Stoffliche Zusammensetzung, Biogaspotenzial und Wirtschaftlichkeit von Sorghum im Vergleich zu Mais

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1 Stoffliche Zusammensetzung, Biogaspotenzial und Wirtschaftlichkeit von Sorghum im Vergleich zu Mais Fachveranstaltung Energiepflanzen, Körnermais und Körnersonnenblumen Güterfelde, 22. August 2013, Markus Theiß, Karen Pötzschke und Kerstin Jäkel

2 Einführung Die Bewertung des Gasbildungspotenzials ist notwendig, um entscheiden zu können über: die Eignung von Energiepflanzen Flächeneffizienz den Substratbedarf einer Anlage die tägliche qualitätsabhängige Substratzufuhr die qualitätsabhängige Preisbildung bei Arbeitsteilung zwischen Hersteller und Verwerter der Substrate Preis Maissilage (30 % TS, ab Hof) in Sachsen (2012): 3,50 3,80 /dt (Quelle: AMI/MIO) kein Marktpreis für Sorghum (Preisverhandlung) 2 Quelle: Prof. Weißbach (2010), verändert

3 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Probenahme und -aufbereitung Probenahme: 14 Versuchsstandorte in der Sortenprüfung je Mais/Sorghumsorte und Standort 1 x Häckselgutprobe für Inhaltstoffanalyse mit Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) 1 x Silageprobe für Biogasmessung mit Hohenheimer Biogasertragstest Probenaufbereitung: Trocknung bei 60 C, Feinvermahlung Gülzow Rockstedt Dasselsbruch Güterfelde Poppenburg Grüne- Gadegast Drößig walde Bernburg Trossin Dornburg Friemar Straubing Welzow Quelle: D. Zander 3

4 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Aufbau Hohenheimer Biogasertragstest (HBT) Inkubation von ca. 400 mg Substrat mit 30 ml Impfgülle für 35 Tage bei 37 C im klimatisierten Trockenschrank Erfassung von Biogasvolumen (ml) Methangehalt im Biogas (%) Methanausbeute (Nl/kg ots) 3 Wiederholungen je Probe Kolben 4 Öffnung für Gasanalyse 2 Stopfen 5 Testsubstrat + Impfgülle 3 Klemme 6 Graduierung

5 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Fruchtarten- /Sortenspektrum in den Sortenversuchen Sorte Reife Sorte Reife Atletico S 280 Atletico S 280 LG 3216 S 260 LG 3216 S 260 Lussi Lussi früh KWS Freya KWS Freya früh Nutri Honey KWS Sole Super Dolce Uluru spät Niagara 2 spät Farmsorgho früh BMR 201 Sucrosorgho 506 Latte Herkules Sucrosorgho 506 KWS Zerberus Herkules KSH 0704 spät KWS Zerberus Amiggo spät KWS Odin KWS Tarzan Amiggo Kylie Biomass 150 EUG 221F Biogas Mais Sudangrashybride Futterhirse Körnerhirse

6 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Inhaltstoffliche Zusammensetzung von Sorghum im Vergleich zu Mais Sortenversuche 2011 (Standort- und Sortenmittel) Fruchtart TM Zucker Stärke Rohfaser ADF org ADL ELOS Methan (Weißbach*) [%] [% TM] Nl/kg ots Mais [n = 28] SGH, früh [n = 28] Futterhirse [n = 84] SGH, spät [n = 70] 33 5,9 30,6 18,6 23,6 2,2 66,6 358 (100) 31 8,5-35,3 40,5 7,3 41,3 282 (79) 28 14,5-35,0 39,1 6,6 44,7 283 (79) 23 16,7-29,0 33,4 5,3 52,3 312 (87) 6 ADF = Cellulose + Rohlignin ADL = Rohlignin ELOS = enzymlösliche org. Substanz (Verdaulichkeit) *FoTS = 984 (RA) 0,47 (RF) 0,00104 (RF) 2, 1 kg FoTS = 420 Nl Methan

7 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Rohfasergehalte der untersuchten Sorghumarten und -sorten im Mittel der Versuchsstandorte Sortenversuch, 2011 Rohfaser [% TS] ,4 35,1 Lussi KWS Freya 30,8 Nutri Honey 26, ,3 29,1 BMR 201 Super Dolce Niagara 2 Latte 33,3 35,8 33,7 35,6 35,3 36,2 Sucrosorgo 506 Herkules KWS Zerberus KWS Odin SGH, früh SGH, spät Futterhirse Amiggo Biomass 150 7

8 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Gemessene Methanausbeuten von Sorghum im Vergleich zu Mais (SV 2011/12, Silagen getrocknet, vermahlen) Fruchtart n Mittel Min Max Stabw. Mittel (rel.) Nl/kg ots Mais SGH, früh Futterhirse Körnerhirse LfULG, Nossen Stand: Juli 2013 Unterschiedliche Messsysteme dennoch gute Übereinstimmung in den relativen Abweichungen zwischen Mais und Sorghum Dr. C. Herrmann mündl. Mitteilung ( ) n Mittel (rel.) Werte (Sorghum) gültig für: Pflanzen BBCH bei TS > 22 % (gute Entwicklung) Methodik: Silagen ungetrocknet und unvermahlen, Größe der Fermenter 1,5 L

