trockenmasse (l Wasser/kg TM; unten) im Mittel von sechs ( ) bzw. drei Jahren ( ) Mais Sorghum Sonnenblumen l/m² HF ZK HF ZK HF ZK 6 Jahre Jahre l/kg TM 6 Jahre Jahre Boden weniger Wasser entnehmen als diese Pflanzenarten im Hauptfruchtanbau in einem etwas längeren Zeitraum von der Saat bis zur Ernte. Zwischen den Kulturen gibt es jedoch nahezu keine Unterschiede in der Wasserentnahme je Flächeneinheit. Damit kann neben dem mit dem späteren Erntetermin verbundene, potenziell geringere Wasserverbrauch die mit der geringeren Trockenmassebildung verbundene geringere Wasserentnahme als zweiter Grund für die Unterschiede in der Menge an Restwasser im Oberboden zur Ernte von Hauptfrucht und Zweitkultur angesehen werden. Weiterhin kann Tab. 55 (unten) entnommen werden, dass der Wasserverbrauch je gebildete Einheit Trockenmasse bei Mais und Sorghum im Hauptfruchtanbau etwas geringer ist als bei der Nutzung als Zweitkultur. Hingegen haben Sonnenblumen als Zweitkultur einen geringeren Transpirationskoeffizienten als im Hauptfruchtanbau, was die an allen Standorten festgestellte geringe Ertragsdifferenz zwischen Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau im Vergleich zur Zweitkultur unterstreicht. Daher wird auch aus diesem Sachverhalt die Empfehlung abgeleitet, bei der Integration von Sonnenblumen in der Fruchtfolge beim aktuellen Sortenspektrum eine Zweikulturnutzung dem Hauptfruchtanbau vorzuziehen. Aus der Sicht der Etablierung der Folgefrucht nach der Ernte der Sommerungen Mais, Sorghum und Sonnenblumen, die in der Regel Wintergetreide - bevorzugt Winterweizen - sein wird, ist die nutzbare Feldkapazität nach der Ernte mit Werten meist unter 25% (Abb. 62) zu gering für eine sichere Keimung. Wie oben beschrieben sind daher eine wasserschonende Saatbettbereitung und die Rückverfestigung des Saatbettes unter dem Samen für den kapillaren Wiederanstieg von Feuchte aus dem Unterboden wichtige Maßnahmen zur Sicherung von Keimung und Feldaufgang. Die abnehmenden Temperaturen und die abnehmende Evaporation in den Herbstmonaten sowie die Wahrscheinlichkeit von rechtzeitig fallenden Niederschlägen lassen im Vergleich zu den Sommermonaten, wenn Zweit- oder Zwischenfrüchte gesät werden sollen, die zu geringe Restfeuchte des Oberbodens als geringeres Risiko erscheinen. Im Versuch ÖKOVERS ist zunächst der Wassergehalt nach der ersten Ernte des Kleegrases im Frühjahr mit nachfolgendem Umbruch und Saatbettbereitung relevant für die Startbedingungen der Folgefrüchte. Wie Abb. 63 zu entnehmen ist, wurden zu 138

139 Abb. 63: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) unter Kleegras (KG) zu Vegetationsbeginn im Frühjahr und zur Ernte im Mai vor dem Umbruch an den vier Standorten im zweijährigen Mittel; V1 = halbjähriges KG, V2 = anderthalbjähriges KG (Versuch ÖKOVERS) Vegetationsbeginn im Frühjahr an allen Standorten und bei beiden Varianten deutlich höhere Wassergehalte in der Bodenschicht 0-30 cm gemessen als zur Kleegrasernte im Mai. Besonders an den Standorten Rauischholzhausen und Hofdorf waren z.t. mit weniger als 12% der nutzbaren Feldkapazität zur Ernte sehr geringe Wassergehalte festgestellt worden. Dies kann sich nachteilig auf die Wasserversorgung der Zweitkulturen auswirken, die im Anschluss an die Kleegrasernte gesät werden. Dies gilt insbesondere für Sorghum, der flach gesät werden muss und gleichzeitig mit seinem geringen TKG nur über wenige Reserven zur Bewältigung von Stresssituationen verfügt. Im Gegensatz dazu lag am Standort Witzenhausen der Wassergehalt mit ca. 25% der nfk bei beiden Varianten auf einem höheren Niveau. Dies verdeutlicht den Standorteinfluss hinsichtlich der Auswahl des Anbausystems und der anzubauenden Kulturen. Besonders bei Standorten mit dem Risiko geringer Wassergehalte nach der Kleegrasernte muss darauf geachtet werden, zunächst den Erntetermin witterungsabhängig so zu wählen, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit für ausreichend Niederschläge nach der Saat besteht. Gleichzeitig sind auf eine wasserschonende Saatbettbereitung sowie die Rückverfestigung des Bodens besonders unter dem Saatgut zur Sicherung des Keimerfolges zu achten. Dies gilt insbesondere nach anderthalbjährigem Kleegras (V2; Abb. 63), da hier die die Restwassermengen geringer sind als nach halbjährigem Kleegras (V1). Aus dem Vergleich der Wassergehalte nach Winterroggen im Versuch KORB (Abb. 61) mit den Wassergehalten nach Kleegras im Versuch ÖKOVERS (Abb. 63) wird deutlich, dass beide Kulturen den Wasservorrat des Oberbodens in gleichem Umfang ausschöpfen und für 139

140 Folgekulturen vergleichbare Startbedingungen gegeben sind. Sie werden auf der Basis der Literaturergebnisse zum notwendigen Wassergehalt im Boden für eine Keimung als suboptimal eingestuft. Dennoch konnten in den Versuchen mit Mais, Sonnenblumen und Buchweizen hohe Feldaufgänge realisiert werden. Nur beim Anbau von Sorghum als Zweitkultur musste in Einzelfällen bei lückigen Beständen erneut gesät werden. Auf der Basis dieser Erfahrungen aus der Praxis aus den drei- bzw. sechsjährigen Versuchen an verschiedenen Standorten im Bundesgebiet kann abgeleitet werden, dass die wassersparende Saatbettbereitung und Rückverfestigung des Bodes unter dem Saatgut für den kapillaren Anstieg von Wasser aus dem Unterboden in Verbindung mit Niederschlägen nach der Saat eine hinreichende Sicherheit für eine Etablierung von Feldbeständen für die Zweikulturnutzung auf Böden mit höherem Schluff und Tongehalt gibt. Diese Sicherheit ist aber nach Untersuchungen von [52, 53] auf sehr leichten Böden mit ungleichmäßiger Niederschlagsverteilung nicht gegeben. Hier sollte eine Beregnung zumindest für die Möglichkeit einer Sicherung von Keimung und Feldaufgang gegeben sein. Abb. 64: Wassergehalt in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) im Oberboden (0-30cm) zur Ernte der Zweitkulturen Mais (M), Sorghum (SH), Sonnenblumen (So) und Buchweizen (Bu) an den vier Standorten im zweijährigen Mittel; V1 = nach halbjährigem KG, V2 = nach anderthalbjährigem KG (Versuch ÖKOVERS) Die Wasserversorgung nach der Ernte der Zweitkulturen im Versuch ÖKOVERS ist in Abb. 64 dargestellt. Die Restwassermengen sind vergleichbar den Ergebnissen nach den Zweitkulturen im Versuch KORB (Abb. 62) mit Mengen im Mittel von 25 bis 30% der nfk recht niedrig. Zwischen den geprüften Zweitkulturen bestanden wiederum recht geringe Unterschiede in den Wassergehalten zur Ernte. In diesem Zusammenhang ist aber darauf hinzuweisen, dass die Ernte von Buchweizen deutlich früher erfolgt als die von Mais, Sorghum und Sonnenblumen. Die niedrigsten Wassergehalte wurden mit 12 bis 15% der 140

141 nfk am Standort Rauischholzhausen festgestellt. Die Restwassermengen am Standort Hofdorf waren höher als im Versuch KORB und in etwa vergleichbar zu denen an den Standorten Haus Düsse und Witzenhausen (Abb. 64). Entsprechend den Ausführungen zu der Wasserversorgung im Herbst nach den Zweitkulturen im Versuch KORB kann auch für den Versuch ÖKOVERS aus den Literaturergebnissen [54] abgeleitet werden, dass die Restwassermenge in den Versuchen von 25-30% der nfk für eine sichere Keimung und einen hohen Feldaufgang von Winterweizen, für den mindestens 40% der nfk angegeben werden, zu niedrig ist. In den Versuchen, in denen in der Variante 1 und Variante 2 in beiden Anlagen von ÖKOVERS Winterweizen folgte, waren aber immer hohe Feldaufgänge zu verzeichnen. Damit haben sich die in der Praxis realisierte wasserschonende Saatbettbereitung und die Rückverfestigung des Bodens unter den Samen für einen kapillaren Wasseranstieg aus dem meist noch feuchteren Unterboden positiv ausgewirkt, unterstützt durch Niederschläge nach der Saat. Damit sind scheinbar diese Rahmenbedingungen ausreichend für eine sichere Begründung eines Winterweizenbestandes. Für Trockengebiete wie z. B. im Ostharz kann es aber angezeigt sein, anstatt Winterweizen einen Wechselweizen anzubauen oder erst im Frühjahr Sommerweizen zu säen. Hier sind die standörtlichen Erfahrungen mit in die Entscheidungen aufzunehmen Stickstoff im Boden Zur Beurteilung der N-Versorgung der Kulturen im Frühjahr vor der Saat der Sommerungen im Hauptfruchtanbau bzw. als Zweitkulturen einerseits sowie andererseits zur Beurteilung Abb. 65: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) zur Aussaat von Mais und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau (HF; im April) und zur Aussaat als Zweitkulturen nach Winterroggen (ZK; Anfang Juni) an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (Versuch KORB) 141

