Einfluss der Anbauverfahren und Fruchtfolgegestaltung. auf die Treibhausgasemissionen im Energiepflanzenanbau

Transkript

1 Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research Einfluss der Anbauverfahren und Fruchtfolgegestaltung auf die Treibhausgasemissionen im Energiepflanzenanbau Ergebnisse aus dem EVA-Projekt am Standort Gülzow Christiane Peter Arbeitsgruppe: Michael Glemnitz, Matthias Willms, Anne-Katrin Prescher, Katrin Eisermann Gülzow, 02.September 2015

2 ZALF im EVA - Projekt Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die Energiepflanzen unter verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands TP1: Pflanzenbauliche Untersuchungen TP2: Ökologische Bewertung TP3: Ökonomische Bewertung TP4: Substratqualität und Konservierung Querschnittsprojekte: Gewässerschutz und Pflanzenschutzmitteleinsatz Satellitenprojekte: Gärrestverwertung, Ackerfutter, Zwischenfrüchte, Risikoabschätzung, Faktorminimierung Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

3 ZALF im EVA - Projekt Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die Energiepflanzen unter verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands TP1: Pflanzenbauliche Untersuchungen TP2: Ökologische Bewertung TP3: Ökonomische Bewertung TP4: Substratqualität und Konservierung Querschnittsprojekte: Gewässerschutz und Pflanzenschutzmitteleinsatz Satellitenprojekte: Gärrestverwertung, Ackerfutter, Zwischenfrüchte, Risikoabschätzung, Faktorminimierung Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

4 EVA-Projekt untersuchte Fruchtfolgen FF Mix 1 (C4/C3 Pflanzen) W. Gerste (Hf, Gp) Futterhirse (Sts, Gp) Mais (Hf, Gp) W. Triticale (Hf, Gp) Phacelia (Sts, Gd) W. Weizen (Hf, Ko) Mix 2 (C4/C3 Pflanzen) Futterhirse (Hf, Gp) W. Roggen (Wzf, Gp) Mais (Zf, Gp) W. Triticale (Hf, Ko) W. Weizen (Hf, Ko) Mix 3 (C4/C3 Pflanzen) Mais (Hf, Gp) W. Roggen (Wzf, Gp) Futterhirse (Zf, Gp) W. Triticale (Hf, Gp) Einj. Weidelgras (Sts, Gd) W. Weizen (Hf, Ko) Ackerfutter Markt-u. Energiepflanzen S. Gerste (Hf, Gp) Kleegras (Us, Gp) Hafersortenmischung (Hf, Gp) Kleegras (Hf, Gp) Kleegras (Hf, Gp) W. Weizen (Hf, Ko) W. Triticale (Hf, Gp) W. Raps (Hf, Ko) W. Weizen (Hf, Ko) Tab.: Übersicht der angebauten Fruchtfolgen in EVA II am Standort Gülzow (Gp Ganzpflanze; Hf - Hautfrucht, Ko Korn, Sts Stoppelsaat, Us Untersaat, Wzf - Winterzwischenfrucht, Zf Zweitfrucht) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

5 Umweltgüter - Landschaftsfunktionen Boden Wasser Luft Biota Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

6 Indikatorsystem Nitrataustrag Nitratkonzentration im Sickerwasser Wasser Wasserverbrauch Humusbilanzsaldo Boden Energiebilanz: KEA EROI Sickerwassermenge THG-Emissionen [flächenbezogen] THG-Effizienz [produktbezogen] Luft Biota Futterhabitat-Index Brutvogel-Index Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

7 Gliederung Problem: Anthropogene Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft Modellierung von Treibhausgasemissionen Optimierung durch Anbauverfahren Optimierung durch Fruchtfolgegestaltung Energieeffizienz Zusammenfassung Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

8 Anthropogene Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft IPCC 2006 Volume 4 Kapitel 1 Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

9 Treibhausgasemissionen und Energiebilanz MiLA Modell (Model for integrated Life Cycle Assessment in Agriculture) Systemgrenzen: Von der Wiege bis zum Hoftor oder Von der Wiege bis zur Bahre Abb.: Systemgrenzen für die Bewertung des Anbaus von Energiepflanzen Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

10 Standort Gülzow norddeutsches Grund- und Endmoränengebiet der Weichselkaltzeit 10 m über NN stark lehmiger Sand Pseudogley-Parabraunerde maritim beeinflusstes Tieflandklima mittlerer Jahresniederschlag: 569mm häufig Frühjahrstrockenheit Jahresdurchschnittstemperatur: 8,6 C Abb.: Lage Versuchsstandort Gülzow Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

11 THG-Emissionen bei der Produktion von Energie aus Energiepflanzen Abb.: Vergleich der flächenbezogenen THG-Emissionen [in %] von unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow, unterteilt nach Energiepflanzenanbau und Energieproduktion(gemittelt über 4 Anlagen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

