Kurzumtriebsplantagen in Bayern Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung und der Biomasseerhebung auf ausgewählten Flächen

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1 Kurzumtriebsplantagen in Bayern Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung und der Biomasseerhebung auf ausgewählten Flächen Einleitung Bisherige Erkenntnisse zu Kurzumtriebsplantagen wurden größtenteils auf wissenschaftlichen Versuchsflächen gewonnen. Zu Praxisflächen und deren Betreibern lagen bisher kaum Informationen vor. In dem, durch ein Forscherteam der Fakultät Wald und Forstwirtschaft an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf durchgeführten Forschungsprojektes Volkswirtschaftliche und betriebswirtschaftliche Untersuchung des Anbaus von schnellwachsenden Baumarten im Kurzumtrieb auf landwirtschaftlichen Flächen als nachhaltige CO 2 - Vermeidungsoption, wurde unter anderem erstmalig der Status quo durch Befragung aller 370 KUP-Betreiber in Bayern, erhoben. Die Rücklaufquote war mit 44,6% sehr hoch. Das Praxisprojekt KUP in Bayern wird von Dipl. Ing. (FH) Sebastian Hauk bearbeitet und von Prof. Dr. Stefan Wittkopf geleitet. Durch die Energiewende und die steigenden Preise fossiler Energieträger herrscht ein verstärktes Interesse an Nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere für den Sektor Wärme wurden rund 70 % der Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien durch biogene Festbrennstoffe gedeckt (BMU 2011). Sogenannte Kurzumtriebsplantagen (KUP), produktive Holzplantagen mit vergleichsweise guten ökologischen Eigenschaften, bieten eine Möglichkeit das Angebot an holziger Biomasse zu erhöhen. Momentan existieren jedoch erst rund 4000 ha in Deutschland und 480 ha in Bayern (Hauk & Wittkopf 2011), wobei die Fläche in den letzten Jahren anhaltend stieg. In Expertenkreisen wird bei Kurzumtriebsplantagen von einer Biomasseleistung von bis zu zehn Tonnen Trockenmasse pro Hektar und Jahr auf mittleren Standorten gespochen. Der genaue Trockenmassezuwachs auf den Plantagen Bayerns und somit die Rentabilität dieser Flächen war bisher aufgrund fehlender Untersuchungen auf Praxisflächen weitgehend unbekannt. Im ersten Teil dieses Kurzberichtes werden die Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung Bayerns vorgestellt. Im zweiten Teil werden die Ergebnisse der Biomasseerhebung auf 30 ausgewählten Kurzumtriebsplantagen vorgestellt.

2 2 Grundlagen der Betreiberbefragung Der für die Betreiberbefragung versendete Fragebogen wurde im Vorfeld in Zusammenarbeit mit zehn Landwirten, die selbst KUP-Besitzer sind, erstellt. In diesem sogenannten Pre-test des Fragebogens konnten somit alle für die Betreiberbefragung relevanten Punkte erfasst und praxisnah formuliert werden. Daraus resultierte der für die Befragung benötigte Fragebogen. Weiterhin enthielt jeder Fragebogen einen Coupon, der wenn ausgefüllt zurückgesendet, die Teilnahme an einem Masseschätzverfahren auf der eigenen KUP ermöglichte.

3 Ergebnisse der Betreiberbefragung Im Laufe der Betreiberbefragung wurden insgesamt 370 KUP-Betreiber, aufgeteilt nach den Regierungsbezirken Bayerns, befragt. Der Großteil der für die Umfrage angeschriebenen Betreiber, befand sich in den Regierungsbezirken Ober- und Niederbayern (Abbildung 1). 22% 13% 7% 32% 6% 10% 10% Oberpfalz Oberfranken Mittelfranken Unterfranken Oberbayern Niederbayern Schwaben Abbildung 1: Anteil der Befragten pro Regierungsbezirk In der Umfrage gaben rund drei Viertel der Befragten an, den Beruf des Landwirtes auszuüben. Allerdings entfällt der höchste Teilnehmerprozentsatz mit 51% hier auf den Nebenerwerbslandwirt. (Abbildung 2). 25% der Befragten üben nicht den Beruf des Landwirtes aus. In diesen Bereich fallen beispielsweise Städte oder Kommunen, die eigene Kurzumtriebsplantagen betreiben. 24% Kein Landwirt 25% 75% Haupterwerb 51% Nebenerwerb Abbildung 2: Beruf der Betreiber