142 der Rest-N-Mengen nach der Ernte dieser Sommerungen sind in den nachfolgenden Abbildungen die pflanzenverfügbaren N-Mengen in der Bodenschicht von 0-90cm aufgezeigt (vgl. auch Abb. 129 bis Abb. 144 im Anhang). Hierbei werden zunächst die Ergebnisse aus dem Versuch KORB, danach aus dem Versuch ÖKOVERS für die einzelnen Standorte im Mittel der geprüften Jahre gezeigt, im Versuch KORB aus drei bzw. vier Jahren, im Versuch ÖKOVERS aus zwei Anlagen. Abb. 66: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) nach der Ernte der Sommerungen im Hauptfruchtanbau (HF) und als Zweitkulturen (ZK) im Herbst an den vier Standorten im vierjährigen Mittel (oben) und im dreijährigen Mittel (unten; Versuch KORB) 142

143 Im Versuch KORB (Abb. 65) wurde zur Aussaat der Hauptfrüchte im April an allen Standorten höhere Nmin-Mengen (Nitrat + Ammonium) als zur Aussaat der Zweitkulturen nach Roggen Anfang Juni gemessen. Grund für diesen Unterschied ist der Stickstoffentzug des Roggens. Im Rahmen der Düngung der Sommerungen werden diese verfügbaren N- Mengen zur Saat jeweils berücksichtigt und dem unterschiedlichen Ertragsniveau im Hauptfruchtanbau und in der Zweikulturnutzung wird bei der Ermittlung des N-Sollwertes Rechnung getragen (vgl. Material und Methoden, Tab. 10). Obwohl den Pflanzen auch Stickstoff aus der Mineralisation zur Verfügung gestellt wird, ist das Angebot unzureichend und nicht bedarfsgerecht. Daher ist für eine ausreichende und zeitgerechte N-Versorgung besonders der Zweitkulturen die Stickstoffdüngung möglichst früh durchzuführen, um jeglichen N-Mangel während der Jugendentwicklung zu vermeiden. Denn aufgrund der höheren Temperaturen ist die Keimung und Jugendentwicklung der Zweitkulturen wesentlich rascher als bei den Sommerungen im Hauptfruchtanbau, die früher gesät werden. Der Einsatz von Gärrest erfolgt in der Regel vor der Saat und wird während der Saatbettbereitung zur Vermeidung von N-Verlusten mit in den Boden eingearbeitet. Diese frühe Düngung ist auch deshalb notwendig, da im Gegensatz zu mineralischen Düngemitteln, die sofort pflanzenverfügbar sind, die organisch gebundene N-Fraktion erst nach ihrer Mineralisation, die eine gewisse Zeit bedarf, pflanzenverfügbar wird. Dieser Zeitbedarf ist zwar schwer kalkulierbar, kann aber wie folgt grob abgeschätzt werden: je weiter das C:N-Verhältnis im Gärrest ist und/oder je höher der Anteil an organisch gebundenen Stickstoff ist, umso länger wird die Mineralisation andauern. Dementsprechend ist die Flüssigphase aus separierten Gärresten mit einem engeren C:N-Verhältnis und einem höheren Anteil an wasserlöslichem Stickstoff rascher pflanzenverfügbar als die Festphase der separierten Gärreste (vgl. Tab. 6, 7). Aus der Sicht der praktischen Handhabung der Düngung, wenn die Nmin-Menge des Bodens und die N-Menge in den Gärresten vor der Düngung bekannt sein müssen und für die Analytik dieser Kenngrößen ein Zeitraum von einer Woche einzukalkulieren ist, kann im Rahmen des Hauptfruchtanbaus dies zeitgerecht realisiert werden. Bei der Zweikulturnutzung sollten diese Kenngrößen etwa eine Woche vor dem angestrebten Erntetermin ermittelt werden, um, wie in Kapitel 4.1 dargestellt, eine rasche, möglichst wasserschonende Ernte der Erstkultur, Saatbettbereitung mit Gärrestapplikation und Saat der Zweitkulturen realisieren zu können. Ist dies nicht möglich, kann nach einer reduzierten ersten Gärrestgabe ungehindert eine zweite Gärrestgabe mittels Schleppschlauchtechnik in bis zu kniehohen Beständen ausgebracht werden. Die Mengen an pflanzenverfügbarem Stickstoff im Boden nach der Ernte der Sommerungen sind in Abb. 66 dargestellt, wiederum im Mittel von vier Jahren ohne Sorghum im Hauptfruchtanbau (oben) und mit Sorghum im Mittel von drei Jahren (unten). An den Standorten Haus Düsse und Rauischholzhausen wurden mit rund 20 bzw. 30kg N/ha in 0-90cm Bodentiefe sehr niedrige Nmin-Mengen ermittelt, an den Standorten Hofdorf und Witzenhausen mit rund 40-50kg N/ha etwas höhere Nmin-Mengen. Zwischen den Anbausystemen bestehen nur geringe Unterschiede in den Nmin-Restmengen zur Ernte, abgesehen von Sonnenblumen als Zweitkultur mit einer geringeren Restmenge im Vergleich zu Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau. Abgesehen von der hohen Nmin-Menge nach Sorghum im Hauptfruchtanbau am Standort Hofdorf lassen alle gemessenen Werte hinsichtlich des Grundwasserschutzes keine 143

144 negativen Auswirkungen erwarten. Diese Nmin-Mengen reichen aber in der Regel aus, um die Folgefrucht Winterweizen im Herbst ausreichend mit Stickstoff zu versorgen, darüber hinaus ist im Rahmen der Vorwintermineralisation mit einem weiteren N-Angebot zu rechnen. Aufgrund der früheren Ernte von Mais, Sorghum und Sonnenblumen im Hauptfruchtanbau ist mit einer stärkeren Mineralisation vor dem Winter zu rechnen als bei diesen Pflanzen als Zweitkulturen. Die Mengen an pflanzenverfügbarem Stickstoff nach der Ernte von Kleegras im Versuch ÖKOVERS sind in Abb. 67 dargestellt. Generell lagen die Nmin-Mengen in 0-90 cm nach der Kleegrasernte auf einem sehr niedrigen Niveau, was üblichen Werten nach Leguminosenanbau entspricht. Das Angebot an pflanzenverfügbarem Stickstoff ist in V 2 nach der Ernte im zweiten Hauptnutzungsjahr, wenn der Bestand fast nur noch Klee enthält etwas höher als nach dem ersten Schnitt des zuvor im Herbst gesäten Kleegrases (V1), in dem das Gras den Bestand dominiert und erst wenig Stickstoff symbiontisch fixiert wurde. Die N-Restmenge ist aber deutlich niedriger als nach der Ernte von Winterroggen im Versuch KORB (Abb. 65). Daher ist gemäß dieser Ergebnisse besonders bei den Zweitkulturen nach Kleegras darauf zu achten, dass den folgenden Zweitkulturen von Beginn an ausreichend Stickstoff zur Ernährung zur Verfügung steht. Daher ist der Gärrest früh im Rahmen der Saatbettbereitung zu applizieren, um den Pflanzen ein ausreichendes Jugendwachstum zu ermöglichen. Im weiteren Verlauf der Vegetationsperiode steht potenziell die Mineralisation aus den Residuen des Kleegrases sowie dem Humus als Abb. 67: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) zur Ernte der Erstkultur Kleegras (KG) vor dem Umbruch in der Varianten V1 (halbjähriges Kleegras) und V2 (anderthalbjähriges Kleegras) an den vier Standorten im zweijährigen Mittel (Versuch ÖKOVERS) 144

145 N-Quelle zur Verfügung. Sie umfassen im Gegensatz zu gemulchtem Kleegras nur die Wurzel- und Stoppelreste, während der oberirdische Aufwuchs mit dem darin enthaltenen Stickstoff, der zum überwiegenden Teil aus der Stickstofffixierung stammt, nach der Biogasbereitung im Gärrest enthalten ist. Wie schwierig es ist, diese aus den Residuen und dem Boden freigesetzten N-Mengen zu kalkulieren, sei nochmals anhand eines Vergleiches zwischen den N-Mengen im oberirdischen Aufwuchs der Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen sowie Buchweizen und den mit den Gärresten applizierten Gesamt-N-Mengen in Abb. 52 für V1 und in Abb. 60 für V2 aufgezeigt: nach halbjährigem Kleegras (V1) stammt in der Variante ohne Gärrestdüngung (G1) der gesamte Stickstoff im oberirdischen Aufwuchs der Zweitkulturen (~ 70kg N/ha) aus dem Boden, in der Variante mit Gärrestdüngung (G2) wird nur die Hälfte des applizierten Stickstoffs im oberirdischen Aufwuchs wiedergefunden, die andere Hälfte verbleibt im Boden (Abb. 52). Im ersten Fall ist der Boden N-Quelle, im zweiten Fall N-Senke. Nach anderthalbjährigem Kleegras (V2) stammt der gesamte Stickstoff beim Verzicht auf eine Gärrestapplikation aus den Residuen und dem Boden, bei den Varianten G2 und G3 kommt mit steigenden Gärrestmengen ein abnehmender Anteil des Stickstoffs aus dem Boden und nur bei der höchsten Gärrestmenge (G4) halten sich die applizierte N-Menge und im Aufwuchs wiedergefundene N-Menge die Waage (Abb. 60). Dieser Vergleich berücksichtigt noch nicht die Differenz in der Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff zwischen der Saat der Zweitkulturen (Abb. 67) und der Ernte der Zweitkulturen. Letztere sind in Abb. 68 oben für die Varianten ohne Gärrestdüngung (G1) nach halbjährigem Kleegras (V1) und nach anderthalbjährigem Kleegras (V2) dargestellt, in Abb. 68 unten für die Variante mit Gärrestdüngung (G2) nach halbjährigem KG (V1) bzw. nach anderthalbjährigem KG (V2) für die Variante, in der die höchste Gärrestmenge ausgebracht wurde (G4). Zunächst kann aus dem Vergleich der Gärrestvarianten (G1 (oben) mit G2 bzw. G4 (unten)) festgestellt werden, dass zur Ernte zwischen ihnen nur geringe Unterschiede in der Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff bestanden, ebenso zwischen den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen. Vergleichbar den Nmin- Mengen zur Saat der Zweitkulturen ist die N-Menge im Boden zur Ernte nach anderthalbjährigem KG (V2) höher als nach halbjährigem KG (V1). Ebenso ist die Nmin- Menge mit 10-15kg N/ha am Standort Haus Düsse am niedrigsten und an dem Standort Hofdorf mit (zur Saat; Abb. 67) bzw kg N/ha (zur Ernte, Abb. 68) am höchsten. Weiterhin kann aus Abb. 67 und Abb. 68 abgeleitet werden, dass die Nmin-Menge zur Ernte etwas höher ist als zur Saat, dies gilt insbesondere für den Standort Hofdorf. Nicht erklärbar ist, warum an diesem Standort der pflanzenverfügbare Stickstoff in so geringem Umfang von den Zweitkulturen ausgeschöpft wurde und warum keine höheren Erträge realisiert wurden (Abb. 42). Dies gilt auch für den nachfolgenden Winterweizen, der im Vergleich zu den Ergebnissen an den anderen Standorten mit Abstand den niedrigsten Ertrag hatte (Abb. 43). Abschließend ist hinsichtlich der Herkunft des Stickstoffs, der im oberirdischen Aufwuchs zur Ernte vorgefunden wurde gesagt werden, die oben getroffenen Aussagen weitestgehend zutreffen, da die Unterschiede zwischen der verfügbaren N-Menge zur Saat und zur Ernte recht gering sind. Da die N-Dynamik im Boden in Abhängigkeit einer Düngung oder unterlassenen Düngung mit Gärrest schwer kalkulierbar ist und die Ertragswirkung durch die Düngung mit Gärrest oft recht gering war, sollten in einem ökologisch wirtschaftenden Betrieb die Gärreste bevorzugt zu den Kulturen in einer Fruchtfolge gegeben werden, bei 145

