Mais als Zweitfrucht oder als Hauptfrucht?

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1 3 Maisanbau BAUERNBLATT l 17. März 212 Ergebnisse mehrjähriger Fruchtfolgeversuche Mais als Zweitfrucht oder als Hauptfrucht? Die ökonomische Vorzüglichkeit des Maisanbaus sowohl bei der Futterproduktion als auch bei der Substratversorgung von Biogasanlagen ist unbestritten. Der Anbau von Mais als Monokultur steht jedoch vielfach in der Diskussion, nicht nur in jüngster Zeit durch die Ausweitung des Maisanbaus zur Biogasproduktion. Auch im Bereich des Ackerfutterbaus werden Maismonokulturen häufig kritisch gesehen, sind doch die Flächen nur gut fünf Monate im Jahr bewachsen. Bodenerosion, Humusabbau und Nährstoffausträge können die Folge sein. Auf der anderen Seite zählt der Mais zu den nährstoffeffizientesten Kulturen, die wir kennen. Als C4-Pflanze kann der Mais Stickstoff sehr effizient in Trockenmasse umsetzen, deutlich besser als unsere heimischen C3-Gräser. Alternativen zum Maisanbau, die auch ökonomischen Gesichtspunkten gerecht werden, sind nur schwer zu finden. Über die Vorteile des An- baus von Mais in Fruchtfolgen haben Taube und Mitarbeiter im Rahmen dieser Serie im Bauernblatt berichtet (7/212). In mehrjährigen Fruchtfolgeversuchen zum Futterbau und Energiepflanzenanbau auf dem Versuchsfeld Lindenhof des Fachbereichs Agrarwirtschaft der Fachhochschule Kiel sind in den vergangenen zehn Jahren Daten zur Leistungsfähigkeit der Einzelkulturen und der Gesamtfruchtfolgen gesammelt worden. Im folgenden Beitrag soll die Möglichkeit des Fruchtartenwechsels beim Maisanbau mit dem Schwerpunkt des Anbaus von Mais als Zweitfrucht dargestellt werden. Systeme zur Zweitkulturnutzung Die im Rahmen der Zunahme des Maisanbaus verstärkte Nachfrage nach Produktionsflächen für den Maisanbau führt in Schleswig-Holstein insbesondere in der typischen Futterbauregion auf der Geest zu einer zunehmenden Flächenkonkurrenz zwischen Maisanbau zur Futterproduktion und Maisanbau zur Substratversorgung von Biogasanlagen. In der Folge steigen die Pachtpreise Tabelle 1: Einfluss des Anbausystems auf Ertrags- und Qualitätsparameter von Silomais (Mittel aus drei N-Stufen, zwei Güllestufen, drei Jahren, drei Wiederholungen, Sorte: Tassilo S2) für die in der Region knappen Ackerflächen. Dies zwingt zu einer möglichst hohen Flächeneffizienz, die durch eine entsprechende Sortenwahl beim Maisanbau in Hauptfruchtstellung gegeben ist. Nachteilig sind die negativen Auswirkungen der Winterbrache, vor allem die Gefahr der Nitratauswaschung. Über eine Winterbegrünung, besonders über Untersaaten, kann diesem Nachteil entgegengewirkt werden. Zur Steigerung der Flächeneffizienz kann aber auch über eine Nut- Anbausystem Maismonokultur Mais nach Graszwischenfrucht 1. Schnitt GD.5 TM dt/ha 142,1 a 122,2 b 11,1*** NEL GJ/ha 86, a 74,2 b 7,2*** Stärke dt/ha 42,5 a 24,7 b 4,6*** N kg/ha 136,6 127,1 n.s. TM % 37,3 a 29,4 b 2,2*** NEL MJ/kg TM 6,6 6,11 n.s. Stärke %d.tm 29,7 a 19,9 b 1,9*** Rp %d.tm GD =Grenzdifferenz mit p<,5. Mittelwerte in einer Spalte mit den gleichen Buchstaben sind nicht signifikant unterschiedlich bei p<,5. 6, b 6,4 a,3*** Mais nach Grünroggen (Vordergrund, Aussaat 15. Mai) im Vergleich zur Normalaussaat (Bildmitte, 2. April).

