Energiepflanzentag Haus Düsse, Entwicklung des Maisanbaus in Niedersachsen

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1 Prof. Dr. Christa Hoffmann Institut für Zuckerrübenforschung Göttingen Energiepflanzentag Haus Düsse, Entwicklung des Maisanbaus in Niedersachsen Flächenanteil Mais steigt in einigen Regionen extrem an Akzeptanzproblem in der Bevölkerung nimmt zu LWK NS 21 Hoffmann, IfZ 1

2 BZE, Weißzuckerertrag [t ha -1 1] Gründe für die Einbeziehung von Zuckerrüben als Biogassubstrat Hoher Anteil Mais in der Fläche Wirkung auf das Landschaftbild Auflockerung der Fruchtfolge (Fusarien) Verteilung des Anbaurisikos Gute Ausnutzung der Vegetationszeit Effiziente Nutzung von Wasser und Stickstoff Hoher Ertrag Hoher Zuchtfortschritt Bereinigter Zuckerertrag und Weißzuckerertrag der neu zugelassenen Sorten BZE BZE, Wertprüfung Bundessortenamt 1) Weißzuckerertrag, Weißzuckerwert nach WVZ WZE y = 8,27 +,15 x r² =,73*** y = 6,4 +,11 x r² =,78*** Jahr 1) Zulassungsjahre ohne Sorten mit Nematoden- oder Rhizoctoniatoleranz. Ab dem Zulassungsjahr 29 mit Nematodentoleranz / -resistenz, aber ohne Rhizoctoniatoleranz (IfZ 21) Hoffmann, IfZ 2

3 Anforderungen an Zuckerrüben für die Biogasgewinnung Vergärungseigenschaften Ertrag N-Düngung Ernte Lagerung/Aufbereitung g g Sortenwahl Zusammensetzung von pflanzlicher Biomasse - Was ist entscheidend für die Vergärung? Geernteter Ertrag = Frischmasse FM Wasser Trockenmasse TM nicht vergärbar! Asche Organische TM Kohlenhydrate Proteine Fette Verdaulichkeit Hoffmann, IfZ 3

4 (% TM) Zusammensetzung der Trockenmasse von Zucker- und Futterrüben, Zuckerrübenblatt und Mais Rohnährstoffe nach Weender Futtermittelanalyse, 2 Standorte, Herbst 29 22,5 % 2,5 % 15, % 14,5 % 3 % Rohasche 1 Rohfett Rohprotein Rohfaser NfE r Biogasertrag (Nl kg -1 ots S) 8 ZR-Z ZR-E FR ZR Blatt Mais Gasbildung von Zucker- und Futterrüben Batchversuche, Mittel aus 2 Standorten, November 29 spezifische ZG (%) Leicht umsetzbare Fraktion (nach Starke & Hoffmann 211) K Na Amino-N (mmol/kg) ZR- Z 17,65 28,57 1,43 1,72 ZR- E 16,35 33,74 2,71 1,9 3 Futterrübe 11,32 6,8 7,84 23,16 9 % 2 Gasbildung Zuckerrübe ZR - Z Sorte 1 1 Zuckerrübe ZR - E Sorte 2 Futterrübe Prüfzeitraum (Tage) (nach Starke & Hoffmann 211) Hoffmann, IfZ 4

5 Geernteter Ertrag = FM Bedeutung der Zusammensetzung von Biomasse für die Verwertung als Biogassubstrat 14 Wasser TM nicht vergärbar! Wasser Rübentrockenmasse Asche Organische TM Kohlehydrate Proteine Fette Kriterium für Biogasrüben Rübenertrag von Zuckerrüben und Futterrüben Mittel aus 4 N-Düngungsstufen, 3 Standorte, 28 und 29 Rüb benertrag (t ha -1-1 ) a b c a a a a a a ZR -- Z ZR -- E FR ZR -- Z ZR -E FR a b c Verdaulichkeit Hoffmann, IfZ 5

6 Anforderungen an Zuckerrüben für die Biogasgewinnung Vergärungseigenschaften Ertrag N-Düngung Ernte Lagerung/Aufbereitung Sortenwahl Ertrag von Zuckerrüben in Abhängigkeit von der N-Düngung Systemversuch Harste, Mittelwerte von ) Zucker- Sugar / dry bzw. matter TM-Ertrag yield (t (t ha ha -1 ) -1 ) 182 kg N 25 Gesamt-TM 21.6 t total 7 total dry matter Rübenertrag root yield Gesamt-TM dry matter Zuckerertrag sugar yield Zuckerertrag 116 kg N 1.6 t sugar Rübenertrag 154 kg N 62.8 t root N-Düngung N fertilizer (kg N ha ha -1-1 ) ) 6 5 Rübe Ro oot enertrag yield (t (t ha ha -1 ) -1 ) (Stockfisch 28) Hoffmann, IfZ 6

