Anbau und Nutzung von Energiepflanzen

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1 Hochschule Anhalt, FB Landwirtschaft, Ökotrophologie und Landschaftsentwicklung Dr. agr. Lothar Boese ehem. Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau (LLG) SachsenAnhalt, Zentrum für Acker- und Pflanzenbau Bernburg Wahlpflichtmodul Nachwachsende Rohstoffe und Sonderkulturen im Bachelorstudiengang Landwirtschaft Anbau und Nutzung von Energiepflanzen Bernburg, am und

2 Anbau und Nutzung von Energiepflanzen Gliederung 1. Einführung (Statistik, Förderung, Systematik) 2. Energiepflanzen zur Biogaserzeugung Mais, Sorghumhirsen, Getreideganzpflanze, Ackergras, Rübe, Durchwachsene Silphie, 3. Energiepflanzen zur Verbrennung 4. Energiepflanzen im Vergleich, Energiefruchtfolgen 5. Nachhaltige Biomasseproduktion / Klimaschutz ( 6. Getreidebau zur Stärke- und Ethanolproduktion )

3 Ernte Sorghum bicolor, Sorte Goliath, Bernburg

4 Hirse = Sammelbezeichnung für eine Reihe kleinfrüchtiger Getreidearten, die alle zur Familie der Süßgräser (Poaceae) gehören Gattung Art z.b. Sorghum S. sudanense Sudangras S. bicolor Mohren-, Zucker-, Futterhirse P. miliaceum Rispen-, Echte Hirse P. virgatum Rutenhirse, Switchgrass Setaria S. italica Kolben-, Borstenhirse Pennisetum P. glaucum Perlhirse Paspalum P. scrobiculatum Kodohirse Echinochloa E. esculenta Japanhirse Eleusine E. coracana Fingerhirse Digitaria D. exilis Foniohirse Eragrostis E. tef Zwerghirse, Teff Panicum

5 Sorghumhirsen (RÖHRICHT 2008)

6 Ursprung und Verbreitung von Sorghumhirsen Quelle:

7 Sorghumhirsen (S. bicolor, S. sudanense) Ursprung im mittleren Afrika, alte Kulturpflanze weltweite Verbreitung in den Tropen und Subtropen im 19. Jh. Anbau von Zuckertypen in den USA zur Sirupproduktion, andere als Futterpflanze 1930er Jahre Versuchsanbau in Deutschland 1950er Jahre Züchtungsfortschritt in den USA durch Hybridzüchtung 1990er Jahre geringer Anbau in D. (Worms, Würzburg) 1990er Jahre Anbau in Österreich zur Biogasgewinnung ab 2002 neue Versuche und Anbauausdehnung in D.

8 Hirsen gelten als hitzetolerant, trockentolerant und wassereffizient (KWS 2009)

9 Hirsetypen mit hohem Ertragspotenzial (Mohren-, Zucker-, Futterhirse) (Sudangras) (Sudangras)

10 (KWS 2009)

11 Zuchtziele für Sorghumhirse zur Biogasproduktion in Deutschland (Zuchtprogramm der KWS seit 2007) hohe Biomasseerträge Trockenmasseerträge von dt/ha TS-Gehalte bei 28 % Erhöhung der Kühletoleranz schnelle und homogene Keimung Jugendentwicklung Standfestigkeit Krankheitstoleranz [Quelle: KWS, Sorghum-Anbauplaner (o. J.)]

12 (KWS 2009)

13 Produktionstechnik Sorghumhirse Anbauregime als Hauptfrucht (zu bevorzugen) als Zweitfrucht nach Winterzwischenfrucht (Risiken!) als Stoppelfrucht, z.b. nach Getreideganzpflanze (Risiken) als Hauptfrucht Zwei-Schnitt-Nutzung theoretisch möglich (nur Sudangras), aber nicht sinnvoll Fruchtfolge: ähnlich wie Mais; keine besonderen Ansprüche, selbstverträglich Bodenbearbeitung: wie zum Mais, aber feinkrümelig und gut abgesetzt Düngung: in Anlehnung an Mais, eher etwas niedriger (unter Berücksichtigung des erwarteten Ertragsniveaus und der schwächeren Standfestigkeit)

14 Produktionstechnik Sorghumhirse (2) Sortenwahl Empfehlungen der Saatzuchtfirmen (Agromais, Caussade, Euralis, KWS, RAGT, Saatenunion, ) und der Landeseinrichtungen beachten Reifegruppen Reifegruppe Referenzsorte Wärmesumme >10 C früh (RG 1) Lussi mittelfrüh (RG 3) KWS Freya 800 mittelfrüh/mittelspät (RG 4) KWS Tarzan mittelspät (RG 5) Herkules spät (RG 7) Jumbo < >1.200 [nach LfL Bayern, 2016; Standort Straubing]