2 BAUERNBLATT l 17. März 212 Maisanbau 31 zung der Winterzwischenfrucht nachgedacht werden. Ergebnisse aus dem bundesweiten Energiepflanzenfruchtfolgeprojekt Eva zeigen, dass die Gesamtleistung aus Winterzwischenfrucht (zum Beispiel Ackergras oder Grünroggen) und nachfolgendem Silomaisanbau Ertragsvorteile je nach Standort zwischen 1 und 2 %bringt (Vetter et al., 29). Pflanzenbaulich begrenzend wirken in vielen Regionen hauptsächlich die Länge der Vegetationszeit und die in dieser Periode für das Pflanzenwachstum verfügbare Wassermenge. Besonders die verfügbare Wassermenge, die auch produktiven Maissorten in Hauptfruchtstellung auf leichten Standorten Probleme bereiten kann, scheint intensive Zweifruchtsysteme auf diesen Standorten auszuschließen. Auf der anderen Seite hat sich die Vegetationszeit (über 5 C Tagesmitteltemperatur) in Deutschland seit 1961 um durchschnittlich 5,5 Tage pro Dekade verlängert (Chmielewski et al., 29), relativ ähnlich in Nord- und Süddeutschland. Zweifruchtsysteme in Schleswig-Holstein Zweifruchtsysteme können unterschiedlich definiert sein. Vor dem Hintergrund der für Schleswig-Holstein häufig suboptimalen Temperaturbedingungen für den Maisanbau bietet sich hier nicht das klassische Zweikulturnutzungssystem an, das

3 32 Maisanbau BAUERNBLATT l 17. März 212 vergleichbare Erträge beider Kulturen anstrebt. Vielmehr ist das System frühe Zweitfrucht nach Winterzwischenfrucht das Anbausystem der Wahl. Hier trägt der Ertrag der Winterzwischenfrucht im Durchschnitt der Jahre zu maximal einem Drittel zum Gesamtertrag bei (Vetter et al., 29). Als Grundregel gilt, je kürzer die Vegetationszeit und/oder je schlechter die Wasserversorgung, umso mehr geht die Tendenz vom Zweikulturnutzungssystem über den Winterzwischenfruchtanbau bis zum ausschließlichen Hauptfruchtanbau. Nach Vetter et al. (29) sind Standorte mit weniger als 55 bis 6 mm Jahresniederschlag in Abhängigkeit von der Bodengüte für das Zweikulturnutzungssystem nicht und für den Zwischenfruchtanbau nur bedingt geeignet. Abbildung 2: Einfluss der N- Düngung auf den Jahresenergieertrag des Gesamtsystems Maismonokultur und Zweifruchtsystem (Mittel drei Jahre,dreiWdh.) NEL-Ertrag (GJ/ha) N-Düngung (kg/ha/jahr) Mais-Mono Mais + Gras Zw.fr. Für Schleswig-Holstein bieten sich somit Kombinationen von Mais mit C3-Kulturen (zum Beispiel Ackergras und Grünroggen) als Winterzwischenfrucht an. Diese Arten wachsen bis zirka 2. Mai (Welsches Weidelgras: erster Schnitt, Grünroggen: Beginn Ährenschieben) und werden dann mit C4-Arten als Zweitfrucht kombiniert, die die höheren Sommertemperaturen effizienter nutzen können als C3-Arten. Bisher spielt hier nur der Mais eine Rolle, in Zukunft vielleicht für den Energiepflanzenbereich auch die Sorghumhirse, die aktuell intensiv züchterisch bearbeitet wird. Diese Art der Kombination von Kulturen in einem Jahr führt natürlich zu höheren Produktionskosten Abbildung 1: Einfluss der N-Düngung auf den Energieertrag und den N-Ertrag von Silomais in Monokultur und als ZweitfruchtnachAckergras(MitteldreiJahre,dreiWdh., TassiloS2) NEL-Ertrag (GJ/ha) N-Düngung(kg/ha/Jahr) Mais-Monokultur für die Futter- oder Substrateinheit, die über die höheren Erträge gedeckt werden müssen. Eine ökonomische Auswertung der bereits erwähnten Energiepflanzenfruchtfolgesysteme (Vetter et al., 29) kommt zu dem Ergebnis, dass alle alternativen