9 Wirtschaftlichkeit Methodik Auswertung in Zusammenarbeit mit EVA-Teilprojekt: Ökonomie (Uni Gießen) Hintergrund: Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen den Projekten Vergleichskriterium: Deckungsbeitrag Variable Leistungen (Erlös) Methanertrag = TM-Ertrag Silage x Methanausbeute (12 % Silierverluste) Methanausbeute: Mais: 331 Nl/kg ots (100) Sorghum: 297 Nl/kg ots (088) 0,31 /m 3 CH 4 Variable Kosten Direktkosten (Saatgut, Düngemittel, Pflanzenschutz) Arbeitserledigungskosten (Maschinen- und Lohnkosten) 9

10 Wirtschaftlichkeit Untersuchtes Fruchtarten- und Sortenspektrum Sorte Reife Sorte Reife Atletico S 280 Atletico S 280 LG 3216 S 260 LG 3216 S 260 Lussi Lussi früh KWS Freya KWS Freya früh Nutri Honey KWS Sole Super Dolce Uluru spät Niagara 2 spät Farmsorgho früh BMR 201 Sucrosorgho 506 Latte Herkules Sucrosorgho 506 KWS Zerberus Herkules KSH 0704 spät KWS Zerberus Amiggo spät KWS Odin KWS Tarzan Amiggo Kylie Wirtschaftlichkei Biomass 150 EUG 221F t Mais Sudangrashybride Futterhirse Körnerhirse

11 Wirtschaftlichkeit Silage-TM-Erträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 2011/12 (Sortenmittel) warmes Anbaujahr hohe Niederschläge im Juli und ausreichend Wasser bis zur Ernte Juni: kühl-feuchte Witterung Aug./Sept.: trocken relativ SGH FH relativ SGH FH Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

12 Wirtschaftlichkeit Methanerträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 2011/12 (Sortenmittel) relativ SGH FH relativ SGH FH Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

13 Wirtschaftlichkeit Deckungsbeiträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 2011/12 (Sortenmittel) (vorläufige Auswertung) Differenz SGH FH Differenz SGH FH Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

14 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Güterfelde im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 2011/12 (vorläufige Auswertung) 14 Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

15 Wirtschaftlichkeit Silage-TM, Methanertrag und Deckungsbeitrag von Sorghum und Mais auf Kippenböden Versuchsjahr 2011 (Sortenmittel) relativ SGH FH relativ SGH FH Differenz SGH FH Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

16 Wirtschaftlichkeit Silage-TM, Methanertrag und Deckungsbeitrag von Sorghum und Mais auf Kippenböden Versuchsjahr 2012 (Sortenmittel) (vorläufige Auswertung) relativ SGH FH relativ SGH FH Differenz SGH FH Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

17 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Drößig im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 2011/12 (vorläufige Auswertung) 17 Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

18 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Grünewalde im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 2011/12 (vorläufige Auswertung) 18 Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

19 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Welzow im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 2011/12 19 Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

20 Zusammenfassung 1)Sorghum weist aufgrund der sichtbar höheren Faseranteile (Cellulose, Lignin) Defizite in der Methanausbeute gegenüber Mais auf Weißbach: - 21 % Batch-Werte: - 12 % 2)Zwischen den praxisrelevanten Sorten sind keine gravierenden Unterschiede im Methanbildungspotenzial zu erwarten (NIRS, Batch-Tests) 3)Der Methanertrag je Hektar wird im Wesentlichen durch die Höhe des TM-Ertrages bestimmt. Dieser stellt neben agronomischen Eigenschaften (Abreife, Standfestigkeit) das vorrangige Kriterium bei der Sortenwahl dar 20

21 Zusammenfassung 4)Mais wies im Mittel der Standorte und Versuchsjahre Vorteile im DB gegenüber Sorghum auf (bessere Kältetoleranz, höhere Methanausbeute) D-Süd Mais SGH, früh FH Kippen )Standort- und jahresabhängig (insb. 2011) konnten die besten Sorghumsorten annähernd vergleichbare bzw. zum Teil höhere DB als der Mais erzielen 6)Zu beachten: Berechnung der DB auf Basis von Versuchserträgen! 21

22 Fazit Sorghum verfügt über ein aus ökonomischer Hinsicht vielversprechendes Potenzial (insbesondere bei den zu erwartenden Züchtungsfortschritten). Dieses gilt es standortabhängig (diluviale Trockenstandorte, Kippenböden) sowie bei optimierter Produktionstechnik (Sortenwahl) zu nutzen. Entscheidend für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der Kultur wird die Bereitstellung verbesserter Sorten (Kältetoleranz!) sein.

23 Vielen Dank Dr. Kerstin Jäkel, Markus Theiß, Karen Pötzschke Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Carsten Rieckmann, Tobias Glauert LWK Niedersachsen Dr. Gert Barthelmes, Manuela Märtin Landesamt für Ländliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung Dr. Maendy Fritz, Dr. Anja Hartmann Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe Dr. Steffi Knoblauch, Dr. Maria Wagner Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Dr. Andreas Gurgel Landesanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Dr. Lothar Boese Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Dr. Christian Lange, Ulf Goltz Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.v. Dr. Uwe Franko, Dr. Katrin Kuka Helmholtz Centre For Environmental Research (UFZ) Juni 2013 Dr. Kerstin Jäkel