Emissionen entlang der Prozesskette Futterbau und Milcherzeugung

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1 Dachverband Agrarforschung, Berlin 25./ Emissionen entlang der Prozesskette Futterbau und Milcherzeugung Friedhelm Taube Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Christian-Albrechts-Universität Kiel

2 Dachverband Agrarforschung, Berlin 25./ Inhalt: Problembeschreibung Zwei Lösungsansätze: Komplex 1: Diversifizierung Milchproduktionssysteme Komplex 2: Moornutzung Fazit

3 Flächenbedarf Futtererzeugung Europa Flächenbedarf Futterproduktion EU-27 (Lesschen et al., 2011) 72% der LF für Futterproduktion Datenbasis: Stickstoffnutzungseffzienz: Von 100 kg Mineral-N-Düngereinsatz im Pflanzenbau finden sich im Endprodukt Weizen/Gras/Mais 70-75% Milch: 15-25% Mast-Hähnchen: 35-45% NUE Landwirtschaft D: < 50%

4 Räumliche Verteilung der Tierhaltung in Deutschland; Veränderungen seit 2000 Die räumlichen Konzentrationsprozesse in der Tierhaltung haben deutlich zugenommen und werden durch zusätzliche Biogaserzeugung in diesen Regionen noch verstärkt

5 III. N- Bilanzen für Deutschland, N-Effizienz: Deutlich < 50% Wo verbleibt der jährliche N-Überschuss? Speicher Boden?

6 Pfade N-Überschüsse Landwirtschaft Norddeutschland Kalkulation aus verschiedenen Literaturquellen (die einzelnen Verlustpfade unterliegen großer standörtlicher Variation und Unsicherheiten) Lit. u.a.: Wachendorf et al., 2004; Lampe et al., 2006; Rotz et al., 2005; Kelm et al., 2007, Svoboda et al., 2013; Dittert et al., 2005; Quackernack et al., 2014; Herrmann et al., 2015) N-Überschuss (kg/ha) N-Verluste Sickerwasser (NO3;NH4; DON) N-Verluste über Ammoniakemissionen (NH3) N- Verluste über Lachgas (N2O) bzw. NOx N- Verluste über Denitrifikation zu N2 N- Speicherung Böden netto Saldo:

7 Flächenbilanz-Salden 2010 nach DüV 2006 (Gute N-Flächenbilanz-Salden fachliche Praxis der Düngung: < 60 kg N/ha bzw. bei gut versorgten Böden <20 kg/ha Phosphat) (kg N/ha) < > 65 Ostholstein Nordfriesland Schleswig- Flensburg Schleswig- Flensburg Dithmarschen Eckernförde Rendsburg- Plön SH: 80 kg N/ha N-Flächenbilanz-Salden 2010 (nach DüV, 2006) Steinburg 65 Segeberg Pinnebermarn Stor- Herzogtum Lauenburg 52 < Ostholstein Nordfriesland Herzogtum Lauenburg SH: 12 kg P 2 O 5 /ha > (kg P 2 O 5 / ha) -2 Flächenbilanz-Salden Phosphat 2010 (nach DüV, 2006) Dithmarschen Eckernförde Rendsburg- Plön Steinburg 15 Segeberg Pinneberg Stormarn Taube et al., 2015 In den Viehhaltungsregionen in NRW, NDS und S-H wird die gfp der Düngung großflächig nicht eingehalten (N., P-Salden) Politik- und Kontrollversagen auch auf Länderebene

8 warum Salden in Abhängigkeit org. Düngung? Novellierte DüV: Stoffstrombilanz brutto notwendig, um N/P-Flüsse zu erfassen nur so kann die geringere NUE aus Tierhaltung seriös bewertet werden, Grenzwerte für N dann bei maximal kg N/ha Brutto-N-Saldo (kg/ha) organischer N-Dünger (kg/ha) Taube, 2016 Max. Salden gfp am Anteil des Einsatzes organischer Dünger ausrichten

9 Was ist zu tun? Was müssen Lösungsansätze im Sinne einer ökologischen Intensivierung leisten? Win-win Lösungen im Sinne verschiedener Ökosystemdienstleistungen (Milch, Wasserschutz, Klimaschutz, Biodiversität) Forschungsansätze in zwei Problemkomplexen