Winterzwischenfruchtsysteme zur Maismonokultur keinen ökonomischen Vorteil bieten, da die erzielten Ertragsvorteile nicht die zusätzlichen Kosten decken können. Allerdings sind neben den höheren Gesamterträgen weitere Nebeneffekte zu berücksichtigen: verringerter Nährstoffaustrag durch Winterbegrünung, verringerte Erosion, verringerter Humusabbau besonders durch Ackergrasanbau, synergistische Effekte bei der Vergärung unterschiedlicher Substrate und damit ein stabilerer Gärprozess im Fermenter, bessere Nutzung von begrenzt vorhandenem Silageraum, qualitativ hochwertiges Grundfutter (zusätzlich zum vorhandenen Grünland die Nutzung des ersten Schnittes Ackergras), effizientere Nutzung der Ackerfläche für Futter- und Energiepflanzenbau und damit größerer Spielraum für Marktfrüchte, besonders im Grenzbereich für den Maisanbau höhere Ertragssicherheit bei der Futter- oder Substratbereitstellung. Mais als Zweitfrucht im Futterbau Im Rahmen eines Forschungsprojektes am Fachbereich Agrarwirtschaft der Fachhochschule Kiel wur- N-Ertrag(kg/ha) de die Leistungsfähigkeit verschiedener Ackerfutterbaufruchtfolgen mit Silomais, Ackergras und Getreide-GPS im Vergleich zur Silomaismonokultur auf dem Versuchsfeld Lindenhof der Fachhochschule Kiel in Ostenfeld (ls, 35 bis 4 Bodenpunkte, zirka 75 mm Jahresniederschlag) von 21 bis 26 untersucht. Hier sollen die Ergebnisse einer Silomaismonokultur mit und ohne Ackergras-Zwischenfruchtnutzung (erster Schnitt) dargestellt werden (Wulfes et al., 26; Manning et al., 26). Alle Fruchtfolgeglieder waren in jedem Jahr vorhanden. Die Versuche wurden in den N-Intensitätsstufen extensiv, reduziert und optimal angelegt. Die einzelnen Fruchtfolgeglieder wurden innerhalb der N-Intensitäten kulturart- spezifisch gedüngt (Mais:, 11, 16 kg/ha/a N; Graszwischenfrucht:, 8, 8 kg/ha N). Die N-Mengen beinhalteten auch zwei Güllestufen (, 2 m³ Gülle). Die tatsächlich ausgebrachte Gülle-N-Menge betrug im Mittel der Jahre 85 kg/ha/a N. Es kamen jeweils zwei Sorten zur Aussaat. In der Monokultur Tassilo (S2) und Oldham (S22) und in der Zweitfruchtvariante Tassilo und Nancis (S15), um einerseits den Vergleich mit der gleichen Sorte zu haben, andererseits auch für das spezielle Anbausystem geeignetere Sorten. Die Maisaussaat in der Monokultur erfolgte zwischen 2. und 3. April, in der Zweitfruchtvariante zwischen 15. und 2. Mai. Die Ernte des Zweitfruchtmaises wurde auf den 2. September festgelegt, in der Monokultur wurde entsprechend der Abreife geerntet. In dem Zwischenfruchtsystem ist somit die Vegetationszeit für den Mais deutlich reduziert, da später ausgesät und früher geerntet wird, um für die Graszwischenfrucht geeignete Bedingungen zu schaffen. Silomais nach Graszwischenfrucht Der Mais in einem Anbausystem mit einer Graszwischenfrucht, die zum ersten Schnitt Mitte Mai genutzt wird, zeigt für die Sorte Tassilo im Mittel der N-Intensitäten Ertragseinbußen von zirka 2 dt/ha TM beziehungsweise zirka 14 GJ/ha NEL im Vergleich zur Monokultur.Dieser Effekt ist hauptsächlich durch die niedrigen N-Intensitäten bedingt. Bereits bei mittlerer N-Versorgung (11 kg/ha N) sinkt die Ertragsdifferenz zur Monokultur auf unter Abbildung 3: Dreijährige Mais- und Graserträge in den Anbausystemen TM-Ertrag (dt/ha) N-Düngung(kg/ha/Jahr) Mais nach Graszwischenfrucht Mais-Monokultur Zweikultursystem Gülle: N-Intensitat: Ext. Red. Opt. Ext. Red. Opt. kg N/ha Mais: Gras: 8 8 Gras Mais