146 Abb. 68: Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff (Nmin) im Boden (0-90 cm) zur Ernte der Zweitkulturen ohne Düngung mit Gärrest (G1; oben) in den Varianten V1 (halbjähriges Kleegras) und V2 (anderthalbjähriges Kleegras) an den vier Standorten im zweijährigen Mittel bzw. Abb. 68 unten mit der Düngung mit Gärrest, in V1 = G2 und in V2 mit der höchsten Gärrestmenge = G4 (Versuch ÖKOVERS) 146

147 denen deutlichere Ertragssteigerungen zu verzeichnen sind und die sich durch höhere Marktpreise als Rohstoffe für Biogasanlagen auszeichnen. Bei allen Varianten wurden niedrige Nmin-Werte nach der Ernte der Zweitkulturen ermittelt. Lediglich am Standort Straubing/Hofdorf lagen die Werte etwas höher, was aber hinsichtlich des Grundwasserschutzes noch nicht als problematisch einzustufen ist (Abb. 68). Bei Stickstoffmengen im Boden von nur 10kg N/ha kann es in der Folgefrucht Winterweizen im Herbst schon zum N-Mangel kommen, sofern der Weizen früh gesät wurde und/oder keine Mineralisation von Bodenstickstoff vor dem Winter gegeben ist. Dann ist evtl. mit einer Herbstdüngung zum Weizen dieser Mangel zu beseitigen, in jedem Fall aber mit einer zeitigen Düngung im Frühjahr mit der Flüssigphase des Gärrestes, die einen höheren Anteil an wasserlöslichem N beinhalten als unseparierte Gärreste. In diesem Zusammenhang kann als Faustzahl für den N-Entzug von WW vor Winter je nach Saatzeit eine Menge von 10 bis 20kg N/ha angegeben werden, die im Herbst im Oberboden verfügbar sein sollte. Dementsprechend ist gemäß Abb. 68 an den anderen Standorten eine ausreichende Menge an pflanzenverfügbarem Stickstoff zur Saat des Winterweizens gegeben. Als Zwischenfazit ist für die Praxis aus den Versuchen abzuleiten, dass die Unsicherheit, die mit einer Zweikulturnutzung verbunden werden kann niedrige Restwassermengen zur Saat der Zweitkulturen als gering einzustufen ist. Zum einen konnte in den Versuchen in der Regel erntefähige Bestände begründet werden, basierend auf einer wasserschonenden Bodenbearbeitung und Rückverfestigung des Bodens unter dem Samen zur Sicherung und Förderung von Keimung und Feldaufgang der Zweitkulturen. Gleichzeitig kann die Flexibilität im Erntetermin der Erstkulturen (Getreide, Kleegras usw.) unter unseren Klimabedingungen genutzt werden, Wetterbedingungen abzuwarten, zu denen Niederschläge nach der Saat wahrscheinlich sind. Nur auf sehr leichten Böden oder in Trockengebieten sollte die Möglichkeit der Bewässerung gegeben sein, um die Keimung und den Feldaufgang zu sichern sowie starken Trockenstress zu mindern. Die niedrigen Mengen an pflanzenverfügbarem Stickstoff im Boden nach der Ernte von Erstund Zweitkultur sind aus der Sicht des Grundwasserschutzes positiv zu bewerten, erfordern aber die möglichst zeitige Düngung der Folgekulturen mit rasch pflanzenverfügbarem Stickstoff, bevorzugt mit der Flüssigphase der Gärreste. Da die Ertragswirkung durch die Düngung mit Gärrest in der Folgefrucht nach Kleegras meist recht gering ist, sollte der Gärrest bevorzugt dem danach folgenden Weizen als Marktfrucht gegeben werden, zumal mit ihm unter ökologischen Anbaubedingungen höhere Deckungsbeiträge zu erzielen sind als mit Biomassen zur Biogasbereitung Gärrestseparation aus ökologischer und ökonomischer Sicht Vor dem Hintergrund, dass auf das Volumen bezogen das Methan über zwanzigmal so klimawirksam ist wie das Kohlendioxid, können Methanverluste aus Biogasanlagen [57, 58] den ökologischen Vorteil einer Biogasbereitung im Vergleich zu fossilen Energieträgern in hohem Umfang mindern. Hieraus folgt, dass ab einem Verlust von 5% Methan durch eine Biogaserzeugung kein Vorteil mehr zu verzeichnen ist. Da bereits der Energieverbrauch im Rahmen der Erzeugung der Biomassen umweltrelevant ist der zur Veranschaulichung der dringenden Notwendigkeit des Handlungsbedarfs in einen Methanverlust umgerechnet 147

148 bzw. als erster Methanverlust in der Verfahrenskette angesehen werden kann -, muss es daher das Ziel sein, weitere Methanverluste im Rahmen der Biogasbereitung so weit wie möglich zu vermeiden. Wird an dieser Stelle zur Veranschaulichung von Strategien das Methan in den Vordergrund gerückt, so sei darauf hingewiesen, dass es das Ziel der Maßnahmen ist, gleichzeitig die Emission anderer klimawirksamer Gase (N 2 O, CO 2 ) und emissionsrelevanter Verbindungen (NH 3 ) zu mindern. Zur Emissionsminderung ist zum einen beim Anlagenbau dafür Sorge zu tragen, dass im Bereich des Gasspeichers und der Verbindungen der Gasrohre möglichst keine Methanleckagen auftreten. Dies schließt ein, dass in jedem Fall auch der Nachgärer bzw. das Endlager gasdicht verschlossen ist und keine Gärreste offen gelagert werden dürfen. Hierauf weisen auch [57, 58] hin. Zum anderen können und müssen auch im Rahmen des Anlagenbetriebes Methanverluste vermieden werden, und zwar im Bereich der Ausbringung der Gärreste. Vor dem Hintergrund, dass immer eine Nachgärung stattfindet und sowohl Methan in Form von Gasbläschen als auch abhängig vom Umgebungsdruck in gelöster Form in dem Gärrest vorliegt, ist dieses Methan soweit wie möglich vor der Ausbringung aus dem Gärrest zu entfernen und der üblichen Gasverwertung zuzuführen. Der Methangehalt im Gärrest kann zunächst durch intensives Aufrühren vor der Ausbringung gemindert werden. Intensiviert werden kann vermutlich diese Minderung durch die Trennung der Gärreste in eine Festphase und eine Flüssigphase, wenn ein noch intensiveres Aufrühren stattfindet. Sie setzt voraus, dass die im Separator freigesetzten Gase ebenfalls der Gasverwertung zugeführt werden. In welchem Umfang die Restgasmengen im Gärrest durch das Aufrühren und die Separation gemindert werden, ist bisher noch nicht untersucht worden. Auch im Rahmen dieses Projektes konnte dies nicht untersucht werden, sollte aber Gegenstand zukünftiger Vorhaben sein, um das Minderungspotenzial aufzuzeigen. Gegenstand der vorliegenden Untersuchung ist es vielmehr, aus pflanzenbaulicher Sicht die Wirkung von separierten Gärresten zu prüfen. Neben der vermutlich weiterreichenden Emissionsminderung wird der Vorteil der separierten Gärreste in der Möglichkeit gesehen, durch die Ausbringung der Flüssigphase mittels Schleppschlauchtechnik in höhere, in der Entwicklung fortgeschrittene Pflanzenbestände einen geringeren Verbleib auf der Pflanzenoberfläche und das raschere Eindringen in den Boden im Vergleich zu unseparierten Gärresten geringere Ammoniakverluste zu realisieren [57, 58]. Gleichzeitig kann mit der Festphase und der Flüssigphase der Gärreste, die sich in ihrem Nährstoffgehalt und ihrer N-Verfügbarkeit deutlich unterscheiden, gezielter den unterschiedlichen Bedürfnissen von Boden (Humus) und Pflanze (Nährstoffmenge und Verfügbarkeit) entsprochen werden als mit unseparierten Gärresten. Dieser pflanzenbaulichen Prüfung im Projekt wird eine betriebswirtschaftliche Bewertung von [59] mit Daten von [60] an die Seite gestellt, die nachfolgend aufgezeigt ist. Aus ökonomischer Sicht wird mittels eines Kostenvergleiches die herkömmliche Gärrestausbringung einer mechanischen Gärrestseparierung und anschließender getrennter Ausbringung gegenübergestellt. Vorausgeschickt sei, dass eine Separierung von Gärresten aus der Biogasanlage eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Ausbringung unseparierten Gärrestes mit sich bringen kann. Die Separierung erhöht die Transportwürdigkeit des Gärrestes und ermöglicht daher Optionen für den Verkauf der Aufbereitungsprodukte sowie die Möglichkeit, bei einer Situation des Nährstoffüberschusses die Nährstoffe besser aus dem Betriebssystem exportieren zu können [61], was aber nur 148

