Die Becherpflanze als umweltverträgliche Alternative zu Mais

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1 Die Becherpflanze als umweltverträgliche Alternative zu Mais Ergebnisse einer Literaturstudie für die Bioenergieregion Bayreuth Bildmaterial GeoTeam Silphium perfoliatum L. Reinhard Wesinger Konni Biegert Folie 1

2 Substratproduktion für Biogasanlagen unter dem Aspekt der Umweltverträglichkeit Was ist umweltverträglich? Kurzportait Mais Portait Silphium perfoliatum Standortansprüche Saatgut und Pflanzung Unkrautkontrolle Krankheiten und Schädlinge Umweltverträglichkeit Wirtschaftlichkeit Fazit und Ausblick Folie 2

3 Umweltverträglichkeit Die Umweltverträglichkeit (auch Ökologieverträglichkeit) ist ein Maß für die direkten und indirekten Auswirkungen einer ursächlich durch den Menschen hervorgerufene Veränderung der Umweltbedingungen auf Böden, Gewässer, Luft, Klima, Menschen, Tiere und Pflanzen. Quelle: wikipedia Folie 3

4 Mais Vorteile Etablierte Frucht Ausgereifte Technologie Hohe Methanausbeute Gute Futtereigenschaften Nachteile Erosionsgefahr Restnitrat im Herbst Verbreitete Schädlinge Pestizideinsatz Folie 4

5 Silphium perfoliatum Becherpflanze mehrjähriger Korbblütler Herkunft Feuchtprärien Nordamerikas seit 10 Jahren wird ihre Eignung als Gärsubstrat für Biogasanlagen untersucht im Vergleich zu Mais geringere Erträge und Gasausbeuten Die Anbaufläche der Silphie hat sich von 10 ha (2010) auf ca. 400 ha (2013) entwickelt. Bildmaterial GeoTeam Folie 5

6 Standort auch in ackerbaulichen Grenzlagen bis 600 m ü. NN, ab einer Ackerzahl von 25 Die Hauptzuwachsraten der Silphie liegen im Mai Trockenphasen im Sommer übersteht sie gut Vorteile auch auf überflutungsgefährdeten Standorten gegenüber Mais oder Luzerne (Alfalfa) (USA) Keine Staunässe Je besser die Böden, desto bessere Erträge ergeben sich. Folie 6

7 Düngung Düngermenge von ca. 1 kg N/dt TM (Mais ca. 1,3 kg N/dt TM) Düngerart: organisch oder mineralisch N kg/ha P kg/ha K kg/ha Mg kg/ha Ca kg/ha Bildmaterial GeoTeam Folie 7

8 Bodenbearbeitung ähnliche Vorkehrungen wie für eine Sonderkultur speziell auf Brache- und Splitterflächen Wichtig sind eine feuchtigkeitsbewahrende Saatbereitung und die Schaffung eines feinkrümeligen Saat- bzw. Pflanzbetts. Bildmaterial GeoTeam Folie 8

9 Pflanzung Die Pflanzung ist bisher das herkömmliche Verfahren. Der Pflanztermin sollte so früh wie möglich gewählt werden Mitte Mai - Mitte Juni früher Reihenschluss, geringerer Unkrautdruck Nutzen der Bodenfeuchte Ziel sind 2-4 Pfl./m² wobei der Reihenabstand (50-75 cm) an vorhandene Pflegetechnik angepasst werden sollte 2 Pfl./m² bereits erfolgreich etabliert Wahl Pflanzdichte je nach Standort je nach Wasserverfügbarkeit, Unkrautdruck Bildmaterial ackerplus.de Folie 9

10 Direktsaat Saat ab Mitte April Ein einheitliche Feldaufgang hat große Bedeutung für zukünftiges Aussaatpotential Saatgut hat Wildpflanzencharakter Erste Praxisversuche zur Direktsaat 2012 verliefen vielversprechend. Positive Meldungen zu gesäten Beständen im August 2014 Folie 10

11 Saatgutvorbehandlung Trölenberg et al. (LTZ Augustenburg) scheint die besten Keimungserfolge erzielt zu haben: vollständige Keimung bei wärmedosierten Wechseltemperaturen mit großer Amplitude (8/20 C). oder eine "Vorkühlung" (nicht unter 10 C) hilfreich Aber: Je älter das Saatgut, desto höher der Anteil an totem Saatgut. Folie 11

