Sorghumhirsen Anbauerfahrungen und Methangasmessungen

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1 Sorghumhirsen Anbauerfahrungen und Methangasmessungen Trossin, Dr. Jäkel, Theiß, Pötzschke (LfULG Sachsen, Nossen)

2 Gliederung 1) Warum Sorghumanbau 2) Erträge und Sorten 3) Methanertrag und Ökonomie 4) Zusammenfassung August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

3 Gründe für den Sorghumanbau (I) Sorghum kann standortabhängig (Temperatur!) eine sinnvolle Ergänzung zum Maisanbau darstellen, insbesondere: in trockenen Anbauregionen (inkl. K-Standorte) in Gebieten mit Anbaurestriktionen für Mais in Biogasbetrieben, die unter das EEG 2012 ( Maisdeckel ) fallen auf Schlägen mit starker Wildschweinproblematik Der Anbau kann zudem arbeitswirtschaftliche Vorteile mit sich bringen: Entzerrung von Arbeitsspitzen bei Aussaat und Ernte Zweitfruchtanbau möglich effizienter Einsatz von Biogasgülle noch im Juni August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

4 Gründe für den Sorghumanbau (II) Der Sorghumanbau ist auch aus ökologischer Sicht positiv zu bewerten: C4-Pflanze effizienter Umgang mit Wasser und Nährstoffen Anpassung an Klimawandel geringer Krankheits- und Schädlingsdruck kein Wirt für Westlichen Maiswurzelbohrer i.d.r. kein Fungizid- und Insektizideinsatz notwendig tiefgreifendes Wurzelsystem Gefahr von Nährstoffausträgen geringer Wurzelmasse für Humusreproduktion gute Bodendurchwurzelung August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

5 Pflanzenschutz Tierische Schaderreger 5 Sorghum kein Wirt für Larven des Westlichen Maiswurzelbohrers Quelle: Gloyna 02/2010, Vortrag Energiepflanzen als potentielle Wirtspflanzen des westlichen Maiswurzelbohrers Anbau besondes in Gebieten mit Wurzelbohrervorkommen deutlich geringerer Maiszünslerbefall wenn hauptsächlich frühreife Sorten Wechselbeziehung zwischen Entwicklungsstadium der Pflanze und Eiablage bzw. Larvenschlupftermin des Falters keine größeren Schäden durch Wildschweine aus der Praxis bekannt kein Kolben nichts was Tiere fressen wollen Vergleichsweise geringere Schäden in der Folgefrucht (Suche nach restlichen Maiskolben) August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel Foto: Dr. Bennewitz (LfULG) Foto: S. Schröder (LfULG) Foto: Dr. Grunert (LfULG)

6 Düngeversuch 2012 (TFZ: Dr. Fritz, Dr. Hartmann) auf leichten Böden ab 150 kg N/ha keine signifikanten Mehrerträge auf mittleren Böden ab 150 kg N/ha keine signifikanten Mehrerträge und kein signifikanter Mehrerlös (DB) bei sehr guten Böden bis zur Düngestufe 200 kg N/ha signifikante Mehrerträge höchste TS in Kontrollvariante, mit steigender N-Düngung sinkt TS ein Einfluss der N-Düngung auf die Lagerneigung ist 2012 nicht erkennbar August September I Dr. Kerstin Jäkel

7 Nitratkonzentration im Sickerwassers in den Sickerwasserperioden (TLL: Dr. Knoblauch, Dr. Wagner) 2008/ / /11 Boden mg/l Wasserstufe Energiemais Futterhirse Energiemais Futterhirse Energiemais Futterhirse Löss 1,0 PET 0,6 PET 0,3 PET Ø 76,2 104,7 89,4 90,1 20,3 20,7 43,8 28,3 41,9 77,4 174,6 98,0 3,8 5,7 8,2 5,9 2,9 18,3 106,5 42,5 2,7 20,3 32,9 18,6 Sand 1,0 PET 0,6 PET 0,3 PET Ø 127,3 108,6 104,4 113,4 29,2 88,5 125,5 81,1 83,1 106,9 110,5 100,2 22,4 50,8 80,7 51,3 38,6 67,5 95,2 67,1 36,3 33,1 110,0 59, August September I Dr. Kerstin Jäkel