149 bedingt zutreffend für Ökobetriebe ist. Zudem können Faktorkosten für Flächen eingespart werden, auf die der Gärrest ausgebracht werden muss. Des Weiteren sind verminderte Emissionen von Treibhausgasen (CH 4 ) und ein geringerer Energieaufwand bei der Ausbringung des Flüssigseparats (eine Zerkleinerung grober Pflanzenteile im Schleppschlauchsystem zur Vermeidung von Verstopfungen ist nicht notwendig) zu erwarten [61]. Demgegenüber stehen die erhöhten Kosten der Gärrestseparation. Diese unterschieden sich eklatant zwischen den einzelnen Verfahren. Die günstigeren Verfahren der mechanischen Separierung sorgen für eine Abtrennung der Feststoffe mit der Herstellung einer nährstoffreduzierten flüssigen Phase. Weitere physikalische Verfahren der Vollaufbereitung (Trocknung, Eindampfung, Membranverfahren, Strippung) beziehen Verdickungs- und Aufbereitungsprozesse der Flüssigphase mit ein und sind entsprechend kostenintensiver [61]. Für den einfachen Vergleich der Gärrestseparierung (inklusive separater Ausbringung der Separierungsprodukte) mit der Ausbringung des unseparierten Gärrests soll im Folgenden die mechanische Separierung (Pressschneckenseparator/Siebtrommelpresse) herangezogen werden. Arbeitskosten, Fixkosten der Separierungsanlage sowie Energiekosten der mechanischen Separierung wurden der KTBL Datensammlung entnommen [61]. Die Ausbringungskosten des unseparierten und separierten Gärrests wurden auf der Grundlage des KTBL online-angebots [62] kalkuliert und den aggregierten Vergleichsdaten des KTBL [61] gegenübergestellt. Der verringerte Energieaufwand bei der Ausbringung der Flüssigphase des separierten Gärrests wurde überschlägig mit einer Reduktion der Gesamtkosten um 5 % berücksichtigt. Die Kosten der Gärrestseparierung und separater Ausbringung der Separierungsprodukte (Gülletechnik, Festmisttechnik) erhöhen sich im Vergleich zur Ausbringung nicht separierter Gärreste um ca. 1 pro Tonne Gärrest (Abb. 69). Die in die eigenen Berechnungen einbezogene Senkung der Kosten wegen des geringeren Energieverbrauchs bei der Ausbringung der Flüssigphase wirken sich auf die Gesamtkosten nur marginal aus. Abb. 69: Kostenvergleich Gärrest ohne Aufbereitung und Gärrest mit Separierung ( /t; beide inkl. Ausbringkosten); *[61]; **eigene Berechnungen mittels Daten von [61 und 62] 149

150 Den erhöhten Kosten des mechanischen Separationsverfahrens stehen die oben genannten Vorteile der Separierung gegenüber. Zudem lässt sich der Düngewert der Substrate bewerten. Er wird bei KTBL [61] sowohl für den unseparierten als auch für den separierten Gärrest mit 4,40 /t angegeben. Allerdings verbessern sich die Eigenschaften der Flüssigphase des separierten Gärrests. Zum einen weist die Flüssigphase einen deutlich erhöhten Anteil des pflanzenverfügbaren Ammonium-Stickstoffs auf [61, 63], zum anderen sind darin keine lignifizierten Pflanzenreste mehr vorhanden, die Pflanzenteile der Marktfruchtkulturen verkleben könnten. Damit könnte abgesehen von der Gefahr erhöhter Ausgasungsverluste bei der Ausbringung eine bessere Düngewirkung erzielt und die Mehrkosten der Separierung abgepuffert werden Zusammenfassung der Erkenntnisse aus der ökologischen Bewertung Im Rahmen des Verbundvorhabens wurde seitens des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) die Versuche KORB und ÖKOVERS auch aus der Sicht der Abiotik und Biotik bewertet. Aus diesen Vorhaben werden nachfolgend die wesentlichen Erkenntnisse in diesen Bericht übernommen und gleichzeitig für weitere Informationen auf die Endberichte zur Abiotik [64] und Biotik [64] verwiesen. Die Energie- und Emissionsbilanz zum Versuch KORB ergab für die Zweikulturnutzung bezogen auf die Fläche durch zweimaligen Anbau und Ernte einen Mehrverbrauch an Energie und Mehremissionen im Vergleich zum Hauptfruchtanbau; bezogen auf die Gewichtseinheit des Produktes durch die höheren Flächenerträge jedoch meistens einen Minderverbrauch an Energie und geringere Emissionen als im Hauptfruchtanbau. Dies gilt insbesondere für die Sonnenblume. Da der Einsatz von Düngemitteln und Maschinen den größten Einfluss auf die Bilanz nehmen, sollten alle Möglichkeiten genutzt werden, ihren Einsatz zu vermindern. Durch reduzierte Anbaumaßnahmen im Bereich der Bodenbearbeitung und des Pflanzenschutzes im Versuch KORB konnte beim Mais als Hauptfrucht flächen- und produktbezogen geringere Emissionen realisiert werden als im Grundversuch. Allgemein sind die produktbezogenen Verbräuche und Emissionen umso niedriger, je höher das Ertragsniveau ist. Diesbezüglich hat Mais die höchste, Buchweizen die niedrigste Vorzüglichkeit, und dies gilt sowohl für die konventionellen Anbaubedingungen (KORB) als auch für die ökologischen Anbaubedingungen (ÖKOVERS). Auch der Humussaldo ist umso positiver je höher das Ertragsniveau ist, sofern bei unterschiedlichen Kulturen eine vergleichbare Abbaubarkeit der organischen Substanz in der Biogasanlage gegeben ist, denn eine höhere Abbaubarkeit wie z.b. bei Mais schmälert diesen Saldo im Vergleich z.b. zu Sorghum mit einer geringeren Abbaubarkeit. Dies ist auch beim Ziel, die Abbaubarkeit von Biomassen zu erhöhen, um die Gasausbeute zu steigern, zu berücksichtigen. Der Vergleich zwischen der Fruchtfolge mit halbjährigem Kleegras (V1) mit der Fruchtfolge mit anderthalbjährigem Kleegras (V2) in ÖKOVERS zeigt einen geringeren Energiebedarf und geringere Emissionen in der Variante 2. Entscheidend hierfür ist der Ertrag, der in V2 höher ist als in V1. 150

151 Fruchtfolgen mit einem Zweitfruchtanbau haben aufgrund höherer Erträge eine bessere Wassernutzungseffizienz. Dies kann aber bei gleichen N-Restmengen im Herbst eine höhere Nitratkonzentration im Sickerwasser zur Folge haben, wenn der Wassergehalt des Bodens im Herbst geringer ist als in Fruchtfolgen mit höherer Restwassermenge. Um aus der Sicht von Blütenbesuchern ein möglichst großes Angebot an blühenden Pflanzen in Fruchtfolgen zu haben, eignen sich besonders der Buchweizen sowie Kleegras, wenn bei ihm der Schnitt erst während der Blüte erfolgt. Aber auch zusammen mit Wintergetreide kann ein großer Zeitraum blühender Pflanzen in der Fruchtfolge realisiert werden. Wird eine Zweikulturnutzung mit einer breiten Palette von Pflanzenarten durchgeführt, ist dies positiv aus der Sicht der Artenvielfalt und von Angeboten für Blütenbesucher zu bewerten, jedoch nur bedingt aus der Sicht der Brutzeiträume und dem Bruterfolg von Ackervögeln. Denn die Ernte der Erstkulturen und Saat der Zweitkulturen erfolgt zu Zeiten der Brut von Ackervögeln. Dieser Brutzeitraum ist jedoch nicht identisch für die bei uns vorkommenden Ackervögel. Dementsprechend sollte in Abhängigkeit von der vor Ort vorkommenden Vogelart der Erntetermin der Erstkultur gewählt sowie bestimmte Zweitkulturen gesät werden, um möglichst hohe Bruterfolge zu realisieren. In Ergänzung zu diesen Bewertungen sei darauf hingewiesen, dass bei einer Zweikulturnutzung höhere Flächenerträge als im Hauptfruchtanbau realisiert werden, was ein geringeren Flächenbedarf für die gleichen Mengen an Biomasse bedeutet. Die hierbei freiwerdenden Flächen können dann entweder zum Anbau von Nahrungsmitteln genutzt werden oder gezielt für ökologische Vorhaben, die dann gezielter und optimaler durchgeführt werden können als integriert in den üblichen Anbau und meist Kompromisse darstellen. 5. Ökonomische Bewertung Erarbeitet von Prof. Dr. Detlev Möller und Benjamin Blumenstein: Fachgebiet Betriebswirtschaft; Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften; Universität Kassel [59] mit Daten von [60] Neben der Bewertung der konventionellen KORB-Zweikultur-Nutzungsversuche sind im Rahmen des ÖKOVERS-Teilversuchs Daten erhoben worden, welche Erkenntnisse über die Erzeugung und die Nutzung von Energiepflanzen liefern sollen, die nach den Vorgaben und Richtlinien der ökologischen Landbewirtschaftung erzeugt werden. Die Hauptergebnisse der ÖKOVERS-Versuche aus ökonomischer Sicht sind bereits im Abschlussbericht Teil ÖKOVERS seitens der Universität Gießen detailliert aufgeführt [60]. Demnach zeigt sich, dass die Produktion von Biogassubstraten im ökologischen Landbau aus ökonomischer Sichtweise zumeist unrentabel erscheint. Dies hängt insbesondere mit den niedrigeren Erträgen bei höheren Produktionskosten, aber gleicher Veredelungsleistung bei der Vergärung zusammen. Während ökologisch produzierte Marktfürchte Premium-Preise erzielen, ist über die Vergütung bei der Biogasnutzung zumeist kein Mehrwert für ökologisch erzeugte Substrate zu generieren. Dennoch sind durch die Integration der Biogaserzeugung in ökologische Betriebssysteme aufgrund eines verbesserten Nährstoffmanagements vielfältige Vorteile im agronomischen Bereich zu erwarten. Diese wurden in den vorliegenden 151