4 Kumulierte Flächenentwicklung [%] Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung Die KUP-Fläche in Bayern nahm ab 2007 deutlich zu. Zu dem Zeitpunkt waren knapp 20 % der 2011 existierenden 480 ha angelegt. Die Flächenentwicklung stieg bis 2010 gleichförmig auf 62 % der Flächen an. Allein im Jahr 2011 wurden 38 % der existierenden KUP-Flächen angelegt. In diesem Trend spiegeln sich einige wichtige Entwicklungen der letzten Jahre wieder. Als Beispiele können hier Änderungen im Waldgesetz, die Energiewende in Bayern, aber auch die zunehmende Verknappung der fossilen Energieträger und damit verbundene Preisanstieg genannt werden Pflanzjahr Abbildung 3: Flächenentwicklung der letzten Jahre in [%]

5 Bei der Frage über die Beweg- und Hinderungsgründe für die Anpflanzung einer Kurzumtriebsplantage waren die Aussagen der Betreiber oftmals identisch. Die meist genannten Aussagen sind in Tabelle 1 zur besseren Übersicht aufgelistet. Tabelle 1: Beweg und Hinderungsgründe für die Begründung einer KUP Beweggründe Probleme/Hinderungsgründe 1 Neugierde etwas Neues auszuprobieren Informationsstand der Öffentlichkeit ist gering 2 Begeisterung für Wald/Holz Problematik bei Pachtflächen langfristige Verträge abzuschließen 3 Eigenbewirtschaftung möglich Wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit ist auf guten Standorten nicht gegeben 4 Flächenprämie bleibt erhalten Informationsstand u. Beratungsleistung der Behörden ist gering 5 Hackschnitzelpreise steigend Hohe Flächenkonkurrenz Die Frage nach dem Pachtpreis der KUP-Standorte ergab recht eindeutig, dass sich dieser meist unter dem durchschnittlichen Pachtpreis pro Betrieb bewegt. In den seltensten Fällen lag der Pachtpries über dem normalen Wert der befragten Betriebe (Abbildung 4). 3% 38% 59% niedriger gleich höher Abbildung 4: Verhältnis des KUP Standorts zu dem durchschnittlichen Pachtpreis pro Betrieb

6 Flächeneigenschaften Interessant ist, dass die Kurzumtriebsplantagen nicht nur auf Flächen mit negativen Eigenschaften, wie zum Beispiel Hanglagen, schlecht befahrbar, etc. angelegt werden. Tatsächlich hält sich das Verhältnis zwischen positiven und negativen Flächeneigenschaften die Waage (Abbildung 5). Positive Eigenschaften Negative Eigenschaften schlechte Zufahrt Hanglage kleinstrukturiert unförmig am Waldrand am Gewaesserrand schlecht maschinenbefahrbar Abbildung 5: Verhältnis zwischen Standorten mit positiven und negativen Eigenschaften Obwohl für die Anlage eines Energiewaldes überwiegend durchschnittliche und unterdurchschnittliche landwirtschaftliche Standorte verwendet wurden, so weisen doch zwei Drittel der Flächen eine ganzjährig ausreichende Wasserversorgung auf (Abbildung 6). Diese ist - staunasse Böden ausgenommen - eine Grundvoraussetzung für gute bis sehr gute Holzerträge. Sortenwahl und Pflanzverbände nass feucht frisch trocken 36 Abbildung 6: Verteilung der Wasserhaushaltsstufen der für KUP verwendeten Standorte