12 Marktsituation Saatgut und Pflanzen N.L. Chrestensen Erfurter Samen- und Pflanzenzucht Monopolstellung Regionale Anbieter von Pflanzen Chancen in der weiteren Heterosiszüchtung, da die bisherigen Züchtungsmöglichkeiten noch nicht ausgeschöpft wurden Durchschnittliche Pflanzgutkosten liegen bei ca. 0,20 /Pfl. Folie 12

13 Unkrautkontrolle Je mehr, desto besser im Etablierungsjahr! Bildmaterial GeoTeam Folie 13

14 Folgen von Unkrautdruck Folie 14

15 Maschinenhacke Folie 15

16 Unkrautkontrolle Eine unkrautunterdrückende Vorfruchtwirkung von z.b. Klee oder Futterroggen ist vorteilhaft Totalherbizide werden oft vor der Pflanzung angewendet Zulassung für Stomp Aqua erteilt, Boxer steht an. Verschiedenste PSM können nach Beantragung einer Ausnahmegenehmigung angewandt werden Auf leichten Böden: Hacke (z.b. Kress-Fingerhacke) Bei schweren Böden: Herbizide, Relay-Intercropping (Klee) Weitere Versuche mit Folien- oder Strohabdeckung Folie 16

17 Krankheiten und Schädlinge Sclerotinia sclerotiorum (Pilz) Pseudomonas syringae (Bakterien) Bisher keine ertragsrelevanten Auswirkungen Bei Sclerotinia Befall schnelle Ernte Die Bestände erholen sich wieder günstige Vorfrucht: Klee, Winterroggen kein Winterraps oder Buschbohnen Wildschweine evtl. Probleme bei Waldstandorten Kein Fraß, aber Liege- und Wühlplatz Erfahrung von Praktiker: Vorfrucht- Maisstängel gesondert heraus eggen, statt einzugrubbern Silphie ist gutes Habitat für Nützlinge Folie 17

18 Ernteverfahren herkömmlicher Feldhäcksler TS-Gehalts % optimaler Erntetermin August-September (standort- und witterungsabhängig) Zu späte Erntetermine führen zu Einbußen in der Gasausbeute. Festlegung eines exakten Erntetermins in Bezug auf optimalen Methanertrag noch schwierig Orientierung allein an Boniturmerkmalen nicht entscheidend Bildmaterial haz.de Im Allgemeinen kann Silphie zusammen (bei geringem Flächenumfang) oder vor frühem Silomais geerntet werden. Folie 18

19 Verwendung Gärsubstrat für Biogasanlagen Das Siliergut muss ähnlich wie Mais behandelt werden. Bei TM-Gehalten > 25 % tritt keine Sickersaftbildung ein handelsübliche Siliermittel zugeben Futter mit zweischnittiger Beerntung Rohprotein USA (Wisconsin) % (Juni) 25 % (August) Bayreuth 12 % (Juni) 9 % (August) TM- Gehalt 9 % 14% Quelle Studie 1990 Dr. Gerstberger (Uni Bt) Folie 19

20 Umweltverträglichkeit langjährige Bodenbedeckung: pos. Humusbilanz und Erosionsschutz höhere Artenvielfalt Honigertrag: 150 kg/ha Gewässerschutz: kein Pestizideinsatz ab 2. Jahr sehr gute Düngeraufnahme Restnitrat Herbst Silphie Mais Beprobungstiefe 0-90 cm 14 kg N/ha Mittel kg N/ha Mittel (Versuch GeoTeam) evtl. negative Folgen bei zweischnittiger Nutzung Folie 20

21 Düngeversuch LWK Niedersachsen (2010) Folie 21

22 kg N/ha in 0-90 cm Nitratgehalte nach der Ernte 90 Restnitratgehalte im WSG Saaser Stollen (BEW GmbH) Silphie Kleegras Getreide Raps Mais Folie 22

23 Restnitrat (kg N/ha 0-90 cm) Restnitrat alternativer Energieplanzen Mittel über 5 Standorte in Oberfranken Silphie Pflanzjahr Silphie ab 2. Jahr Szarvasi Ansaatjahr Szarvasi ab 2. Jahr Folie 23