152 Auswertungen allerdings nicht explizit berücksichtigt, sollten aber bei der Fruchtfolgeplanung mit einbezogen werden. Gerade in viehlosen Betrieben kann beispielsweise die Nutzung überschüssigen Kleegrases zu einer insgesamt stark verbesserten Nährstoffeffizienz führen. Zusätzlich zu den an anderer Stelle ausführlich beschriebenen Ergebnissen sollen nun im Folgenden einige ergänzende Auswertungen zur ÖKOVERS-Versuchsanstellung dargestellt werden. Dazu gehören sowohl der Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen energetischer Nutzung und tierischer Verwertung von Kleegras und Silomais als auch der Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen energetischer Nutzung und Mulchen der Kleegras- Vorfrucht. Zudem wurden die Kosten der Gärrestseparierung der Gärrestausbringung ohne Aufbereitung gegenübergestellt, um daraus Schlüsse über Aufwand und Nutzen sowie dem potenziellen agronomischen und ökonomischen Mehrertrag, der der Gärrestseparierung zugeschrieben wird, ableiten zu können. Diese Ergebnisse sind in Kapitel 4.3 in die ökologische Bewertung der Gärrestseparation eingefügt. Die Auswertung der Daten erfolgte auf der Grundlage von Struktur und Besonderheiten der EVA-Deckungsbeiträge und legt die allgemeinen Berechnungsgrundlagen und Daten, die auch für die Berechnung der Hauptergebnisse der ÖKOVERS-Versuchsanstellung angesetzt wurden, zu Grunde Annahmen und Datenauswertung Mechanisierung, Mengengerüste und Preise in ÖKOVERS Für die ökonomische Auswertung der Versuchsreihe ÖKOVERS wurden für einige relevante Parameter Anpassungen der Annahmen im Vergleich zur Auswertung der konventionellen Versuchsreihen vorgenommen. Dazu gehören der Wegfall von Materialaufwand und Arbeitserledigungskosten von chemisch-synthetischer Mineraldüngung und Pflanzenschutzmaßnahmen ebenso wie Änderungen in den Düngemittelkosten sowie den Kosten für ökologisch zertifiziertes Saatgut und Marktfruchtpreise für ökologisch erzeugte Marktfrüchte. Zudem wird die Stickstofffixierungsleistung von Leguminosen dem Vorfruchtanbau monetär gutgeschrieben. Die Ausprägung der Parameter ist im Abschlussbericht Teil ÖKOVERS seitens der Universität Gießen [60] bereits ausführlich beschrieben und braucht an dieser Stelle nicht wiederholt zu werden Definition des EVA-Deckungsbeitrags Die Berechnung der Deckungsbeiträge erfolgte nach den Methoden des EVA- Deckungsbeitrags [65]. An jedem Versuchsstandort werden unterschiedliche Anbausysteme, bestehend aus den einzelnen Fruchtfolgegliedern der Vorfrucht, Zweitfrucht und Nachfrucht im Hinblick auf ihre wirtschaftliche Vorzüglichkeit für die Substratproduktion zur Biogaserzeugung bewertet. Die Deckungsbeiträge der einzelnen Fruchtfolgeglieder ( pro ha und Jahr) ergeben sich aus der Differenz der variablen Leistungen der erzeugten Produkte und den variablen Kosten für Materialverbrauch (Saatgut, Pflanzenschutz- und Düngemittel etc.) sowie den variablen und fixen Arbeitserledigungskosten (Betriebsstoffe, Unterhaltung, Abschreibung, Zinsanspruch). Durch Addition der Deckungsbeiträge der einzelnen Fruchtfolgeglieder eines Anbausystems (bestehend aus Vorfrucht, Zweitfrucht und 152

153 Nachfrucht) ergibt sich der sogenannte Systemdeckungsbeitrag (Gewinnbeitrag addiert über die gesamte Zeitspanne des Anbausystems). Um den Einfluss unterschiedlicher Fruchtfolgelängen zu eliminieren, wurde der EVA-Systemdeckungsbeitrag (Addition von Kosten und Leistungen aller Fruchtfolgeglieder) durch die Zahl der Anbaujahre des Anbausystems dividiert. Die graphischen Darstellungen der betriebswirtschaftlichen Ergebnisse von ÖKOVERS 1 und 2 zeigen daher im Folgenden einerseits die Deckungsbeiträge der einzelnen Fruchtfolgeglieder sowie den durch die Anbaujahre des Fruchtfolgesystems dividierten Systemdeckungsbeitrag in pro ha und Jahr. Damit wird ein Vergleich der Versuchsanstellungen V1 und V2 auf einer gemeinsamen Ebene ( pro ha und Jahr) unabhängig von der Länge der Fruchtfolge möglich. Die regional unterschiedlichen Öko-Prämien sind in den Deckungsbeitragsrechnungen nicht berücksichtigt, da dies für den Vergleich der Vorzüglichkeit einzelner Kulturen nicht relevant ist und die eigentlich gewünschte pflanzenbauökonomische Betrachtung verfälschen würde. Mögliche Auswirkungen auf die Gesamtwirtschaftlichkeit der Systeme durch Einbeziehung der Öko-Prämien werden in der Diskussion aufgegriffen Wirtschaftlichkeitsvergleiche alternativer Nutzungen von Kleegras und Silomais Kleegras und Silomais wurden ursprünglich nur für die tierische Veredelung angebaut, mit der Biogaserzeugung eröffnet sich eine neu Verwertungsmöglichkeit. Im ökologischen Landbau werden in Betrieben ohne tierische Veredelung die Kleegasbestände mindestens einmal im Jahr gemulcht. Nachfolgend werden diese drei Verwertungsmöglichkeiten für Kleegras bzw. die tierische Veredelung von Silomais versus einer energetischen Verwertung einander gegenübergestellt Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen energetischer Nutzung und tierischer Verwertung von Kleegras und Silomais Neben der energetischen Nutzung von Erst- und Zweitfrüchten ist der herkömmliche Einsatz in der Tierhaltung eine weitere mögliche Verwertungsrichtung beispielsweise von Kleegras und Maissilage. Daher wird auf der Basis der oben beschriebenen Deckungsbeitragsrechnung die Vorzüglichkeit des Substrate bzw. Futtermittel in der einen oder anderen Verwertungsrichtung ökonomisch bewertet. Ebenso wie die Leistungen der Substrate bei der energetischen Nutzung durch eine monetäre Bewertung der Methanerträge erfasst werden, müssen die Leistungen, die durch den Verkauf der Futtermittel an die tierische Verwertung generiert werden, monetär bewertet werden. Da Futtermittel in der Regel keinen Markt-preis besitzen, wird an dieser Stelle der energetische Substitutionswert der Futtermittel berücksichtigt. Da für Heu ein Marktpreis existiert, ergibt sich der energetische Substitutionswert aus einem Referenzpreis für Heu von 105 /t und dem Energiegehalt der Trockenmasse der jeweiligen Futtermittel in Bezug auf Heu [66]. Es wird mit einem energetischen Substitutionswert bei ökologisch erzeugtem Kleegras von 43 /t FM (35% TS) und bei ökologisch erzeugtem Silomais von 46 /t FM (35% TS) kalkuliert. 153

154 Abb. 70: Deckungsbeitragsvergleich (DB, ) der energetischen und der tierischen Verwertung von halbjährigem Kleegras (V1; Erstfrucht) und Mais (Zweitkultur; mit Gärrestdüngung G2) unter zusätzlicher Berücksichtigung der Folgefrucht (Winterweizen; mit Gärrestdüngung G2) und des kumulierten Deckungsbeitrags aller Kulturen und Versuchsjahre (DB System, /Jahr) für die Standorte Haus Düsse, Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen 154

155 Abb. 71: Deckungsbeitragsvergleich (DB, ) der energetischen und der tierischen Verwertung von anderthalbjährigem Kleegras (V2; Erstfrucht) und Mais (Zweitkultur; mit Gärrestdüngung fest und flüssig) unter zusätzlicher Berücksichtigung der Folgefrucht (Winterweizen ohne Gärrestdüngung) und des kumulierten Deckungsbeitrags aller Kulturen und Versuchsjahre (DB System, /Jahr) für die Standorte Haus Düsse. Rauischholzhausen, Hofdorf und Witzenhausen Die Bewertung der Leistungen von Kleegras und Silomais als Futtermittel mit Hilfe des energetischen Substitutionswertes als Marktpreis-Ersatz führt zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit gegenüber der energetischen Verwertung dieser beiden Früchte. Wie schon in den Ergebnissen der ersten Versuchsjahre von ÖKOVERS deutlich wurde, so zeigt 155

