Ergebnisse des Kulturarten- und Sortenvergleichs Energiepflanzen zur Nutzung des Rohstoffs in einer Biogasanlage (Wintersortiment)

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1 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg - Außenstelle Rheinstetten-Forchheim - Kutschenweg Rheinstetten Ergebnisse des Kulturarten- und Sortenvergleichs Energiepflanzen zur Nutzung des Rohstoffs in einer Biogasanlage (Wintersortiment) 1. Versuchsziel Als Ziel dieses Versuches wurde die Prüfung verschiedener Arten und Sorten von Energiepflanzen (Winterungen) an repräsentativen Standorten in Baden-Württemberg hinsichtlich ihrer Biomasseleistung und -eigenschaften zur Nutzung als Rohstoff in der Biogasanlage definiert. 2. Versuchsbeschreibung Die landesweit angelegte Kulturarten- und Sortenprüfung lief in den Jahren 2007 bis 2009 an fünf Standorten in Baden-Württemberg. Eine kurze Beschreibung der Standortparameter kann der Tabelle 1 entnommen werden. Der in den Auswertungen aufgeführte Standort Ettlingen wurde 2009 als Ersatz für den Standort Rheinstetten-Forchheim in das Programm aufgenommen. Tab. 1: Standortbeschreibung des Arten- und Sortenvergleichs in Baden-Württemberg Standort Naturraum Höhe ü. NN (m) Niederschlag (mm) (langj. Mittel) Jahrestemperatur ( C) (langj. Mittel) Bodenart Ackerzahl Rheinstetten-Forchheim Geringere Rheinebene ,1 ls Ettlingen (Seehof) Bessere Rheinebene ,1 ul 75 Döggingen Baar ,5 sl 37 Neuenstein Hohenlohe ,1 L 62 Bönnigheim Unterland ,8 tl 75 Krauchenwies Oberland ,6 sl Seite 1 von 11

2 Die Versuche wurden aus Gründen der zur Verfügung stehenden Flächenressourcen als Streifenanlagen mit drei nicht randomisierten Wiederholungen angelegt bzw. an bereits bestehende Landessortenversuche angehängt. Im mehrortigen Artenvergleich kamen jeweils zwei Sorten je Kulturart zum Anbau (Tab. 2). Winterbohnen und Rübsen wurden ausschließlich in Rheinstetten-Forchheim ausgesät. Tab. 2: Geprüfte Arten und Sorten (Rheinstetten-Forchheim und Außenstandorte) Kulturart Sorten Rheinstetten-Forchheim Außenstandorte Winterraps 15 Sorten Oase Taurus Winterrübsen 3 Sorten Kein Anbau Winterbohne Hiverna Kein Anbau Wintergerste 5 Sorten Fridericus Merlot Winterroggen 8 Sorten Vitallo Rasant Wintertriticale 13 Sorten Benetto Winterweizen 10 Sorten Ephoros Aussaat, Pflege, Düngung und Pflanzenschutz erfolgten nach Vorgaben der Züchter bzw. nach den Grundsätzen ordnungsgemäßer Landwirtschaft. Am Standort Rheinstetten-Forchheim wurde zusätzlich beregnet. Nach dem Wechsel auf das Versuchsfeld Ettlingen (Seehof) im dritten Versuchsjahr wurde auf eine Zusatzberegnung verzichtet. Der Erntezeitpunkt wurde bereits in der Planung mit festen Entwicklungsstadien verknüpft, sodass der Auswertung ein relativ einheitlicher und vergleichbarer Reifezeitpunkt zugrunde lag. Bei den meisten Kulturen war das die Milch- bis Teigreife der Körner, wobei sich die Umsetzung doch schwieriger gestaltete als zunächst angenommen. Exemplarisch werden die Erntetermine für 2007 und die entsprechenden BBCH-Stadien in Tabelle 3 aufgeführt. Seite 2 von 11