7 Einfluss der N-Düngung auf die Trockenmasse von Zucker- und Futterrüben Mittel von 3 Standorten, 28 und 29 3 Ertrag (t TM ha -1 ) N-Düngung (kg ha -1 ) Blatt Rübe Biogashektarertrag von 2 Zuckerrübensorten bei unterschiedlicher N-Düngung Mittel aus 2 Standorten, November 29 Biog gasertrag (Nm³ ha -1 ) 25 Sorte ZR-ZB Sorte ZR-E C a a a 2 Blatt N-Düngung (kg ha -1 ) ZR-Z ZR-E Futterrübe Gesamt-TM Sorte *** N-Dgg * S*N n.s. (Starke & Hoffmann 211) Rübe Methangehalt Zuckerrübe: 53 % (Starke & Hoffmann 211) Hoffmann, IfZ 7

8 Nährstoffentzug von Zuckerrüben Rübe und Blatt Nährstoffgehalte: Mittelwerte aus 4 Versuchen TM N P K Mg t/ha kg/ha Blatt Rübe gesamt Anforderungen an Zuckerrüben für die Biogasgewinnung Vergärungseigenschaften Ertrag N-Düngung Ernte Lagerung/Aufbereitung Sortenwahl Hoffmann, IfZ 8

9 Ernte von Zuckerrüben - Köpfen oder Entblättern? Einfluss der Sorte auf den Trockenmasseertrag von Rübe (optimal geköpft) und Rübenkopf Mittel von 4 Standorten, 29 und 21 Grenzdifferenz (GD) für Unterschiede zwischen Zuckerrübensorten Troc ckenmasse (t ha -1 ) Kopf GD,5 Rübe ~ 8 % Mehrertrag Rübe: 1,6 Rübe + Kopf: 1, FR Sorte (Hoffmann 211) Hoffmann, IfZ 9

10 Anforderungen an Zuckerrüben für die Biogasgewinnung Vergärungseigenschaften Ertrag N-Düngung Ernte Lagerung/Aufbereitung Sortenwahl Zuckerverlust während der Lagerung bei unterschiedlicher Erntequalität Außenmiete bzw. Klimacontainer, Parensen 29 Veränderu ung Zuckermenge (%) (= Me enge bei Einlagerung) Außentemperatur 8 C 6 Blattreste > 1 cm -8-1 entblättert optimal geköpft zu tief geköpft Lagerungsdauer Lagerdauer (Wochen) (Woche (nach Wulkow & Hoffmann 211) Hoffmann, IfZ 1

11 Möglichkeiten der Silierung von Zuckerrüben Fotos: Dr. Thaysen, LK SH Silierung von Rübenbrei in einer Lagune/Erdbecken Große aerobe Oberfläche wahrscheinlich hohe Verluste durch Restatmung! Hoffmann, IfZ 11

12 Vergleich von Rübenlagerungsverfahren Ganzjährige ots Arbeitswirtschaft Geeignet Lagerung g Verluste für große Mengen Lagerkosten Feldmiete Siloschlauch Fahrsilo Hochsilo Lagune Mischsilage ZR + Mais günstig, neutral, - ungünstig Anforderungen an Zuckerrüben für die Biogasgewinnung Vergärungseigenschaften Ertrag N-Düngung Ernte Lagerung/Aufbereitung Sortenwahl Nach Schattschneider et al. 211 Hoffmann, IfZ 12

13 Rübentrockenmasse unterschiedlicher Sorten Mittel von 8 Standorten, 28 und 29 Mittelwert der Vergleichssorten Modus, Monza, Alabama, William = 1 % Beziehung zwischen Trockenmasseund Zuckerertrag der Rübe Mittel von 4 Standorten, (Buhre et al. 21) (Buhre et al. 21 Hoffmann, IfZ 13

14 Sorten für die Biogasgewinnung Wichtige Kriterien bei der Sortenwahl: Hoher Feldaufgang Geringe Schossneigung Angepasste Toleranzen/Resistenzen (Rizomania, Nematoden, Rhizoctonia, Cercospora) Hoher Zuckerertrag/Trockenmasseertrag Zuckerrüben zeichnen sich durch eine extrem schnelle Vergärung aus (günstiges Raum/Zeit-Verhältnis) Die N-Düngung muss nicht erhöht werden Bei der Ernte können Rüben entblättert werden Ganzjährige Verfügbarkeit über Lagerung und Silierung muss noch optimiert werden Die optimale Biogasrübe ist die Zuckerrübe mit dem höchsten Zuckerertrag (enge Beziehung TM und Zuckerertrag) Zuckerrüben sind eine gute Ergänzung in der Substratversorgung einer Biogasanlage Hoffmann, IfZ 14

15 Hoffmann, IfZ 15