156 sich auch in der Auswertung aller Versuchsjahre , dass die jährlichen Systemdeckungsbeiträge sowohl bei halbjährigem Kleegrasanbau (Abb. 70) als auch bei anderthalbjährigem Kleegrasanbau (Abb. 71) gegenüber der energetischen Verwertung über alle Standorte hinweg höher sind. Damit ist aus dieser stark vereinfachten betriebswirtschaftlichen Sicht die tierische Verwertung der nach ökologischen Standards produzierten Substrate bzw. Futtermittel der energetischen vorzuziehen. Nicht berücksichtigt sind bei dieser Auswertung potenzielle Unterschiede der Rest- bzw. Düngeprodukte der jeweiligen Verwertungsrichtung. Da bei der Bereitstellung der Biogasgärreste (energetische Verwertung) potenziell geringere Lagerverluste und eine höhere Pflanzenverfügbarkeit des Gärrests gegenüber der Rindergülle (tierische Verwertung) auftreten (vgl. dazu [67, 68, 69], können über ein effizienteres Düngungsregime Nachteile der energetischen Verwertung von Kleegras bzw. Silomais möglicherweise zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen energetischer Nutzung und Mulchen der Kleegras-Vorfrucht Neben der energetischen oder tierischen Nutzung des Kleegrasaufwuchses besteht bei fehlenden Verwertungsmöglichkeiten auch die Alternative, die Vorfrucht Kleegras zu mulchen Abb. 72: Deckungsbeitragsvergleich von halbjährigem (V1) und anderthalbjährigem (V2) Kleegrasanbau in der Biogasnutzung vs. Mulchen an den vier Versuchsstandorten 156

157 und auf dem Feld zu belassen. Dies impliziert geringere Arbeitserledigungskosten, da alle weiteren Arbeitsgänge der Substrat- oder Futtermittelbereitung entfallen. Dagegen fallen auch keine Leistungen aus der Biogaserzeugung oder der tierischen Erzeugung an. Es wurde angenommen, dass der Kleegrasaufwuchs im Unterschied zur Nutzung nur einmal pro Jahr gemulcht wird. Um die Unterschiede der Nutzungsvarianten des Kleegrasaufwuchses abzubilden, wurden Deckungsbeitragsvergleiche durchgeführt. Der Wirtschaftlichkeitsvergleich zwischen der Biogasnutzung und dem Mulchen des Kleegrases zeigt, dass die Veredelung des Aufwuchses in der Biogasbereitung über alle Standorte und Varianten (V1, V2) hinweg dem Mulchen vorzuziehen ist (Abb. 72). Die mögliche Notwendigkeit von weiteren Arbeitsgängen des Mulchens pro Jahr aufgrund wüchsiger Kleegrasbestände würde lediglich dazu beitragen, die Arbeitserledigungskosten der Mulchvariante weiter zu erhöhen und damit den Deckungsbeitrag weiter zu senken und die Differenz zur energetischen Nutzung zu vergrößern. Abb. 73: Deckungsbeiträge (DB, ) von bioenergetischer Nutzung der Vorfrucht (anderthalbjähriges Kleegras), der Zweitkulturen und der Folgekultur (Winterweizen ohne Gärrestdüngung) als Marktfrucht sowie kumulierter Deckungsbeitrag aller Kulturen im Mittel von zwei Jahren (DB System) unter Berücksichtigung der Variation der Gärrestapplikation am Standort Haus Düsse (V2) 157

158 Den Vergleich zwischen dem Mulchen des Kleegrases und der bioenergetischen Nutzung integriert in den geprüften Fruchtfolgeausschnitt - beispielhaft für den Standort Haus Düsse - zeigt ebenfalls, dass beim Mulchen ein wesentlich geringerer, zumeist negativer Systemdeckungsbeitrag (Abb. 74) zu erzielen ist als bei einer bioenergetischen Nutzung des Kleegrases (Abb. 73). Es bestehen meist geringe Unterschiede im Systemdeckungsbeitrag zwischen den Gärrestvarianten, mit Mais gefolgt von Buchweizen sind an diesem Standort die höchsten, mit Sonnenblumen die geringsten Systemdeckungsbeiträge zu erzielen. Abb. 74: Deckungsbeiträge (DB, ) von Mulchen der Vorfrucht (anderthalbjähriges Kleegras; V2), der Nutzung der Zweitkulturen zur Biogaserzeugung und der Folgekultur (Winterweizen ohne Gärrestdüngung) als Marktfrucht sowie kumulierter Deckungsbeitrag aller Kulturen im Mittel von zwei Jahren (DB System) unter Berücksichtigung der Variation der Gärrestapplikation am Standort Haus Düsse 158

159 Abschließend sollen im Folgenden die Möglichkeiten und Limitationen der Interpretation der Ergebnisse - basierend auf der ÖKOVERS-Datengrundlage diskutiert und bewertet sowie Anforderungen an eine Datengrundlage, die Aussagen über ein ökologisch bewirtschaftetes Gesamtsystem unter Berücksichtigung des Energiepflanzenanbaus zulassen, erörtert werden. Die Daten der ÖKOVERS-Versuchsanstellungen wurden für diesen Teilbericht, der den ÖKOVERS-Hauptbericht [60] in den Spezialfällen des Vergleichs der energetischen mit der tierischen Nutzung bzw. dem Mulchen komplementiert, mit betriebswirtschaftlichen Daten ergänzt und ausgewertet. Die Daten und getroffenen Annahmen lassen es zu, anhand von Deckungsbeitragsberechnungen belastbare Aussagen über die Wirtschaftlichkeit (Teilkostenrechnung) von kurzgliedrigen Energiefruchtfolgen im Rahmen des Zweikulturnutzungssystems und der durchgeführten Versuche zu treffen. Im Speziellen sind hierbei die N-Fixierungsleistung der Leguminosen, die der Vorfrucht Kleegras gutgeschrieben werden kann und somit zu vermindertem Düngeaufwand bei den Folgefrüchten führt, sowie der verminderte Saatgutaufwand bei mehrjährigem Kleegrasanbau berücksichtigt. Andererseits lassen sich aus der ÖKOVERS-Datengrundlage keine ökonomisch relevanten Wirkungen einer Energiefruchtfolge auf ein ökologisch bewirtschaftetes Gesamtsystem ableiten. Hierzu wäre es notwendig, die hier aufgeführten kurzgliedrigen Energiefruchtfolgen in ein vollständiges Fruchtfolgesystem zu integrieren, um etwa die längerfristige N-Wirkung des durch das Kleegras gebundenen Stickstoffs auf spätere Fruchtfolgeglieder abbilden zu können. Hinzu kommen die für Öko-Betriebe wichtigen Effekte der Unkrautdynamik, phytosanitäre Effekte sowie die Humus- und Strukturbildung, die von kurzlaufenden Parzellenversuchen nicht berücksichtigt werden können. Letztlich würde die Integration eines vollständigen Fruchtfolgesystems in einen gesamtbetrieblichen Zusammenhang ökologisch wirtschaftender Betriebe eine innerbetriebliche Verrechnung von Fruchtfolgewirkungen zwischen einzelnen Betriebszweigen ermöglichen. Zu erwarten sind außerdem relevante Verschiebungen des Kostengerüstes für die Arbeitserledigung, wenn eine gesamtbetriebliche Sichtweise angelegt würde. Dies ist im Umfang des vorliegenden Projektes jedoch nicht vorgesehen. Die Integration der Öko-Prämie in die Kalkulationen der Öko-Anbausysteme würde zu verbesserten betriebswirtschaftlichen Ergebnissen der Kulturen führen. Abhängig von regionalen Unterschieden in den Bundesländern kann die Beibehaltungsprämie Ökolandbau für Ackerland mit ca /ha angesetzt werden. Damit wär neben einer Verbesserung des jährlichen Systemdeckungsbeitrags auch eine verbesserte Konkurrenzfähigkeit zu den konventionellen Anbausystemen (KORB) zu erwarten. Für ökologisch wirtschaftende Betriebe zeigt sich aufgrund der Ergebnisse des Vergleichs energetischer vs. tierischer Verwertung, dass die innerbetriebliche Verwendung oder Vermarktung von Kleegras und Silomais als Tierfutter aus betriebswirtschaftlicher Sicht der energetischen Verwertung vorzuziehen ist. Aufgrund der nachfolgenden Veredelungsleistung des Futters zu ökologischen Lebensmitteln können höhere Substitutionswerte (Marktpreise) erzielt werden als in der energetischen Verwertung, bei der die Herkunft öko oder konventionell keine Rolle spielt. Dabei ist jedoch nicht die potenziell verbesserte Nährstoffeffizienz der energetischen Nutzung der genannten Kulturen, die insbesondere auf 159