8 Wassernutzungseffizienz (TLL: Dr. Knoblauch, Dr. Wagner) unter potenziellen Verdunstungsbedingungen und natürlichem Niederschlag 2009 Länge der Wachstumszeit (Aufgang bis Ernte) [d ] September August I Dr. Kerstin Jäkel Trockenmasse ertrag [kg/m²] Wasser verbrauch [mm] Transpirationskoeffizient [kg H 2 O/kg TM] Wasser nutzungseffizienz [kg ha -1 mm -1 ] unter potenziellen Verdunstungsbedingungen in der Hauptwachstumszeit Futterhirse 134 3, ,3 Silomais (1993) 135 1, ,4 Winterweizen (1992) 262 1, ,0 unter aktuellen Verdunstungsbedingungen (natürlicher Niederschlag), tiefgründiger Braunerde-Tschernosem (Löss) Futterhirse 134 2, ,7 unter aktuellen Verdunstungsbedingungen (natürlicher Niederschlag), Para- Rendzina (unterer Keuper) Futterhirse 134 1, ,3

9 Wassernutzung (TLL: Dr. Knoblauch, Dr. Wagner) alle 3 Fruchtarten nehmen Bodenwasser bis zu 2 m Tiefe auf bis zu einer Tiefe von 1,20 m ist der Bodenwasserentzug der Kulturen vergleichbar ab 1,20 m Tiefe nehmen die Sorghumarten deutlich mehr Wasser auf als Mais das Wurzelsystem der Sorghumarten wächst deutlich schneller in die Tiefe Futterhirsen haben die höchste Ertragsausschöpfung bei gefülltem Bodenwasserspeicher, die Sudangrashybriden erreichen diese Erträge nicht Sortenunterschiede sind gering, die Unterschiede bei den Arten jedoch deutlich August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

10 Humusbilanz nach VDLUFA (UfZ: Dr. Kuka, Dr. Franko) Fruchtart VDLUFA HÄQ Energiemais S. bicolor +140 S. bicolor x S. sudanense +260 Winterweizen Zuckerrübe Grünland +600 Mais hat die kürzesten, S. bicolor die längsten Wurzellängensummen die Wurzeloberflächen- und -volumendichte ab 80 cm Tiefe sind bei den Sorghumarten signifikant höher gegenüber Mais (besseres Feinwurzelsystem, möglicherweise gute Tiefenauflockerung) August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

11 Fazit zu 1.: ökologische und arbeitswirtschaftliche Vorteile: 100 kg N auf leichten und mittleren Böden ausreichend gutes N-Aneignungsvermögen geringe Nitratkonzentration im Sickerwasser gutes Bodenwasseraneignungsvermögen bessere Humusbilanz August September I Dr. Kerstin Jäkel

12 Gliederung 1) Warum Sorghumanbau 2) Erträge und Sorten 3) Methanertrag und Ökonomie 4) Zusammenfassung August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel Foto: T. Glauert (LWK NDS)

13 Sortenwahl TM-Ertrag ausgewählter Sorghumsorten auf D-Nord-Standorten im Vergleich zu Mais D-Nord (n=3) TM-Ertrag dt/ha s Mais S. bicolor x S. sudanense Lussi KWS Freya Sorghum bicolor Farmsugro Sucrosorgo Herkules KWS Zerberus Amiggo KWS Tarzan EUG 221 F August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel Jäkel

14 Sortenwahl TM-Ertrag ausgewählter Sorghumsorten auf D-Süd-Standorten im Vergleich zu Mais D-Süd (n=4) TM-Ertrag dt/ha s Mais S. bicolor x S. sudanense Lussi KWS Freya Sorghum bicolor Farmsugro Sucrosorgo Herkules KWS Zerberus Amiggo KWS Tarzan EUG 221 F August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

15 Sortenwahl TM-Ertrag ausgewählter Sorghumsorten auf K-Standorten im Vergleich zu Mais K-Standorte (n=2) TM-Ertrag dt/ha s Mais S. bicolor x S. sudanense Lussi KWS Freya Sorghum bicolor Sucrosorgo Herkules KWS Zerberus Amiggo August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