3 Tab. 3: Erntetermine (2007) Raps Gerste Roggen Triticale Weizen Forchheim Mai 24. Mai 04. Juni 06. Juni 06. Juni BBCH Bönnigheim 24. Mai 11. Mai 19. Juni 19. Juni BBCH Neuenstein 24. Mai 24. Mai 11. Mai 19. Juni 19. Juni BBCH Krauchenwies 18. Juni 18. Juni 28. Juni 28. Juni 12. Juli BBCH Döggingen 03. Juli 03. Juli 03. Juli 12. Juli BBCH Tab. 4: Erläuterungen zu Tab. 3 Entwicklungsstadien Getreide BBCH 75 BBCH 85 BBCH 87 Entwicklungsstadien Raps BBCH 80 BBCH 81 BCH 83 Mitte Milchreife Teigreife Gelbreife Reifebeginn, Samen grün 10% der Samen schwarz 30% der Samen schwarz Neben der Erfassung von Ertragsdaten und TS-Gehalten wurden jährlich Bodenuntersuchungen auf Grundnährstoffe, N min vor der Saat und nach der Ernte sowie eine Untersuchung der Mineralstoffgehalte der Pflanzen veranlasst. Das Probematerial der Gesamtpflanzenernte wurde zudem der Weender Analyse zugeführt. Die in dieser Untersuchung quantifizierten Gehalte an Rohnährstoffen (Rohasche, Rohfaser, Rohfett, Rohprotein, N-freie Extraktstoffe) dienten als Berechnungsgrundlage für die kulturart- und sortenspezifischen Biogas- bzw. Methanerträge. Die Berechnung der theoretischen Ausbeuten erfolgte in Anlehnung an Schattauer, A. und Weiland, P. (2006): Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung, Herausgeber FNR, S Ergebnisse 3.1 Erträge und TS-Gehalte der orthogonal geprüften Kulturarten und Sorten Wintergetreide kann standortspezifisch zu den interessanten Biogasfrüchten gezählt werden. Betrachtet man die erzielten Trockenmasseerträge (Tab. 5), so fällt auf, dass vor allem mit Wintertriticale und Winterweizen relativ hohe Erträge erzielt wurden. Allerdings kann die Seite 3 von 11

4 Differenz in der Biomasseleistung zwischen einem warmen und trockenen Standort und einem kühlen und niederschlagsreicheren Anbaugebiet bis zu 5 bis 6 t TM/ha betragen. Tab. 5: Biomasseerträge orthogonal geprüfter Kulturarten und Sorten Jahr Ort W.-Triticale *) W.-Weizen W.-Roggen W.-Gerste Benetto Ephoros Rasant Vitallo Fridericus Merlot TM-Ertrag (in t/ha) 2007 Bönnigheim 14,7-7,7 9,3 7,8 7,0 8,3 7,3 Döggingen 15,3-13,9 12,9 16,6 16,0 14,0 11,6 Forchheim 12,3 11,7 11,4 11,9 10,1 10,1 10,8 10,6 Krauchenwies 20,7-19,3 19,1 20,4 16,8 16,7 16,1 Neuenstein 14,9-14,7 13,8 7,8 8,7 13,6 11,6 Mittel 16,1-14,0 13,6 13,1 12,5 13,1 12, Bönnigheim 14,6 17,2 18,1 15,6 11,5 12,0 12,7 11,1 Döggingen 18,3 15,7 15,6 16,0 15,3 15,7 14,6 15,4 Forchheim 14,8 16,5 14,4 12,7 8,9-12,7 14,1 Krauchenwies 19,7 19,3 18,8 18,3 19,4 16,0 18,2 17,0 Neuenstein 13,4 14,9 13,6 13,1 11,4 11,1 12,7 12,9 Mittel 16,1 16,7 16,1 15,1 13,3 13,7 14,2 14, Bönnigheim 13,7 16,0 14,6 13,6 12,2 12,3 12,3 13,4 Döggingen - 21,9 17,7 17,4 14,0 16,3 14,8 12,8 Ettlingen 20,5 19,5 16,4 15,4 10,1-14,2 13,4 Krauchenwies 21,8 20,2 20,0 19,5 21,7 15,3 17,7 18,5 Neuenstein - 13,7 13,7 11,8 12,6 10,3 11,9 12,0 Mittel 18,7 18,3 16,5 15,5 14,1 13,6 14,2 14,0 *) Die Triticale- und Roggenergebnisse sind noch als vorläufig zu betrachten! Betrachtet man die Erträge in diesem Standortvergleich (Tab. 5), so fällt auf, dass an den Standorten Döggingen, Ettlingen und Krauchenwies einige der geprüften Sorten mit 20 bis 21 t TM/ha durchaus das Leistungspotenzial von Mais haben. Es wäre also zu vermuten, dass auch die Methangaserträge recht hoch sind, wobei Mais in der Gärausbeute nicht mit den Getreidearten übereinstimmen muss. Problematisch bei der Silierung könnten zudem die hohen TS-Gehalte im Erntegut sein, die mit diesen Gesamtpflanzenerträgen in der Regel verbunden waren (Tab. 6). In Abbildung 4 wurde der Methangasertrag in Abhängigkeit vom Biomasseertrag verschiedener Kulturarten und Sorten dargestellt. Diese Darstellung bezieht sich zwar ausschließlich auf die Seite 4 von 11