160 verringerte Lagerverluste von Stickstoff sowie eines höheren Anteils leichter pflanzenverfügbaren Stickstoffs zurückzuführen ist, berücksichtigt. Demgegenüber ist angesichts der üblichen Transportentfernungen die bioenergetische Verwertung des Kleegrases dem Mulchen vorzuziehen, da trotz der höheren Erzeugungskosten des Kleegrassubstrats die Veredelungsleistung positiv zu Buche schlägt. Betriebe nutzen die Mulchtechnik vor allem, wenn weder Tierhaltung noch Biogasanlagen in räumlicher Nähe als Kooperationspartner zu finden sind. Zusammenfassend kann den Ergebnissen des Hauptberichts der ÖKOVERS- Datenauswertung [60] entnommen werden, dass die ökologische Substratproduktion aufgrund hoher Produktionskosten und niedriger Erträge aus ökonomischer Sicht höchst anspruchsvoll ist und meist nicht rentabel gestaltet werden kann. Zur Wirtschaftlichkeit der ökologischen Anbausysteme (Systemdeckungsbeitrag) trägt ausgleichend insbesondere die Folgekultur (Marktfrucht Winterweizen) mit ihrem im Vergleich zu konventionell vermarktetem Weizen wesentlich erhöhten Marktpreis bei. Werden für die Erzeugnisse Kleegras und Silomais zudem energetische Substitutionswerte (Marktpreise) für die tierische Verwertung angesetzt, so können zusätzliche Systemdeckungsbeitragssteige-rungen verzeichnet werden, da die Veredelungsleistung in der Produktion ökologischer Lebensmittel höher ist als in der Bioenergieerzeugung. Dennoch ist die bioenergetische Nutzung der Vorfrucht Kleegras wirtschaftlicher als das Mulchen des Aufwuchses. Weiterhin kann dem Bericht zur ökologischen Begleitforschung [60] entnommen werden, dass auch in TP 6 (EVA I und II) bzw. TP5 (EVA III) unter konventionellen Anbaubedingungen in fast allen Fällen mit Mais im Hauptfruchtanbau nach Senf als abfrierende Zwischenfrucht der höchste Deckungsbeitrag zu erzielen ist, gefolgt von Roggen-GPS und Triticale-GPS mit nachfolgendem Senf als Zwischenfrucht. Beim Anbau von Sorghum, Sonnenblumen bzw. Mais/Sonnenblumen-Gemenge zur Erweiterung der Fruchtfolge ist auch aus ökonomischer Sicht eine Zweikulturnutzung dem Hauptfruchtanbau von diesen Kulturen vorzuziehen. Während unter konventionellen Anbaubedingungen der Anbau von Mais ökonomische Vorteile gegenüber dem Anbau von Sorghum bietet, konnte unter ökologischen Anbaubedingungen mit beiden Pflanzenarten vergleichbare Deckungsbeiträge erzielt werden. Die geringe Wirtschaftlichkeit von Sonnenblumen und Buchweizen ist nicht nur mit der geringeren Ertragsleistung zu begründen, sondern auch mit der geringen Abbaubarkeit in der Biogasanlage. Damit kommt zur Realisierung von Artenvielfalt in der Fruchtfolge eine Verbesserung der Abbaubarkeit der organischen Substanz die gleiche Bedeutung zu wie einer Ertragssteigerung und einer Erhöhung der TS-Gehalte der Pflanzen zur Ernte zu. 6. Zusammenfassung Auf der Basis der dargestellten Ergebnisse zu den Feld- und Methanerträgen aus den Versuchen unter konventionellen und ökologischen Anbaubedingungen sowie aus der ökologischen und ökonomischen Begleitforschung sind folgende Aspekte von größter Bedeutung für Aussagen aus dem Verbundvorhaben: 160

161 Mais ist auch in den vorliegenden Versuchen (ÖKOVERS und KORB) hinsichtlich Feld- und Methanertrag die ertragreichste Pflanzenart und mit ihm sind die höchsten Deckungsbeiträge zu erzielen. Mittels Zweikulturnutzung, in der die Erstkultur Roggen erst Ende Mai/Anfang Juni während der Kornfüllungsphase geerntet wird, können höhere Jahreserträge als im Hauptfruchtanbau erzielt werden. Die Ertragssteigerung durch eine Zweikulturnutzung ist bei Sorghum und Sonnenblumen deutlich höher als bei Mais. Aus ökonomischer Sicht ist die Zweikulturnutzung mit Sorghum und Sonnenblumen dem Hauptfruchtanbau mit diesen Sommerungen vorzuziehen. Trotz Ertragssteigerungen sind Sorghum und insbesondere Sonnenblumen und Buchweizen dem Mais im Methanertrag aufgrund geringerer bzw. deutlich geringerer Verdaulichkeit der organischen Substanz unterlegen. Zur Realisierung artenreicher Fruchtfolgen ist es daher erforderlich, vorrangig Versuche zur Steigerung der Verdaulichkeit der organischen Masse dieser Pflanzenarten zu beginnen, da das Ziel gleicher Methanerträge je Hektar hiermit sicherlich rascher herbeizuführen ist als durch Ertragssteigerungen. Aus ökologischer Sicht sind Buchweizen und Sonnenblumen eine Bereicherung von Fruchtfolgen bzw. Landschaftselementen für Blütenbesucher. Eine Zweikulturnutzung ist aus der Sicht des Bruterfolges von Ackervögeln weniger positiv zu bewerten als der Hauptfruchtanbau von Winterungen und Sommerungen, da die Ernte der Erstkulturen möglicherweise zur Brutzeit bestimmter Ackervögel durchgeführt wird. Entsprechend der regionalen Gegebenheiten, dem Vorkommen bestimmter Arten mit ihren unterschiedlichen Brutzeiten usw. ist zur Sicherung des Bruterfolges von Ackervögeln der Erntetermin der Erstkulturen mit diesen Rahmenbedingungen abzustimmen. Vor dem Hintergrund höherer Erträge durch eine Zweikulturnutzung kann der damit verbundene geringere Flächenbedarf für die Versorgung einer Biogasanlage zum Anbau von Nahrungsmitteln genutzt werden, bzw. gezielt zu Vorhaben des Artenund Naturschutzes, die im Rahmen des üblichen Anbaus oft nur mit Kompromissen realisiert werden können. Beispielsweise können große Ackerschläge mittels Blühstreifen in kleinere Einheiten unterteilt werden, um gleichzeitig die Überwachung (Bestandesentwicklung, Wildschäden usw.) und Ernte zu erleichtern. Oder es können Spitzen in den Ackerflächen hierzu genutzt werden bzw. Kompensationsstreifen an empfindlichen Biotopen und Gewässern breiter angelegt werden. In allen Fällen sollte die Mitnutzung dieser Aufwüchse als Biogassubstrat geprüft werden. Kleegras erwies sich in den Versuchen als eine ertragreiche Kultur mit hoher Verdaulichkeit der organischen Substanz und hohen Mengen an fixiertem Stickstoff. Dieser wird mit den Gärresten aus dem Kleegras auf die landwirtschaftlich genutzten Flächen zurückgeführt, ein organisches Düngemittel für viehlose Betriebe mit hoher Wertigkeit. Entsprechend der Vorgaben zur maximalen N-Menge je Hektar und Jahr laut Düngeverordnung kann hiermit eine fast doppelt so große Fläche mit nichtlegumen Pflanzen mit Stickstoff versorgt werden. Die Biogasbereitung aus Kleegras ist eindeutig dem Mulchen von Kleegras ökonomisch überlegen, jedoch hat die tierische Veredelung die höchste Wertschöpfung. 161

162 Aufgrund seiner Vorzüge ist somit das Kleegras auch für konventionelle Betriebe eine interessante Alternative zu anderen Energiepflanzen, die zur Bereicherung der Fruchtfolge, zum Bodenschutz und zur Unkrautunterdrückung, zum N-Gewinn und zur Humusmehrung genutzt werden kann. Gleiches gilt aus der Sicht von Blütenbesuchern, wenn das Kleegras erst nach der Beginn der Blühphase geschnitten wird. Die genannten Vorzüge des Kleegrases sind nur bei einer mehrschnittigen Nutzung des Kleegrases gegeben. Daher ist dem anderthalbjährigen Kleegras mit vier bis fünf Schnitten gegenüber dem halbjährigen Kleegras mit nur einem Schnitt der Vorzug zu geben, gefolgt nach dem Umbruch im Mai jeweils von sommerannuellen Pflanzenarten als Zweitkultur wie Mais, Sonnenblumen, Sorghum oder Buchweizen. Der Vergleich über zwei mal zwei Jahre zwischen dem Anbau von Winterroggen gefolgt von Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen auf konventionell bewirtschafteten Flächen und anderthalbjährig genutztem Kleegras, ebenfalls gefolgt von Mais usw. auf ökologisch bewirtschafteten Flächen zeigt zwar die Überlegenheit im Ertrag auf den konventionellen Flächen, bedingt durch das hohe Ertragspotenzial des Roggens. Sie wird aber durch den bewertbaren Vorzug des Kleegrases in Form der Menge an fixiertem Stickstoff deutlich gemindert. Die Erträge der Zweitkulturen sind auf der Ebene gleicher N-Versorgung nach Kleegras höher als nach Roggen. Die Trennung der Gärreste in eine Fest- und eine Flüssigphase verdeutlichte, dass der flüssige Gärrest mit einem höheren Anteil verfügbarem Stickstoff zu höheren Erträgen führt als der feste Gärrest mit mehr organisch gebundenem Stickstoff. Die Konkurrenz zwischen dem Boden und der Pflanze um die Nährstoffe aus dem Gärrest scheint unter ökologischen Bedingungen größer zu sein als unter konventionellen Anbaubedingungen. Den höheren Kosten für eine Trennung der Gärreste stehen ökologische und pflanzenbauliche Vorzüge im Vergleich zu unseparierten Gärresten gegenüber, die in weiteren Untersuchungen weiter monitär zu bewerten sind. Zur Realisierung hoher Betriebs-Deckungsbeiträge sollten in einem Ökobetrieb die Gärreste aus dem Kleegras bevorzugt zu Marktfrüchten appliziert werden. Die statistische Analyse der Versuche weist zwar signifikante Wechselwirkungen zwischen den Varianten, Orten und Jahren aus, die die Notwendigkeit aufzeigt, an mehreren Orten mehrjährige Versuche anzulegen. Es bestehen aber keine gegenläufigen Tendenzen in den Ergebnissen zwischen den Jahren und Orten, sodass Empfehlungen aus den vorliegenden Versuchen abgeleitet werden können. Es ist absolut notwendig, im Rahmen der statistischen Analyse der Methanerträge je Hektar die Variabilität der Gasausbeute aus den Gärtest zur Berechnung der Methanerträge angemessen zu berücksichtigen, sie senkt aber die Zahl der signifikanten Differenzen und damit die Aussagekraft aus den Versuchen. Dagegen ist es nicht finanzierbar, jeder Variante im Feldversuch einen eigenen Gärtest an die Seite zu stellen. Daher können sehr große Differenzen zwischen Varianten schon als erste Einschätzungen bzw. Hinweise für die Beratung der Praxis genutzt werden. 162