4 BAUERNBLATT l 17. März 212 Maisanbau 33 1 GJ/ha NEL. Damit erreicht der Mais nach der Graszwischenfrucht zirka 9 %der Ertragsleistung der Monokultur. Die optimale N-Versorgung ist ungefähr vergleichbar. Ergebnisse aus Niedersachsen zeigen, dass Zweitfruchtmais zirka 4 kg/ha N weniger für sein Ertragsoptimum benötigt als Mais in Monokultur (14 kg/ha zu 18 kg/ha), allerdings auch bei insgesamt höherem Ertragsniveau (Baumgärtel und Eiler, 212). Da die aufgenommenen N-Mengen auch vergleichbar sind, ist nicht davon auszugehen, dass größere Rest-N-Mengen aus der Düngung der Graszwischenfrucht zur Wirkung kamen. Gleiche N-Aufnahmemengen bei geringerem TM-Ertrag führten allerdings zu höheren RP-Gehalten beim Zweitfruchtmais. Die Abreifeparameter TM-Gehalt und besonders der Stärkegehalt sind beim Zweitfruchtmais ungünstiger als beim Mais in Monokultur. Hier kommt die reduzierte Vegetationszeit zum Ausdruck, in der der Mais sein Abbildung 4: Ertragsleistung von Maisanbausystemen zur Biogassubstratproduktion Ertragspotenzial nicht ausschöpfen kann. Die in Monokultur und mit verschiedenen sehr frühe Maissorte Nancis vier Jahre, fünf Maissorten, vier Wdh.) Winterzwischenfrüchten (Lindenhof, Mittel (S15) wies dagegen einen höhe- TM -Ertrag (dt/ha/jahr) ren Stärkegehalt 24 a GD,5 =7,9 dt/ha* * b auf, allerdings c 2 bei deutlich geringerem TMund NEL-Ertrag (-1 %). Der NEL Gehalt war vergleichbar, somit 8 bildet und speichert der Mais als Zweitfrucht zwar 4 Assimilate, diese Mais-Monokultur Mais + Mais + werden jedoch Grünroggen Welsches weniger in Stärke umgewandelt. Für die Stärkebil- Weidelgras Hauptkultur mit Zwischenfrucht dung sind insbesondere hohe Temperaturen und wendig. Diese standen dem Zweitfruchtmais entsprechende Temperatursummen nicht in ausreichendem in der Kornfüllungsphase not- Maße zur Verfügung. Bedeutung des Ackergrases Die Etablierung der Grasmischung bei dem Aussaatzeitpunkt 2. September war in allen Jahren sicher gelungen und gewährleistete normale Erträge zum ersten Schnitt im Folgejahr. Ackergras als Winterzwischenfrucht mit der Nutzung des ersten Schnittes konnte den Gesamtertrag des Zweifruchtsystems um zirka 2 GJ/ha/a NEL im Vergleich zur Maismonokultur steigern. Hinsichtlich der optimalen N-Düngung in diesem System war auch in der Gesamtfruchtfolge die reduzierte Variante mit 19 kg/ha/a N (8 Gras + 11 Mais) ausreichend. Die geringeren Maiserträge bei einer Winterzwischenfruchtnutzung werden also durch den ersten Grasaufwuchs überkompensiert. Aus ökologischer Sicht verwertet allerdings bei optimaler N-Intensität die Maismonokultur mit,8 GJ NEL/kg Nden eingesetzten Dün-

5 34 Maisanbau BAUERNBLATT l 17. März 212 Tabelle 2: Einfluss verschiedener Winterzwischenfrüchte auf den TM-Ertrag von Mais und den Jahresertrag des gesamten Anbausystems (Mittel vier Jahre, Hauptkultur je fünf Sorten, vier Wdh.) Monokultur Mais nach Grünroggen Mais nach Welschem Weidelgras GD,5 Mais dt TM/ha 194,4 a 161,5 b 146,8 c 9,1*** rel Anbausystem gesamt dt TM/ha 194,4 c 224,8 a 29,8 b 1,1*** Auch Wachstumsreglereinsatz im Grünroggen ist notwendig. Fotos: Prof. Dr. Rainer Wulfes gerstickstoff besser als das Zweifruchtsystem (,55 GJ NEL/kg N). Bei der Bewertung der Ertragsund Qualitätsleistungen ist weiterhin zu berücksichtigen: Die Einbeziehung einer Graszwischenfrucht mit der