24 Wirtschaftlichkeit Pflanzung amortisiert sich nach 12 Jahren Standzeit. Durchschnittliche Pflanzgutkosten liegen bei ca. 0,20 /Pfl. (1 ha: Pfl. x 0,20 = ) jährlicher Arbeitsaufwand nach Pflanzjahr gering 13 bis 18 t TM/ha Ertrag ca. 280 Nl/kg ots % niedrigere Methanausbeute im Vgl. zu Mais Je nach Standort kann dies durch den höheren S. Ertrag kompensiert werden. jährliche Kosten Pflanzung: /ha (15 Jahre Standzeit) jährliche Kosten Saat: /ha (15 Jahre Standzeit) Folie 24

25 Wirtschaftlichkeit - Förderung Frommhagen et al. errechnet einen Mehrertrag mit EEG Förderung von /ha gegenüber Mais Schwierigkeit neues EEG 2014! Eine kulturartspezifische Förderung im Rahmen des KULAP aufgrund der EU-Vorgaben ist nicht möglich. In Wasserschutzgebieten mit Kooperationen höchste Nitratprämie ( /ha) Auszahlung der ersten 5 Jahre komplett bei Verpflichtung zu mind. 5 jähriger Nutzung als Investitionszuschuss ( ) Folie 25

26 Fazit Wirtschaftlichkeit ist abhängig von kostengünstigem Saatverfahren und Standzeit der Kultur Wichtige Maßnahmen: Standortwahl und Vorbereitung Langfristige Pacht Pflanztermin und Saatgut Behandlung Pflegemaßnahmen im 1. Jahr Erntezeitpunkt Regional angepasste Sorten Bildmaterial GeoTeam Folie 26

27 Fazit Umweltverträglichkeit Kaum Emissionen ins Grundwasser Kein Einsatz von PSM ab 2. Jahr Erosionsschutz in der Dauerkulturphase Keine Bodenbearbeitung geringerer Energieeinsatz Erhöhung der Artenvielfalt Habitat für Nützlinge Positive Wirkung auf Menschen Imageverbesserung für Landwirtschaft Folie 27

28 Nitratretention von Silphium perfoliatum unter Analyse der Wurzelbeschaffenheit SEBASTIAN DÖRNER, Dr. Pedro Gerstberger, Dr. Christoph Hartmann Ziel Masterarbeit Vergleich zwischen Becherpflanze und Mais hinsichtlich: Wurzelbeschaffenheit: Trockenmasse, Habitus, Durchwurzelungstiefe Zusammenhang zwischen N min -Gehalten des Bodens und der gesamten Biomasseverteilung Verhältnis von oberirdischer zu unterirdischer Trockenmasse Vergleich Durchwurzelungsintensität im Volumen des Bodens mit N min - Gehalten

29 Methodik

30 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit Folie 30

31 Literatur Hartmann, C. und Biegert, K. (2014): Literaturrecherche zum Anbau der Becherpflanze (Silphium perfoliatum), Bioenergieregion Bayreuth. Frommhagen, K., Denner, M., Syrbe, R.-U., Neitzel, H. (2013): Nachhaltige Nutzung von Energiepflanzen für eine regionale Entwicklung im Landkreis Görlitz-Ein Handlungsleitfaden, Internationales Begegnungszentrum St. Marienthal. Trölenberg, S. D., Kruse, M., Jonitz, A. (2012): Verbesserung der Saatgutqualität bei der Durchwachsenen Silphie (Silphium perfoliatum L.), VDLUFA-Schriftenreihe 68, Kongressband, Saat-gut, S.926 ff. Folie 31

32 GeoTeam Wir von GeoTeam betreuen 80 Wasserschutzgebiete von 45 Wasserversorgern in 7100 ha LN bzw. 890 Betrieben ca. 35 WSG mit Nitratsanierung Bildmaterial GeoTeam GeoTeam untersucht 1200 Bodenproben pro Jahr auf 2400 ha bzw. 35% der Vertragsflächen. seit 2001 in WSG + Datenbank gute Datengrundlage Folie 32