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168 Danksagung: Die Autoren bedanken sich für die Förderung des Vorhabens durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FNR). Die Autoren bedanken sich gleichzeitig bei den Partnern in diesem Teilprojekt für die gewissenhafte Durchführung der Versuche sowie für die Diskussion der Ergebnisse. Namentlich möchten wir nennen Frau Dr. A. Nehring und Frau M. Oswald (Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL), Dornburg), Herrn A. Horstmann, Herrn M. Dickeduisberg und Frau M. Abel (LWK Nordrhein-Westfalen, Haus Düsse), Herrn Dr. L. Behle-Schalk; Herrn M. Luh und Herrn Karlheinz Balzer (Universität Gießen, Rauischholzhausen), Frau Dr. M. Fritz, Frau Dr. K. Deiglmayr, Frau D. Zander, Herrn F. Heimler und Herrn Stefan Wisent (Technologie und Förderzentrum (TFZ), Straubing / Standort Hofdorf) sowie den Herren C. Rieckmann, F. Wilken und Andreas Schweer (LWK Niedersachsen, Werlte/Standort Sögel). 168

169 Verbundvorhaben: Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands Phase III (EVA III) Teilvorhaben 5: Zweikulturnutzungssystem (ÖKOVERS) FKZ: Schlussbericht - Anhang Prof. Dr. M. Wachendorf, Dr. R. Graß, Dipl. Geoökol. B. Reddersen, Dr. R. Stülpnagel / mit einer ökonomischen Zusatzanalyse von Prof. Dr. D. Möller und MSc. B. Blumenstein / Witzenhausen im Juni, 2014

170 Abbildungsverzeichnisverzeichnis Abb. 100: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Haus Düsse in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten)...8 Abb. 101: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Haus Düsse in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten)...9 Abb. 102: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Rauischholzhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) Abb. 103: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Rauischholzhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) Abb. 104: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Hofdorf in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) Abb. 105: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Hofdorf in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten)

171 Abb. 106: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Witzenhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) Abb. 107: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Witzenhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) Abb. 108: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais Abb. 109: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais Abb. 110: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Haus Düsse in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt Abb. 111: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais Abb. 112: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Haus Düsse; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in 2

172 der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais Abb. 113: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais Abb. 114: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais Abb. 115: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Rauischholzhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt Abb. 116: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais Abb. 117: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Rauischholzhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais Abb. 118: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais Abb. 119: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage 3

173 (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais Abb. 120: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Hofdorf in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt Abb. 121: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais Abb. 122: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Hofdorf; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais Abb. 123: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais Abb. 124: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais Abb. 125: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Witzenhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt Abb. 126: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne 4

174 Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais Abb. 127: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Witzenhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais Abb. 128: Energie-Ertrag (oben) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) Abb. 129: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch KORB am Standort Haus Düsse von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) Abb. 130: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch KORB am Standort Haus Düsse von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) Abb. 131: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Haus Düsse (2. Anlage) 39 Abb. 132: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 im Versuch ÖKOVERS V2 am Standort Haus Düsse (2. Anlage) Abb. 133: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch KORB am Standort Rauischholzhausen von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage)

175 Abb. 134: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch Korb am Standort Rauischholzhausen von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) Abb. 135: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Rauischholzhausen (2. Anlage) Abb. 136: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 (ÖKOVERS V2) am Standort Rauischholzhausen (2. Anlage) Abb. 137: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Hofdorf von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) Abb. 138: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Hofdorf von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) Abb. 139: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Hofdorf (2. Anlage) Abb. 140: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 im Versuch ÖKOVERS V2 am Standort Hofdorf (2. Anlage) Abb. 141: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Witzenhausen von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) Abb. 142: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Witzenhausen von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) Abb. 143: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % 6

176 der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Witzenhausen (2. Anlage) Abb. 144: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 im Versuch ÖKOVERS V2 am Standort Witzenhausen (2. Anlage). 52 7

177 Versuchsstandort Haus Düsse (ab 2009) Abb. 100: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Haus Düsse in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 8

178 Abb. 101: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Haus Düsse in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 9

179 Versuchsstandort Rauischholzhausen (ab 2009) Abb. 102: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Rauischholzhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 10

180 Abb. 103: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Rauischholzhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 11

181 Versuchsstandort Hofdorf (ab 2009) Abb. 104: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Hofdorf in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 12

182 Abb. 105: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Hofdorf in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 13

183 Versuchsstandort Witzenhausen (ab 2009) Abb. 106: TM-Ertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Witzenhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 14

184 Abb. 107: Methanertrag von Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen- Gemenge, Winterroggen bzw. Triticale Energie (GPS) sowie Winterroggen Brotgetreide (Korn + Stroh) im Hauptfruchtanbau nach Senf bzw. gefolgt von Senf im Vergleich zu Winterroggen (Erstkultur) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblume und Buchweizen, von Mais gedüngt mit Gärrest in vier Varianten sowie einjährigem Kleegras mit vier Schnitten am Standort Witzenhausen in den Jahren 2009 (oben), 2011 (Mitte) und 2012 (unten) 15

185 Versuch ÖKOVERS - Versuchsstandort Haus Düsse Abb. 108: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais 16

186 Abb. 109: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais 17

187 Abb. 110: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Haus Düsse in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt 18

188 Abb. 111: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Haus Düsse in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais 19

189 Abb. 112: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Haus Düsse; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais 20

190 Standort Rauischholzhausen Abb. 113: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais 21

191 Abb. 114: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais 22

192 Abb. 115: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Rauischholzhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt 23

193 Abb. 116: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Rauischholzhausen in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais 24

194 Abb. 117: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Rauischholzhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais 25

195 Standort Hofdorf Abb. 118: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais 26

196 Abb. 119: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais 27

197 Abb. 120: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Hofdorf in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt 28

198 Abb. 121: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Hofdorf in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais 29

199 Abb. 122: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Hofdorf; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais 30

200 Standort Witzenhausen Abb. 123: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von halbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V1) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit Gärrest (G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zu Mais 31

201 Abb. 124: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Mais/Sonnenblumen-Gemenge, Markstammkohl, Buchweizen und Amarant in V 1 der 1. Anlage (oben) bzw. nach Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen bzw. Gärrestvarianten zu Mais in der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) zur Vorfrucht Mais 32

202 Abb. 125: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) am Standort Witzenhausen in jeweils der 1. und 2. Anlage (darunter) und Summe vom 1. bis 4. Schnitt 33

203 Abb. 126: TM-Ertrag (oben) und Methanertrag (unten) von dem letzten Schnitt von anderthalbjährigem Kleegras (ÖKOVERS, V2) gefolgt von den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen, gedüngt mit Gärrest am Standort Witzenhausen in der 1. und 2. Anlage (2008 und 2011); Gärrestvarianten: ohne Gärrest (G1), mit geringer (G2), mit mittlerer (G3), mit hoher Gärrestmenge (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zu Mais 34

204 Abb. 127: TM-Ertrag von Winterweizen (Korn + Stroh) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 2 der 1. Anlage (oben) und der 2. Anlage (unten), gedüngt mit Gärrest zur Vorfrucht aber ohne Gärrest zu Winterweizen am Standort Witzenhausen; Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht (G1), mit geringerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G2), mit mittlerer Gärrestmenge zur Vorfrucht (G3), mit hoher Gärrestmenge zur Vorfrucht (G4); in der 2. Anlage mit festem (S) bzw. flüssigem Gärrest (L) mit halber (G1) bzw. ganzer Gärrestmenge (G2) zur Vorfrucht Mais 35

205 Abb. 128: Energie-Ertrag (oben) von Winterweizen (Korn + Stroh) bzw. Alkoholertrag aus dem Weizenkorn (unten) nach den Zweitkulturen Mais, Sorghum, Sonnenblumen und Buchweizen in V 1, gedüngt mit Gärrest im Mittel aller Standorte und im Mittel der 1. und 2. Anlage (2009 und 2012); Gärrestvarianten: ohne Gärrest zur Vorfrucht und zu Winterweizen (G1 G1), ohne Gärrest zur Vorfrucht und mit Gärrest zu Winterweizen (G1 G2), mit Gärrest zur Vorfrucht und ohne Gärrest zu Winterweizen (G2 G1), Gärrest zur Vorfrucht und zum Winterweizen (G2 G2) 36

206 Abb. 129: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch KORB am Standort Haus Düsse von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) 37

207 Abb. 130: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch KORB am Standort Haus Düsse von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) 38

208 Abb. 131: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Haus Düsse (2. Anlage) 39

209 Abb. 132: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 im Versuch ÖKOVERS V2 am Standort Haus Düsse (2. Anlage) 40

210 Abb. 133: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch KORB am Standort Rauischholzhausen von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) 41

211 Abb. 134: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht (unten) im Versuch Korb am Standort Rauischholzhausen von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) 42

212 Abb. 135: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Rauischholzhausen (2. Anlage) 43

213 Abb. 136: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 (ÖKOVERS V2) am Standort Rauischholzhausen (2. Anlage) 44

214 Abb. 137: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Hofdorf von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) 45

215 Abb. 138: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Hofdorf von Herbst 2011 bis Herbst 2012 (2. Anlage) 46

216 Abb. 139: Nmin in 0-30cm (A) und 0-90 cm Tiefe (B) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht im Versuch ÖKOVERS V1 (C) von Herbst 2010 bis Herbst 2011 sowie Nmin (D, E) und Wassergehalt in % der nfk (F) von Herbst 2011 bis Herbst 2012 am Standort Hofdorf (2. Anlage) 47

217 Abb. 140: Nmin in 0-90cm sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (A) und in 0-30, und cm Tiefe von Herbst 2010 bis Frühjahr 2012 (B), Nmin in 0-30cm Tiefe (C) und in 0-90cm (D) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität (nfk) dieser Bodenschicht (E) von Frühjahr bis Herbst 2012 sowie Nmin in 0-30 cm (F) und 0-90 cm (G) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nfk (H) von Herbst 2012 bis Sommer 2013 im Versuch ÖKOVERS V2 am Standort Hofdorf (2. Anlage) 48

218 Abb. 141: Nmin in 0-30cm (oben) und 0-90 cm Tiefe (Mitte) sowie Wassergehalt im Oberboden in % der nutzbaren Feldkapazität dieser Bodenschicht im Versuch KORB am Standort Witzenhausen von Herbst 2010 bis Herbst 2011 (2. Anlage) 49

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