Nutzung des ersten Schnittes kann die gesamte Vegetationsperiode produktiv nutzen und die Erträge der Gesamtfruchtfolge, auch bei mittleren N-Intensitäten, deutlich steigern bei höherer Energiedichte und höherem Rp-Gehalt im Mittel der Kulturen. Die Kombination von Maisanbau und Grasanbau innerhalb einer Vegetationsperiode produziert eine qualitativ hochwertige, maisbetonte Grundfutterration im Verhältnis von zirka 75 bis 8 %Mais und 2 bis 25 %Gras (erster Schnitt) auf derselben Fläche. Unproduktive und qualitativ minderwertige Nachwüchse, wie sie im normalen Ackergrasanbau in der zweiten Vegetationshälfte auftreten, fallen nicht an. Dieses Produktionssystem bietet sich somit besonders für die Fütterung von Hochleistungskühen an. Zusätzliche Grünlandflächen sind nicht erforderlich. Es sind frühreife Maissorten zu bevorzugen, die eine ausreichende Abreife und Stärkeeinlagerung gewährleisten. Die dargestellten Ertragsunterschiede bei Betrachtung der gleichen Sorte werden größer, wenn man entsprechend frühere Maissorten für das Zweitkultursystem und spätreifere Sorten für die Maismonokultur einsetzt. Dieses sehr intensive Produktionssystem bedeutet aber auch, dass die Fläche zweimal jährlich neu angelegt werden muss mit dem entsprechenden Ansaatrisiko. Die stärkere Beanspruchung des Bodenwasserhaushalts durch den frühen Grasaufwuchs kann bei ausgeprägter Vorsommertrockenheit das Maiswachstum beeinflussen, spielte im vorliegenden Versuch im Vergleich zur Maismonokultur aber kaum eine Rolle. Trockenphasen im Vorsommer beeinflussten den Mais beider Systeme in ähnlicher Weise. Die zusätzlichen Kosten durch die Ansaat und den fast doppelten N- Aufwand müssen durch den Mehrertrag getragen werden. Vergleichende Kostenkalkulationen mit einem Rationsgestaltungsprogramm, welches für jede Variante auch die entsprechenden Ausgleichs- und Ergänzungsfuttermittel in einer TMR berücksichtigt, zeigen zirka 2ct/kg Milch höhere Gesamtfutterkosten im Vergleich zur Maismonokultur. Da die Nutzungskosten der Fläche dabei nicht berücksichtigt wurden, sind weiterhin die Freisetzung von rel Futterfläche und deren anderweitige Nutzungsmöglichkeiten zu kalkulieren. Bei steigenden Erzeugerpreisen für andere Kulturen sind hier einzelbetrieblich noch Optimierungsmöglichkeiten zu finden. Mais als Biogassubstrat Mais als Energiepflanze kann ebenfalls in Fruchtfolgen angebaut werden mit ähnlichen Aspekten, wie oben bereits angeführt. Auch hierzu ist auf dem Lindenhof von 26 bis 21 ein Fruchtfolgeversuch mit verschiedenen Kulturen und Kombinationen durchgeführt worden. Hieraus werden Daten zum Zweitfruchtanbau dargestellt (Wulfes und Hünerjäger, 211; Kropf et al., 211). Im Vergleich zur Futternutzung können zur Energiepflanzennutzung Maissorten mit höherer Reifezahl angebaut werden, die vor dem Hintergrund der Sickersaftbildung bei der Silierung zwar auch ausreichend abreifen müssen, bei denen ein hoher Stärkegehalt und damit die ausreichende Kolbenausreife aber nicht so zwingend notwendig ist wie im Futterbau. Zum Vergleich der Anbausysteme wurden jeweils fünf verschiedene Sorten von unterschiedlichen Züchtern mit Siloreifezahlen zwischen 22 und 26 gewählt, die sowohl als Monokultur als auch in Zweitfruchtstellung angebaut wurden. Als Winterzwischenfrucht wurden Welsches Weidelgras und Grünroggen eingesetzt. Die Aussaat des Maises als Zweitfrucht erfolgte