15 Produktionstechnik Sorghumhirse (3) Aussaat Saattermin: (allgemein empfohlen) Mitte bis Ende Mai (sehr frostempfindlich!) in warmer Lage ab Anfang Mai (nach Ergebnissen am Standort Bernburg) Witterungsverlauf beachten langsame Keimung und sehr geringes Wachstum erst ab mindestens 10 C Tagesmitteltemperatur (nach Gefäßversuchen der LfL Bayern unter kontrollierten Bedingungen)

16 Saattermin von Energiepflanzen, Bernburg 2009 Gesamttrockenmasse (dt/ha) Sudangras "Lussi" 200 GD 5 % = 29 dt/ha Futterhirse "Herkules" 150 Mais "Agrogas" Wechselwirkung signif. 100 Aussaat: Aufgang: Ernte

17 Saattermin von Energiepflanzen, Bernburg 2009 Trockensubstanzgehalt zur Ernte (%) 70 Wechselwirkung signif. 60 GD 5 % =6% 50 Sudangras "Lussi" 40 Mais "Agrogas" Aussaat: Aufgang: Futterhirse "Herkules" Ernte

18 Produktionstechnik Sorghumhirse (3) Aussaat Saattermin: (allgemein empfohlen) Mitte bis Ende Mai (sehr frostempfindlich!) in warmer Lage ab Anfang Mai (nach Ergebnissen am Standort Bernburg) Witterungsverlauf beachten langsame Keimung und sehr geringes Wachstum erst ab mindestens 10 C Tagesmitteltemperatur (nach Gefäßversuchen der LfL Bayern unter kontrollierten Bedingungen) Saattechnik: Drill- oder Einzelkornsaat Reihenweite: Futterhirse (S. bicolor) cm Sudangras (S. sudanense) cm Saatstärke : Futterhirse 30 kf. Kö./m² Sudangras 60 kf. Kö./m²

19 Sorghumhirse in Einzelkornsaat, Bernburg "Goliath" Gesamttrockenmasse (dt/ha) Reihenweite GD (Tu) = 26 bzw. 15 dt/ha Wechselwirkung signifikant cm 50 cm Mittel 25 cm Mittel 25 cm: 50 cm: 75 cm: GD (Tu): gesamt: Pflanzenzahl /m² dt/ha dt/ha Aussaat : Feldaufg. : 78 % Ernte : TS-Gehalt: 29 %

20 Sorghumhirse in Einzelkornsaat: Bernburg "Lussi" Gesamttrockenmasse (dt/ha) Reihenweite GD (Tu) = 13 bzw. 8 dt/ha Wechselwirkung signifikant cm 50 cm Mittel 25 cm Mittel 25 cm: 50 cm: 75 cm: GD (Tu): gesamt: Pflanzenzahl /m² dt/ha dt/ha Aussaat : Feldaufg. : 90 % 50 Ernte : TS-Gehalt: 32 %

21 Sorghumhirse in Einzelkornsaat, Bernburg (Mittel 3 Reihenweiten) Gesamttrockenmasse (dt/ha) Sorte 200 Goliath GD (Tu) 15 dt/ha Lussi GD (Tu) 8 dt/ha 150 Wechselwirkung signifikant Pflanzenzahl / m²

22 Sorghumhirse in Einzelkornsaat: Bernburg "Goliath" Gesamttrockenmasse (dt/ha) Reihenweite 50 cm 25 cm Mittel 75 cm Mittel 25 cm: 50 cm: 75 cm: GD (Tu): gesamt: GD (Tu) = 31 bzw. 18 dt/ha Wechselwirkung signifikant Pflanzenzahl / m² dt/ha dt/ha Aussaat : Feldaufg. : 75 % Ernte : TS-Gehalt: 31 %

23 Sorghumhirse in Einzelkornsaat: Bernburg "Lussi" Gesamttrockenmasse (dt/ha) Reihenweite 50 cm Mittel 75 cm 25 cm GD (Tu) = 12 bzw. 7 dt/ha Wechselwirkung nicht signifikant 90 Mittel 25 cm: 50 cm: 75 cm: GD (Tu): gesamt: Pflanzenzahl / m² dt/ha dt/ha Aussaat : Feldaufg. : 66 % Ernte : TS-Gehalt: 31 %

24 Sorghumhirse in Einzelkornsaat, Bernburg (Mittel 3 Reihenweiten) Gesamttrockenmasse (dt/ha) Sorte Goliath GD (Tu) 18 dt/ha Lussi 120 GD (Tu) 7 dt/ha Saatstärke (Körner/m²)