16 Sortenwahl TM-Ertrag ausgewählter Sorghumsorten auf Löß-Standorten im Vergleich zu Mais Löß TM dt/ha s Bernburg Mais Lussi KWS Freya Sucrosorgo Herkules KWS Zerberus Amiggo Straubing Mais Lussi KWS Freya Sucrosorgo Herkules KWS Zerberus Amiggo Friemar Mais Lussi KWS Freya Sucrosorgo Herkules KWS Zerberus Amiggo August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

17 Sortenwahl begrenztes Angebot an Sorten am Markt starke Unterschiede im Ertragsniveau (unterschiedlicher Züchtungsstand) Wahl der richtigen Sorte von hoher Bedeutung keine Einteilung nach Reifegruppen Reifegruppenmodell des TFZ Straubing liefert wertvolle Hinweise zum Abreifeverhalten der Sorten (gültig für Straubing, deckt sich jedoch weitgehend mit den Beobachtungen aus dem Verbundprojekt) * * * * Sudangrashybride August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel Quelle: Zeise und Fritz (2013), verändert

18 Fazit zu 2.: Sorghumanbau vor allem auf warmen Standorten (geringe Kühletoleranz!) Trockengebiete in Mittel- und Ostdeutschland (inkl. Kippenstandorte) Süddeutschland (Gäulage, Rheinebene) Anbau überwiegend als Hauptfrucht mit Aussaat Mitte Mai (frühere Aussaat möglich, aber riskanter) Futterhirsen KWS Zerberus, Amiggo, KWS Tarzan (mittelfrüh mittelspät) sowie Herkules (mittelspät) Zweitfruchtanabau (Aussaat bis Mitte Juni) nur auf Standorten mit hohem Wärmeangebot und sicherer Wasserversorgung (Sortenwahl!) Sudangrashybride Lussi (früh), KWS Freya und KWS Sole (früh mittelfrüh) Faustregel : Je kühler der Standort bzw. je später die Aussaat, desto frühreifer die Sorte August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel fett = mehrjährig geprüfte Sorten

19 Gliederung 1) Warum Sorghumanbau 2) Erträge und Sorten 3) Methanertrag und Ökonomie 4) Zusammenfassung August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel Foto: T. Glauert (LWK NDS)

20 Aufbau Hohenheimer Biogasertragstest (HBT) Kolben 4 Öffnung für Gasanalyse 2 Stopfen 5 Testsubstrat + Impfgülle 3 Klemme 6 Graduierung August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

21 Pflanzeninhaltsstoffe Gehalte an Rohnährstoffen und Gerüstsubstanzen Sortenvergleich - Versuchsjahre (Standort- und Sortenmittel) Fruchtart TM Zucker Stärke Rohfaser [%] [% TM] ADF org ADL ELOS Mais [n = 84] SGH, früh [n = 112] Futterhirse [n = 322] Körnerhirse [n = 28] 33 6,9 30,6 20,3 25,1 2,2 64,9 31 8,3-34,5 36,8 6,6 43, ,9-34,9 35,7 5,6 46, ,2 8,5 27,0 31,9 6,2 53, August I Markus Dr. Kerstin Theiß Jäkel ADF = Cellulose + Rohlignin ELOS = enzymlösliche org. Substanz ADL = Rohlignin

22 Pflanzeninhaltsstoffe RA RP RF RL NfE Mais Sudangrashybride Futter-/ Zuckerhirse 0% 20% 40% 60% 80% 100% Inhaltstoffe [%] August September I Dr. Kerstin Jäkel Mittelwerte aus (Pflanzenmaterial aus Sortenversuchen)

23 Pflanzeninhaltsstoffe Rohfasergehalte der untersuchten Sorghumarten und -sorten im Mittel der Versuchsstandorte Sortenversuch, August I Markus Dr. Kerstin Theiß Jäkel

24 Gemessene Methanausbeuten von Sorghum im Vergleich zu Mais (SV 2011/12, Silagen getrocknet, vermahlen) LfULG, Nossen Fruchtart n Mittel Min Max Stabw. Mittel (rel.) Nl/kg ots Mais SGH Futterhirse Körnerhirse Unterschiedliche Messsysteme dennoch gute Übereinstimmung in den relativen Abweichungen zwischen Mais und Sorghum August I Markus Dr. Kerstin Theiß Jäkel 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