7 Die Sorten Max 1, Max 2, Max 3, Max 4 und Hybride 275 dominieren und werden in Bayern etwa zu gleichen Anteilen verwendet. Nur wenige andere Sorten wurden bisher auf den Plantagen gepflanzt (Abbildung 7). Auffällig war, dass der Anbau von Weidensorten nur von drei Umfrageteilnehmern erwähnt wurde. 17% 13% Max 4 Max 3 17% 18% Max 2 Max 1 17% 18% Hybride 275 Sonstige Abbildung 7: Angebaute Klonsorten

8 Den bekanntesten und meist angepflanzten Klonsorten in Deutschland, MAX 1-4 und Hybride 275, ließen sich laut der Betreiber die folgenden Wuchseigenschaften zuweisen: Tabelle 2: Sorteneigenschaften der meist angebauten Klonsorten Sorte Eigenschaft Max 1 Max 2 Max 3 Max 4 Hybride 275 Guter Anwuchs Sehr gute Wüchsigkeit Guter Anwuchs Gute Wüchsigkeit Bester Anwuchs Sehr gute Wüchsigkeit Guter Anwuchs Sehr gute Wüchsigkeit eher träge Jugendentwicklung Sehr gute Wüchsigkeit nach drei Jahren Die Eigenschaften von Max 1 Max 4 werden im Durchschnitt ähnlich bewertet, wobei auffiel, dass auf Standorten, wo die Sorte Max 3 als gut empfunden wurde, Max 4 negativ bewertet wurde und umgekehrt. Den Hybriden 275 wird eine träge Jugendentwicklung in den ersten ein bis drei Jahren, danach jedoch sehr gutes Wachstum bestätigt. Diese verzögerte aber dennoch sehr gute Wuchsleistung zeigte sich auch auf den Versuchsflächen des Bayerischen Amtes für Saatgut und Pflanzenzucht (ASP). Dort schneidet die Sorte "Hybride 275" selbst auf kühleren Standorten mit einer hervorragenden Wuchsleistung ab. Die durchschnittlichen Kosten für Pappelstecklinge lagen bei 0,22 pro Steckling. Die von den Befragten angegebene Spannweite reichte hier von 0,11 bis hin zu 0,50 pro Steckling.

9 Bei der Frage nach dem Pflanzverband lieferte die Befragung sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Selbst bei einer gleichen Pflanzenzahl pro Hektar variierten die getroffenen Aussagen sehr stark (Tabelle 3). Dies hängt mit den unterschiedlichen Bewirtschaftungsweisen der Flächen zusammen, macht eine überbetrieblich organisierbare, rationelle, maschinelle Ernte jedoch besonders schwierig und aufwändig. Weiterhin sollte auf gut wüchsigen Standorten bei mittleren bis längeren Umtrieben (5-10 Jahre) die Pflanzzahl von ca Stück nicht überschritten werden. Tabelle 3: Auflistung der unterschiedlichen Pflanzverbände Stecklinge pro Hektar bis bis Pflanzverband 2 m x 1 m 2,4 m x 0,7 m, 1,5 m x 1 m, 2,2 m x 1 m 1,3 m x 1,3 m, 2,5 m x 0,6 m, 2 m x 1,2 m 1,7 m x 1 m; 1,5 m x 1 m, 1,5 m x 1,5 m 1,75 m x 1 m; 2 m x 0,8 m, 3 m x 0,75 m 2 m x 0,9 m; 1,6 m x 1 m 1,8 m x 1 m; 1,5 m x 1,25 m 2,50 m x 0,75 m; 2,6 m x 0,75 m; 3 m x 0,6 m