10 Komplex I: Diversifizierung Milchproduktionssysteme? Pfadabhängigkeiten/ trade off s Milcherzeugungssysteme D: Paradigma: Maximierung Einzeltierleistung! < Energie/Eiweißkonzentrate< Mais<Grünlandumbruch< keine Weidenutzung<Degradierung Bestände ; < Lebensleistung/Fitness/Tierwohl Milchkühe, Infrastruktur Beratung Grünland/ Weide? Komplementäres Paradigma: Maximierung Milch aus Gras zu minimalen Kosten? < Blockabkalbung< leichte Milchviehrasse<Maximierung Weidetage < < kaum Einsatz von Konzentratfutter < Reduktion Nährstoffüberschüsse < mixed farming < Weide auch vom Acker? Agrobiodiversität

11 Climate smart agriculture: Der globale Kontext: Eiweißlücke > LUC Südamerika > Soja Crude protein (in thsd tonnes) Consumption and production of protein feeds in Germany ( ) Gap Other proteins Other grain legumes Other oilseed meals Rapeseed Soya 0 Consumption Production (Stockinger & Schätzl, 2012) Virtueller Sojaflächenimport Deutschland: 3,6 Mio. ha (v. Witzke, 2011)

12 LUC Savanne > Soja: 3,8 kg CO 2 eq je kg Soja (FAO, 2011) Development of agriculture in Cerrado/Brazil original Brasilien: ~ 70 % der Flächenausdehnung Soja auf ehemaligen Savanne-Flächen Increase of soybean area in Cerrado: 10 Mio. ha ( ) Fearnside, 2001 Undisturbed Cerrado Other land cover

13 I Systemvergleich Milcherzeugung-Hügelland: High input Stall versus low input Weide A. High Input Milk (kg/cow/yr): Indoor year-round Forage: silage (grass, maize) Concentrates: >3.000 kg/cow/yr 32% soybean meal 22% rapeseed meal 20% grain 14% molasses 12% others Stocking rate: 2.1 LU/ha B B. Low Input Milk (kg/cow/yr): Pasturing >9 month Forage: grass-clover Concentrates: <250 kg/cow/yr 70% maize 30% lupines Stocking rate: 1.4 LU/ha A Kiel Eastern Uplands Geest (moraines) Lower Geest Marsh Dunes Experimental locations Case study farms Schönbach et al., 2012

14 3. Material & Methods LCA GHG fluxes: closed-chamber method (+ EC) Year-round Weekly (daily after fertilization/manuring events) Leaching Ceramic suction cup method During leaching periods Weekly Soil Sampling depth: 0-10 cm and cm Sampling frequency: weekly Biomass Dry matter yield and productivity >> LCA

15 Effect 4. Results of system THG-Emissionen boundary on je kg the Milch PCF milk (before ganzjährige allocation) Stallhaltung versus Vollweide confinement system pasture system kg CO 2eq /kg ECM LUC Scenario A Scenario B Scenario C C sequestration forage area: Boden-C Futterbau: Landnutzungsänderungen (LUC): Land use change (LUC): Taube et al., 2013

16 4. Results Globaler Flächenbedarf zur Milcherzeugung Anfall Norg kg/ha: kg CO 2eq /kg ECM 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 confinement system pasture system Imported land from external feed production 2,0 1,5 1,0 0,5 m²/kg ECM 0,2 0,0 A B C Land use 0,0 C sequestration forage area: Land use change (LUC): Taube et al., 2013

17 4. Results Globaler Flächenbedarf zur Milcherzeugung Anfall Norg kg/ha: kg CO 2eq /kg ECM 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 confinement system pasture system Imported land from external feed production 2,0 1,5 1,0 0,5 m²/kg ECM 0,2 0,0 A B C Land use Fazit: Globaler Flächenbedarf je kg ECM in beiden Systemen ähnlich, C sequestration forage area: Konzepte zur Diversifizierung Futter-/ Milchproduktionssysteme geboten Land use change (LUC): 0,0 Taube et al., 2013