25 Methanertrag der 3 besten Sorghumsorten im Vergleich zu Mais Sortenversuch 2011/2012 Methanertrag Mais Methanertrag Sorghum Methanertrag [Nm 3 /ha] Güterfelde Welzow Drößig Trossin Gadegast Grünewalde Bernburg D-Süd Kippen Löß Straubing August September Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel rel. Methanertrag von Sorghum im Vergleich zu Mais > 90 Mais: 347 Nl/kg ots (ots = 95 %) Sorghum: 303 Nl/kg ots (ots = 94 %)

26 Deckungsbeiträge Standort Jahr Mais Futterhirsen TM Ertrag dt/ha DB /ha TM Ertrag dt/ha DB /ha Trossin Güterfelde Drößig Welzow Grünewalde Bernburg Straubing Dornburg Friemar August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel

27 Erlösverluste gegenüber Mais Differenz im Vergleich zu Mais Erlös Saatgut N-Dünger -19 PSM Ernte Gärrestausbr son Arb.erl. 7 5 DB /ha August I Markus Dr. Kerstin Theiß Jäkel Futterhirse Sudangrashybride

28 Fazit zu 3.: durch höhere Rohfasergehalte, etwa 12 % geringere Methanausbeute geringere TS-Gehalte bei gleichem Ertrag meist schlechtere DB August September I Dr. Kerstin Jäkel

29 Gliederung 1) Warum Sorghumanbau 2) Erträge und Sorten 3) Methanertrag und Ökonomie 4) Zusammenfassung August Juni Dr. I Dr. Kerstin Jäkel Foto: T. Glauert (LWK NDS)

30 Zusammenfassung 1) Sorghum bietet einige ökologische Vorteile gegenüber Mais 2) die Sorghum-Züchtung hat hohe Erträge bei günstigen TS-Gehalten hervorgebracht Mit weiteren Züchtungsfortschritten ist zu rechnen! 3) Sorghum weist aufgrund der sichtbar höheren Faseranteile (Cellulose, Lignin) Defizite in der Methanausbeute gegenüber Mais auf 4) Sorghum wies im Mittel der Standorte und Versuchsjahre Nachteile im Deckungsbeitrag gegenüber Mais auf 5) Standort- und jahresabhängig können die besten Sorghumsorten aber auch annähernd vergleichbare bzw. höhere DB als der Mais erzielen August I Markus Dr. Kerstin Theiß Jäkel

31 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

32 Wirtschaftlichkeit Silage-TM-Erträge von Sorghum und Mais in der Anbauregion D-Süd Versuchsjahre 2011/12 (Sortenmittel) Mais SGH FH 250 Mais SGH FH Silage TM [dt/ha] relativ zu Mais: warmes Anbaujahr hohe Niederschläge im Juli und ausreichend Wasser bis zur Ernte Trossin Drößig SGH FH Silage TM [dt/ha] relativ zu Mais: Juni: kühl-feuchte Witterung Juli: gute Wasserversorgung (Ausnahme Trossin) Aug./Sept. trocken Trossin Drößig Güterfelde Gadegast Güterfelde Gadegast SGH FH August Juni I Dr. Markus Kerstin Theiß Jäkel

33 Deckungsbeitragsberechnung Annahmen für Leistungs- und Kostenermittlung Lohn: 15 /Akh Diesel: 1,03 /l Zinssatz: 5 % Nährstoffkosten N: 1,30 /kg P 2 O 5 : 0,59 /kg K 2 O: 0,48 /kg Maschinenkosten laut KTBL Feldarbeitsrechner 10 ha Schlag 5 km Hof-Feld-Entfernung Methanpreis: 0,31 /m 3 CH 4 Methanausbeuten nach Weißbach Mais: 359 Nl/kg ots, Sorghum: Nl/kg ots 12 % Silierverluste berücksichtigt erzeugte Biomasse (Frisch, unsiliert) wird verkauft (keine Silierkosten berücksichtigt) Juni I Dr. Dr. Kerstin Jäkel