12 THG-Emissionen beim Energiepflanzenanbau Abb.: Vergleich der flächenbezogenen THG-Emissionen des Energiepflanzenanbaus [in %] der Mix 3 Fruchtfolge (Mais - W. Rogen - Sudangras- W. Triticale - Einj. Weidelgras W. Weizen) am Standort Gülzow, unterteilt nach Emissionskategorien (gemittelt über 4 Anlagen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

13 Optimierung durch Anbauverfahren Abb.2 unten: Vergleich des TM-Ertrags der Mix 3 Fruchtfolge (Mais - W. Rogen - Futterhirse) und Mix 3-25% N-Stickstoffdünger am Standort Gülzow (aus EVA III ) Abb.1 oben: Vergleich der flächenbezogenen THG- Emissionen des Energiepflanzenanbaus der Mix 3 Fruchtfolge (Mais - W. Rogen - Futterhirse) und Mix 3-25% N-Stickstoffdünger am Standort Gülzow (aus EVA III ) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

14 Optimierung durch Anbauverfahren Abb.1: Vergleich des Düngemitteleinsatzes in der Mix 3 Fruchtfolge (Mais - W. Rogen - Futterhirse) und Mix 3-25% N- Stickstoffdünger am Standort Gülzow (aus EVA III ) Abb.2: Vergleich der THG-Emissionen des Düngemitteleinsatzes in der Mix 3 Fruchtfolge (Mais - W. Rogen - Futterhirse) und Mix 3-25% N-Stickstoffdünger am Standort Gülzow (aus EVA III ) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

15 Optimierung durch Fruchtfolgegestaltung Abb.: Vergleich der flächenbezogenen THG-Emissionen der unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow unterteilt THG-Emissionskategorien (gemittelt über 4 Anlagen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

16 Optimierung durch Fruchtfolgegestaltung Einj. Weidelgras Futterhirse Hafersortenmischung Kleegras Mais Phacelia S. Gerste W. Gerste W. Raps W. Roggen W. Triticale W. Weizen Abb.: Vergleich der flächenbezogenen THG-Emissionen der unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow, unterteilt nach Fruchtarten (gemittelt über 4 Anlagen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

17 Optimierung durch Fruchtfolgegestaltung Einj. Weidelgras Futterhirse Hafersortenmischung Kleegras Mais Phacelia S. Gerste W. Gerste W. Raps W. Roggen W. Triticale W. Weizen Abb.: Vergleich der flächenbezogenen THG-Emissionen der unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow, unterteilt nach Fruchtarten (gemittelt über 4 Anlagen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

18 Funktionale Einheit (Fläche vs. Produkt) Abb.1 rechts: Vergleich der flächenbezogenen THG- Emissionen der unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow Abb.2 links: Vergleich der produktbezogenen THG- Emissionen der unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow Abb.3 unten: Vergleich der produktbezogenen THG- Emissionen der unterschiedlichen Fruchtfolge am Standort Gülzow (nur Energiepflanzen in die Berechnung einbezogen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

19 Ergebnisse (EROI) Energie-Output / Energie-Input = EROI (Energie Return On Investment) Abb.: Vergleich des EROIs der unterschiedlichen Fruchtfolge an unterschiedlichen Standorten (gemittelt über 4 Anlagen) Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

20 Zusammenfassung Modellierung von THG-Emissionen auf regionaler Ebene (alle Anbauschritte mit einbeziehen) Schlüsselgrößen: Einsatz von Düngemitteln und Maschinen Reduzierung von THG-Emissionen durch: Minimierung des Stickstoffeinsatzes Angepasste Intensität der Bodenbearbeitung (reduzierte Bodenbearbeitung) Fruchtfolgegestaltung (Fruchtarten, Fruchtfolgestellung, Extensivierungsansätze durch mehrjähriges Ackerfutter) Geschlossene Nährstoffkreisläufe durch Gärrestrückführung (Ersatz von mineralischen Dünger) Einsatz von emissionsmindernden Düngemittelapplikationstechniken Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

21 Zusammenfassung EROI: Energieeffizienz ist abhängig von der gewählten Fruchtfolge (Fruchtarten und Fruchtfolgestellung) sowie vom Bewirtschaftungsmanagement am Standort und dessen Ertragspotenzial. Bewirtschaftungsmanagement sollte nicht nur auf der Grundlage von einem Indikator (THG-Emissionen) gestaltet werden, sondern alle Säulen der Nachhaltigkeit sollten einbezogen werden. Dazu zählen agrotechnische Machbarkeit, Humushaushalt und Bodenfruchtbarkeit, ökonomische Leistungsfähigkeit sowie pflanzenbauliche und gesellschaftliche Restriktionen. Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen? Christiane Peter; ZALF Mais-und Energiepflanzenfeldtag Gülzow,