10 Anteil der Befragten [%] Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung Umtriebszeiten und geplante Erntemethoden Der Großteil der Betreiber gab an, ihre KUP im Turnus von fünf bis zehn Jahren beernten zu wollen. Am häufigsten wurde eine geplante Umtriebszeit von 5 Jahren angegeben (Abb.8) Umtriebszeit in Jahren Abbildung 8: Vergleich der geplanten Umtriebszeiten Mit der Rotationsdauer ist auch die geplante Erntetechnik eng verbunden. 50 % der Befragten gaben an, die KUP motormanuell ernten zu wollen (Abbildung 9). Dies hängt mit mehreren Faktoren zusammen: Zum einen haben KUP-Pappeln ihren optimalen Zuwachs zwischen rund fünf eher jedoch bei zehn Jahren, zum anderen ist die Flächengröße mit durchschnittlich 1 ha in Bayern sehr gering und die Anfahrt vollmechanisierter Erntetechnik verhältnismäßig teuer. Die motormanuelle Ernte im zehnjährigen Turnus ist aufgrund der höheren Stückmasse jedoch nur wenig teurer als das günstigste vollmechanisierte Ernteverfahren im dreijährigen Umtrieb (Burger 2010) und stellt somit eine einfach umsetzbare und wirtschaftlich interessante Möglichkeit dar. 23% 26% 51% motormanuell maschinell weiß nicht Abbildung 9: Geplante Erntetechnik nach erreichen der Umtriebszeit

11 Lagerung und Verwertung 92 % der Befragten gaben an, die Stämme von der Ernte im Winter bis zum Sommer passiv zu trocknen und erst dann zu hacken. Dabei kann der Wassergehalt von rund 55-60% auf ca. 30 % gesenkt werden. Damit sind in der Regel auch die Anforderungen kleiner Hackschnitzelferuerungen an den Brennstoff erfüllt. Nur 8% der Befragten haben vor, ihre Biomasse direkt nach, oder bei der Ernte zu hacken. Bei der Frage über die Verwertung der auf den Plantagen produzierten Hackschnitzel gaben 62% der Befragten an, diese dem eigenen Verbrauch zuführen zu wollen (Abbildung 10). Lediglich 33% haben das Ziel die Hackschnitzel an Dritte zu verkaufen. 5% 33% 62% Eigenverwertung Verkauf Keine Angabe Abbildung 10: Verwertung der KUP-Hackschnitzel

12 Grundlagen der Biomasseerhebung Im Laufe der Biomasseerhebung wurden die Biomassevorräte auf 30 Flächen in Bayern ermittelt. Die Flächen sollten sich für das in der Einleitung genannte Forschungsprojekt im ersten Umtrieb befinden. Insgesamt wurden neun dreijährige Flächen und 21 Flächen, die fünf Jahre oder älter waren, ausgewählt. 28 der 30 untersuchten Flächen befanden sich zum Zeitpunkt der Biomasseerhebung im ersten Umtrieb. Zwei der untersuchten Flächen wurden bereits ein oder mehrfach beerntet. Durchgeführt wurde die Biomasseschätzung über die sogenannte Regressionsmethode. Bei dieser Methode wird eine Beziehung zwischen dem Baum- bzw. Triebgewicht und dem einfach zu messenden Brusthöhendurchmesser hergestellt. Gemessen wird über eine Vollkluppung der gesamten Plantage oder der Kluppung eines repräsentativen Teiles dieser. Im Projekt wurden pro Plantage 250 Bäume als Stichprobe aufgenommen. Weiterhin wurden pro Plantage 25 Probebäume entnommen bei denen neben dem Brusthöhendurchmesser (kurz BHD) auch das Gewicht gemessen wurde. Aus den Daten der Probebäume wurde dann die sogenannte Biomassefunktion erstellt. Über diese Biomassefunktion können nun durch Einsetzen der 250 BHD-Werten die einzelnen Triebgewichte errechnet und auf die gesamte Fläche hochgerechnet werden.