25 Sorghumhirse in Einzelkornsaat, Bernburg (Mittel 3 Reihenweiten) Sorte, Jahr Gesamttrockenmasse (dt/ha) Goliath Goliath Lussi Lussi Pflanzenzahl / m² 50 60

26 Produktionstechnik Sorghumhirse (4) Unkrautbekämpfung hohes Verunkrautungspotenzial (langsame Jugendentwicklung), Herbizideinsatz i. R. zwingend notwendig) Herbizide (Auswahl) keine Gewähr; aktuelle Zulassungen beachten! Mais Banvel WG (Dicamba): 0,5 kg/ha im NA ab ES 13 (gegen zweikeimblättrige Unkräuter) Gardo Gold (Terbuthylazin + S-Metolachlor): 4 l/ha im NA ab ES 13 (gegen zweikeimbl. Unkräuter und versch. Ungräser) Primagram Gold (ebenso) Certrol B (Bromoxynil): 1,5 l/ha im NA ab ES 13 (gegen zweikeimblättrige Unkräuter) Arrat (Dicambra +Tritosulfuron): 0,2 kg/ha im NA ab ES 13 (gegen zweikeimblättrige Unkräuter)

27 Produktionstechnik Sorghumhirse (5) Krankheiten und Schädlinge verschiedene Blattkrankheiten möglich (z. B. Helminthosporium turcicum), aber z. Z. kein relevanter Befall Drahtwürmer, Blattläuse Maiszünsler: Befall möglich, aber nicht relevant Maiswurzelbohrer: kein Befall keine Fungizide und Insektizide zugelassen Ernte bei % TS (Milch-/Wachsreife) mit dem Feldhäcksler (Corncracker weit stellen oder ausbauen!) Häcksellänge 3 5 cm gute Silierbarkeit

28 Projekt EVA (Quelle: FNR) (in Hauptfruchtstellung) Mais im Durchschnitt der Jahre und Standorte ertragreichste Kultur an eher trockenen Standorten kann Sudangras in einzelnen Jahren mindestens ebenbürtige Erträge bringen (Risikoausgleich)

29 Projekt EVA (Quelle: FNR) Mittel blau = Mais, gelb = Sudangras, rot = Grünschnittroggen im Mittel bringt Mais auch als Zweitfrucht höhere Erträge als Sudangras Grünschnittroggen + Mais kann höhere Erträge bringen als Hauptfruchtmais, Voraussetzung: ausreichende Wasserversorgung

30 RÖHRICHT 2008 (LfULG Sachsen)

31 Kann Sorghumhirse mit Mais konkurrieren? Pflanzenbau aktuell am 24. Januar 2011, Bernburg-Strenzfeld Daniela Zander, LfULG

32 Vorhabensbeschreibung Anbautechnik Sorghumhirsen - LFA Saatzucht Steinach GmbH & Co KG ein Beitrag zur Diversifizierung des Energiepflanzenspektrums LELF FIB LLFG TLL LfULG BioChem agrar GmbH LB Schönleber TFZ Sortenversuch Herbizidversuch Reihenweite/Saatstärke Saatzeiten Mulchsaat/Direktsaat Mischanbau Anbau auf Rekultivierungsflächen Ökologische Untersuchungen Sortenversuch = 10 Standorte

33 Fruchtarten- und Sortenspektrum NK Magitop NK Magitop NK Magitop Atletico Atletico Atletico Lussi Lussi Lussi Susu Susu Susu Bovital Bovital Nutri Honey King 61 True Jumbo KWS Inka KWS Inka Super Sile 20 Super Sile 20 Super Sile 20 Goliath Goliath Goliath Sucrosorgo 506 Sucrosorgo 506 Sucrosorgo 506 Rona 1 Rona 1 Rona 1 KWS Zerberus KWS Zerberus KWS Maja KWS Maja Herkules Herkules Mais Sudangras hybride Futter-, Zuckerhirse

34 auf leichten Böden ist Sorghumhirse eher anbauwürdig

35 Mais Futterhirse Sudangras

36 Methanausbeuten (Richtwerte) nach KTBL Substrat (Silagen) Mais Sorghumhirse Getreide (Ganzpflanze) Zuckerrübe Rübenblatt Methanausbeute (ln/kg ots, gerundet) Aschegehalt (% in TM) ~4 ~6 ~5 ~2 ~ 20 Quellen: Methanausbeute: Gasausbeute in landwirtschaftlichen Biogasanlagen (KTBL-Heft 107), 3. Auflage, Darmstadt 2015 Aschegehalte : eigene Ergebnisse

37 Hat Sorghumhirse eine größere Trockentoleranz als Mais?

38 Folientunnelversuch JKI Braunschweig Quelle: SCHITTENHELM 2010

39 Fruchtartenvergleich Forchheim (Baden-Württemberg) Quelle: SCHITTENHELM 2010