18 Öko-effiziente Weidemilcherzeugung Lindhof Ziel: Projekt der Kieler Gruppe seit 2016 Maximierung Milchleistung aus Weidefutter Weide auf Dauergrünland und Ackerkleegras Weideperiode von Februar Dezember Blockabkalbung Februar/März > Jersey x Multi-species mixtures im Ackerfutterbau > Steigerung NUE durch sekundäre Inhaltsstoffe Win-win-win Optionen: Milch NUE Diversität

19 Komplex 2: Moor - THG Landwirtschaft in D Freibauer 2015, nach German NIR 2013

20 Komplex 2: Moor - THG Landwirtschaft in D Fazit: Freibauer 2015, nach German NIR 2013 Der zentrale Treiber der THG-Emissionen aus der Landwirtschaft ist die Moornutzung bei sehr unterschiedlichen Nutzungskosten. Soll sich der Sektor an der Dekarbonisierung der Gesellschaft beteiligen, wird es anspruchsvoll - wie mit den Mooren verfahren? Klima? Milch? FFH?

21 Entwässerte Moore: hot spots THG-Emissionen Landwirtschaftlich genutzte Moore: 5 % der LN 50 % der THG-Emissionen aus landwirtschaftlicher Bodennutzung 4.4 % der gesamten deutschen THG- Emissionen Hochleistungsstandorte der Milcherzeugung in NW-Deutschland Hohe Flächennutzungskosten Extensivierung teuer RÖDER et al., 2011; UBA, 2014

22 win-win Lösungen in entwässerten Mooren? Eider-Treene-Sorge-Niederung (S-H) Jahresdurchschnittstemperatur: 8.7 C Jahresniederschlagssumme: 861 mm ( , DWD-Station Erfde) Brache (wiedervernässt) Grünland nass (intensiv genutzt) Grünland feucht (intensiv genutzt) Ackerfutterbau

23 Klimawirksamkeit der Landnutzungen -34 % C import C Export CO 2 N 2 O CH 4 Brache GL nass GL feucht Acker Poyda et al., 2016 Mittleres globales Erwärmungspotential (GWP) der vier Beobachtungsflächen im Mittel über zwei Jahre (April 2012 März 2014). Unterschiedliche Großbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Flächen (p < 0.05). Nicht die Landnutzungsform (Grünland/Mais) determiniert GWP, sondern allein der Grundwasserstand!

24 Produktivität der Landnutzungen Moor 90 GJ NEL ha -1 a A -19 % A A Brache GL "nass" GL "feucht" Acker Poyda et al., 2016 Mittlere Energieerträge (Nettoenergie Laktation, NEL) der vier Beobachtungsflächen im Mittel der Jahre 2012 und Unterschiedliche Großbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede zwischen den Flächen (p < 0.05). Auch bei hohem Wasserstand hohe Leistungen vom Grünland! Aber hoher Managementaufwand!

25 Fazit: Mosaikstrukturen in der Moornutzung Ausblick Rotschenkel Uferschnepfe Kiebitz Notwendigkeit regionaler Forschungsprojekte mit der Landwirtschaft, um win-win-win Lösungen (Milch; Klima; Biodiversität) in Mosaikstrukturen in der Landschaft zu realisieren

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Versuchsgut Lindhof der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät CAU Kiel Mehr Informationen:

27 Gasförmige Verluste: Ammoniak-Emissionen D seit 1990 Deutschland erfüllt die NEC-Richtlinie nicht. Die aktuellen Reduktionsvorschläge der EU für D (-29% von 2005 bis 2030) stellen technisch kein Problem dar, wenn der gleiche gesetzliche Rahmen zur Gülletechnik wie in NL seit 1994 oder DK seit 2001 gesetzt würde!

28 Hat sich die Situation gebessert? Nitratbericht 2016 Häufigkeitsverteilungen der mittleren Nitratgehalte Häufigkeitsverteilungen der mittleren Nitratgehalte der Zeiträume und der EU Nitratmessmessstellen Fazit: Handlungsbedarf gegenüber der EU bleibt erhalten > DüV

29 neue Richtwerte geboten

30 neue Richtwerte geboten