nach der Ernte der Zwischenfrucht zu Beginn des Ährenschiebens (zirka 2. Mai). Die Ernte des Zweitfruchtmaises wurde in den Welsch-Weidelgras- Varianten auf spätestens Ende September terminiert, um die Etablierung der Grasbestände zu gewährleisten. Für die Aussaat von Grünroggen und in der Monokultur wurden die Maisbestände je nach Abreife auch später geerntet. Als wesentliche Erkenntnisse können festgehalten werden: Abbildung 5: Temperaturanspruch von Mais, Grünroggen (Gro) und Welschem Weidelgras (WWGr) während der Vegetationszeit (Lindenhof, 27 29, Temperatursumme: Mais >6 C, Winterzwischenfrüchte > 5 C Aussaat bis Ernte) TM-Ertrag (dt/ha) Temperatursumme ( C) GRo WWGr Mais-mono Mais nach Grünroggen Maisnach Gras y=,262x -142,39 R² =,818 y=,463x +43,851 R² =,7954 y=,52x +35,587 R² =,8168

6 BAUERNBLATT l 17. März Das Anbausystem mit der Winterzwischenfrucht Grünroggen war am produktivsten. Im Mittel der vier Jahre wurden 3 dt/ha TM mehr geerntet (+14 %) als in der Mais-Monokultur.Das System mit Welschem Weidelgras erreichte nur +8 %, was im Wesentlichen im stärkeren Ertragsrückgang des Maises nach Welschem Weidelgras begründet ist. Die Winterzwischenfrüchte reduzieren den Ertrag der Folgekultur Mais signifikant, wobei die Ertragsreduktion nach Welschem Weidelgras größer ist als nach Grünroggen. Der Feldaufgang nach den Zwischenfrüchten war deutlich schlechter als in der Monokultur,was auf den Wasserentzug der Zwischenfrüchte und besonders beim Welschen Weidelgras auf die schlechtere Bodenstruktur nach dem Umbruch zurückzuführen sein kann. Die Erträge des Maises können über die Temperatursummen (> 5 C) beschrieben werden. Hierbei ist der Einfluss des Anbausystems größer als die Jahresschwankungen der Temperatur. Die Erträge des Grünroggens und des Welschen Weidelgrases waren sehr ähnlich. Im Mittel der vier Jahre wurden 61 dt TM/ha vom Grünroggen und 6 dt TM/ha vom Welschen Weidelgras geerntet. Es bestanden allerdings große Jahresunterschiede. Der Jahreseffekt korrelierte mit der Vegetationsdauer, die über die Temperatursumme (> 5 C) abgebildet werden konnte. Die Winterzwischenfrüchte müssen bei der Ernte angewelkt werden, damit eine optimale Silierung erfolgen kann. Das Anbausystem mit den Winterzwischenfrüchten trägt zur Stabilisierung der Jahreserträge bei und damit auch zu einer stabileren Substratversorgung. Die Aussagen bezüglich der Kosten sind ähnlich wie bei der Beurteilung der Systeme für den Futterbau. Die kostengünstigste Alternative bleibt der Mais in Monokultur. FAZIT Die Ausführungen zum Anbau des Maises in Zweitfruchtstellung zeigen, dass durch den Einsatz von Winterzwischenfrüchten der Ertrag des Maises zwar um 1 bis 2 %reduziert wird, der Jahresertrag durch eine Kombination von Winterzwischenfrucht und Mais aber auch um 1 bis 2 %erhöht werden kann. Die Effekte sind sowohl im Futterbau mit der Kombination Ackergras plus Mais als auch im Energiepflanzenanbau mit der Einbeziehung von Grünroggen messbar. Die höheren Kosten der intensiveren Flächennutzung durch ein Zweifruchtsystem können meistens durch die höheren Erträge nicht aufgefangen werden. Vielfache pflanzenbauliche Vorzüge, die sich zum Teil erst langfristig einstellen, müssen jedoch bei der Bewertung der Anbausysteme mit berücksichtigt werden. Prof. Dr. Rainer Wulfes Fachhochschule Kiel Fachbereich Agrarwirtschaft Tel.: rainer.wulfes@fh-kiel.de