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 für die Biogasproduktion Trossin, 28. August 213, 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 (3 % TS, ab Hof) in Sachsen (212): 3,5 3,8 /dt (Quelle: AMI/MIO) kein Marktpreis für Sorghum August 213 Markus Theiß Quelle: Prof. Weißbach (21), 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 6 C, Feinvermahlung Quelle: D. Zander August 213 Markus Theiß

4 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Aufbau Hohenheimer Biogasertragstest (HBT) Inkubation von ca. 4 mg Substrat mit 3 ml Impfgülle für 35 Tage bei 37 C im klimatisierten Trockenschrank Erfassung von 4 Biogasvolumen (ml) Methangehalt im Biogas (%) Methanausbeute (Nl/kg ots) 3 Wiederholungen je Probe 28. August 213 Markus Theiß 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 28 Atletico S 28 LG 3216 S 26 LG 3216 S 26 Lussi Lussi früh KWS Freya KWS Freya früh Nutri Honey KWS Sole Super Dolce Uluru spät Niagara 2 spät Farmsorgho früh BMR 21 Sucrosorgho 56 Latte Herkules Sucrosorgho 56 KWS Zerberus Herkules KSH 74 spät KWS Zerberus Amiggo spät KWS Odin KWS Tarzan Amiggo Kylie Biogas Biomass 15 EUG 221F August 213 Markus Theiß Mais Sudangrashybride Futterhirse Körnerhirse

6 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Inhaltstoffliche Zusammensetzung von Sorghum im Vergleich zu Mais Sortenversuche 211 (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 = 7] 33 5,9 3,6 18,6 23,6 2,2 66,6 358 (1) 31 8,5-35,3 4,5 7,3 41,3 282 (79) 28 14,5-35, 39,1 6,6 44,7 283 (79) 23 16,7-29, 33,4 5,3 52,3 312 (87) August 213 Markus Theiß ADF = Cellulose + Rohlignin ADL = Rohlignin ELOS = enzymlösliche org. Substanz (Verdaulichkeit) *FoTS = 984 (RA),47 (RF),14 (RF) 2, 1 kg FoTS = 42 Nl Methan

7 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Rohfasergehalte der untersuchten Sorghumarten und -sorten im Mittel der Versuchsstandorte Sortenversuch, August 213 Markus Theiß

8 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Gemessene Methanausbeuten von Sorghum im Vergleich zu Mais (SV 211/12, Silagen getrocknet, vermahlen) Fruchtart n Mittel Min Max Stabw. Mittel (rel.) Nl/kg ots Mais SGH, früh Futterhirse Körnerhirse August 213 Markus Theiß LfULG, Nossen Stand: Juli 213 Unterschiedliche Messsysteme dennoch gute Übereinstimmung in den relativen Abweichungen zwischen Mais und Sorghum Dr. C. Herrmann mündl. Mitteilung (6.8.13) 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 (1) Sorghum: 297 Nl/kg ots (88) Methanpreis:,31 /m 3 CH 4 Variable Kosten Direktkosten (Saatgut, Düngemittel, Pflanzenschutz) Arbeitserledigungskosten (Maschinen- und Lohnkosten) August 213 Markus Theiß

10 Wirtschaftlichkeit Untersuchtes Fruchtarten- und Sortenspektrum Sorte Reife Sorte Reife Atletico S 28 Atletico S 28 LG 3216 S 26 LG 3216 S 26 Lussi Lussi früh KWS Freya KWS Freya früh Nutri Honey KWS Sole Super Dolce Uluru spät Niagara 2 spät Farmsorgho früh BMR 21 Sucrosorgho 56 Latte Herkules Sucrosorgho 56 KWS Zerberus Herkules KSH 74 spät KWS Zerberus Amiggo spät KWS Odin KWS Tarzan Amiggo Kylie Wirtschaftlichkeit Biomass 15 EUG 221F 28. August 213 Markus Theiß Mais Sudangrashybride Futterhirse Körnerhirse

11 Wirtschaftlichkeit Silage-TM-Erträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 211/12 (Sortenmittel) Mais SGH FH 25 Mais SGH FH 2 2 Silage TM [dt/ha] warmes Anbaujahr hohe Niederschläge im Juli und ausreichend Wasser bis zur Ernte Silage TM [dt/ha] Juni: kühl-feuchte Witterung Aug./Sept.: trocken relativ zu Mais: Trossin Drößig SGH FH relativ zu Mais: Trossin Drößig Güterfelde Gadegast Güterfelde Gadegast SGH FH August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