13 Ertrag [Tonnen atro/ha*a] Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung Ergebnisse der Biomasseerhebung Die untersuchten dreijährigen Flächen leisteten im Schnitt einen Zuwachs von 4,22 Tonnen Trockenmasse pro Hektar und Jahr (t atro/ha*a). Allerdings sticht hier das Ergebnis einer Fläche mit 15,90 t atro/ha*a deutlich hervor. Hier handelt es sich um eine bereits mehrfach beerntete Fläche (im sechsten Umtrieb). Die meisten dreijährigen Flächen im ersten Umtrieb bewegen sich knapp über bzw. unter einem Zuwachs von 2,0 Tonnen atro/ha*a ,90 t Ø 4, jährige Flächen Abbildung 11: Biomasseleistung der 3-jährigen Flächen

14 Ertrag [Tonnen atro/ha*a] Ergebnisse der ersten Betreiberbefragung Auf den Flächen, die fünf Jahre oder länger wuchsen, waren es im Durchschnitt 9,00 Tonnen Trockenmasse pro Hektar und Jahr. Somit ist die Biomasseleistung der Flächen älter als fünf Jahre mehr als doppelt so hoch wie auf den 3-jährigen Flächen. Allerdings stach auch hier eine Fläche mit einem Zuwachs von 24,00 Tonnen atro/ha*a heraus. Hier handelte es sich ebenfalls um eine bereits mehrfach beerntete Fläche. Diese Plantage befand sich bereits im vierten Umtrieb ,00 t Ø 9, Flächen älter als 5 Jahre Abbildung 12: Biomasseleistung der Flächen älter als 5 Jahre

15 Fazit Im Gegensatz zu anderen Bundesländern sind die Kurzumtriebsplantagen in Bayern überwiegend auf eine Umtriebszeit größer als drei Jahre ausgelegt. Hierfür werden die Plantagen mit einer geringeren Pflanzenzahl pro Hektar begründet. Durch die somit geringere Stückzahl pro Hektar weisen die untersuchten dreijährigen Flächen, im Gegensatz zu Flächen die auf eine dreijährige Beerntung ausgelegt sind, einen geringeren jährlichen Zuwachs auf. Um auch bei einer festgelegten Umtriebszeit von drei Jahren optimale Zuwächse zu erhalten, werden Pflanzenzahlen von ca Stück pro Hektar empfohlen. Die in der Biomasseerhebung aufgenommenen Plantagen wurden überwiegend auf unterdurchschnittlichen, allerdings gut wasserversorgten Standorten begründet. Auf den Flächen älter als fünf Jahre konnten trotz dieser Bedingungen bereits Zuwächse von durchschnittlich neun Tonnen Trockenmasse pro Hektar und Jahr festgestellt werden. Eine gute Wasserversorgung kann als das wichtigste Kriterium für die Wüchsigkeit einer Kurzumtriebsplantage angesehen werden. Bei Umtriebszeiten von fünf bis zehn Jahren werden die Wuchseigenschaften der Pappelsorten besser ausgenutzt. Das Optimum liegt je nach Sorte zwischen fünf bis zehn, teilweise sogar bei 15 Jahren. Weiterhin kann an zwei Flächen, die bereits mehrfach beerntet wurden, exemplarisch gezeigt werden, dass die Biomasseleistung im zweiten Umtrieb deutlich zunimmt; Experten sprechen von etwa %. Die Gründe hierfür sind sowohl der ausbleibende Konkurrenzkampf gegen Begleitvegetation als auch der bereits vollständig ausgeprägte Wurzelstock. Gerade über letzteren ist es der Pappel möglich, ihre gesamte Wuchsenergie in den Zuwachs oberirdischer Biomasse zu investieren Ø 4,22 Ø 9, Abbildung 13: Überblick der Wuchsleistung aller untersuchten Flächen