12 Wirtschaftlichkeit Methanerträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 211/12 (Sortenmittel) Methanertrag [Nm 3 /ha] Mais SGH FH Methanertrag [Nm 3 /ha] Mais SGH FH relativ zu Mais: Trossin Drößig SGH FH relativ zu Mais: Trossin Drößig Güterfelde Gadegast Güterfelde Gadegast SGH FH August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

13 DB [ /ha] Wirtschaftlichkeit Deckungsbeiträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 211/12 (Sortenmittel) Differenz zu Mais: Trossin 211 Mais SGH FH Drößig SGH FH DB[ /ha] Differenz zu Mais: Trossin 212 (vorläufige Auswertung) Mais SGH FH Drößig Güterfelde Gadegast Güterfelde Gadegast SGH FH August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

14 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Trossin im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 211/12 Trossin, 211 Trossin, DB [ /ha] DB [ /ha] August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

15 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Güterfelde im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 211/12 8 Güterfelde, Güterfelde, 212 (vorläufige Auswertung) DB [ /ha] DB [ /ha] August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

16 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Welzow im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 211/12 Welzow, 211 Welzow, DB [ /ha] DB [ /ha] August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

17 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 August 213 Markus Theiß

18 Zusammenfassung 4) Mais wies im Mittel der Standorte und Versuchsjahre Vorteile im DB gegenüber Sorghum auf (bessere Kältetoleranz, höhere Methanausbeute) D-Süd Kippen Mais SGH, früh FH ) Standort- und jahresabhängig (insb. 211) 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! August 213 Markus Theiß

19 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 August 213 Markus Theiß

20 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) August 213 Markus Theiß

21 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Rohligningehalte der untersuchten Sorghumarten und -sorten im Mittel der Versuchsstandorte Sortenversuch, August 213 Markus Theiß

22 Pflanzeninhaltsstoffe, Biogas Verlauf der Gasbildung über den Versuchszeitraum Summierter spezifischer Norm-Methanertrag (Mittelwerte) Spezifischer Methanertrag [m 3 /kg ots],5,45,4,35,3,25,2,15,1,5 LG 3216 Trossin KWS Sole Trossin Farmsorgho Trossin Verweilzeit [Tage] August 213 Markus Theiß

23 Deckungsbeitragsberechnung Annahmen für Leistungs- und Kostenermittlung Lohn: 15 /Akh Diesel: 1,3 /l Zinssatz: 5 % Nährstoffkosten N: 1,3 /kg P 2 O 5 :,59 /kg K 2 O:,48 /kg Maschinenkosten laut KTBL Feldarbeitsrechner 1 ha Schlag 5 km Hof-Feld-Entfernung Methanpreis:,31 /m 3 CH 4 12 % Silierverluste berücksichtigt erzeugte Biomasse (Frisch, unsiliert) wird verkauft (keine Silierkosten berücksichtigt) August 213 Markus Theiß

24 Wirtschaftlichkeit Silage-TM, Methanertrag und Deckungsbeitrag von Sorghum und Mais auf Kippenböden Versuchsjahr 211 (Sortenmittel) 25 Mais SGH FH 6 Mais SGH FH 6 Mais SGH FH Silage TM [dt/ha] Methanertrag [Nm3/ha] DB [ /ha] relativ zu Mais: Welzow SGH FH relativ zu Mais: Welzow SGH FH Differenz zu Mais: Grünewalde Grünewalde Grünewalde Welzow SGH FH August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

25 Wirtschaftlichkeit Silage-TM, Methanertrag und Deckungsbeitrag von Sorghum und Mais auf Kippenböden Versuchsjahr 212 (Sortenmittel) Silage TM [dt/ha] relativ zu Mais: Mais SGH FH Welzow SGH 1 76 FH Methanertrag [Nm 3 /ha] relativ zu Mais: Mais SGH FH Welzow SGH 9 68 FH DB [ /ha] Differenz zu Mais: (vorläufige Auswertung) Mais SGH FH Grünewalde Grünewalde Grünewalde Welzow SGH FH August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

26 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Gadegast im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 211/12 9 Gadegast, Gadegast, DB [ /ha] DB [ /ha] August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

27 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Drößig im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 211/ Drößig, Drößig, 212 (vorläufige Auswertung) DB [ /ha] DB [ /ha] August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)

28 Wirtschaftlichkeit DB verschiedener Sorghumsorten am Standort Grünewalde im Vergleich zu Mais Versuchsjahre 211/12 8 Grünewalde, Grünewalde, 212 (vorläufige Auswertung) DB [ /ha] DB [ /ha] August 213 Markus Theiß Berechnung durch Kornatz, Dunkel und Aurbacher (Uni Gießen)