5 Werte am Standort Rheinstetten-Forchheim, zeigt jedoch die typische direkte Abhängigkeit zwischen beiden Parametern, wie sie auch aus anderen Veröffentlichungen bekannt ist. Die nachfolgende Grafik (Abb. 1) basiert auf Überlegungen, anhand einer gedachten Verlängerung der Regressionslinie Werte für den Methangasertrag zu finden, wie sie mit den hohen Trockenmasseerträgen möglicherweise erreichbar wären. Ließe sich das Ergebnis durch die noch ausstehenden Berechnungen der Gasausbeute bestätigen, lägen die ertragreichen Wintergetreidearten in Bezug auf den erzielbaren Methanertrag etwa in einem Bereich von Maissorten mit einer Reifezahl von S 220 bis S 250, was bezüglich der Suche nach Alternativkulturen zu Energiemais sehr positiv zu beurteilen wäre Ertrag in t TM/ha y = 0,0037x + 0,1234 R 2 = 0, Methanertrag in m³/h a Abb. 1: Theoretische Berechnung der Methanerträge bei Wintergetreide (Basiswerte aus Abb. 2) Die Trockensubstanzgehalte zur Ernte variierten in den angegebenen Erntespannen recht stark, vor allem im ersten Versuchsjahr (Tab. 6). Die Entscheidung für den richtigen Schnittzeitpunkt anhand des Entwicklungsstadiums der Pflanze gestaltete sich anfangs doch recht schwierig, konnte allerdings dort, wo zusätzlich Stichproben zur Untersuchung des aktuellen TS-Gehalts vorgenommen wurden, relativ sicher gehandhabt werden. Seite 5 von 11

6 Tab. 6: TS-Gehalte orthogonal geprüfter Kulturarten und Sorten Jahr Ort W.-Triticale W.-Weizen W.-Roggen W.-Gerste Benetto Ephoros Rasant Vitallo Fridericus Merlot TS-Gehalt (in %) 2007 Bönnigheim 54,0-52,9 47,2 22,6 27,2 34,9 34,0 Döggingen 37,6-43,6 40,1 39,7 43,7 48,8 42,2 Forchheim 36,6 36,2 36,9 34,8 35,3-35,6 33,8 Krauchenwies 34,7-41,2 37,4 34,6 35,2 36,2 34,8 Neuenstein 39,0-41,6 39,0 21,8 26,3 33,0 31,6 Mittel 40,4 36,2 43,2 39,7 30,8 33,1 37,7 35, Bönnigheim 40,0 37,0 39,4 35,9 30,8 33,7 31,8 29,6 Döggingen 49,2 46,5 50,1 48,1 40,9 46,2 49,2 43,3 Forchheim 32,2 33,7 35,9 34,1 24,8-31,6 31,6 Krauchenwies 34,5 36,1 40,0 35,9 35,7 35,4 43,0 41,8 Neuenstein 37,9 42,4 44,0 40,8 32,2 33,3 35,8 34,8 Mittel 38,8 39,1 41,9 39,0 32,9 37,1 38,3 36, Bönnigheim 29,6 32,4 32,7 30,1 35,2 39,2 47,8 43,6 Döggingen - 38,3 38,4 36,9 33,6 38,4 37,4 32,7 Ettlingen 36,1 35,2 39,3 38,0 22,9 31,6 31,0 Krauchenwies 29,6 30,1 35,2 32,6 35,6 33,2 36,6 34,9 Neuenstein - 28,3 31,1 27,7 31,5 32,9 36,5 33,5 Mittel 31,8 32,9 35,3 33,1 31,8 35,9 38,0 35,1 3.2 Erträge und TS-Gehalte der am Standort Rheinstetten-Forchheim geprüften Kulturarten und Sorten Der mittlere, über alle Kulturarten und Sorten gemessene Biomasseertrag lag am Standort Rheinstetten-Forchheim bei 12,3 t TM/ha. Das Maximum wurde 2009 mit der Wintertriticalesorte Benetto erzielt, wobei erwähnt werden muss, dass die etwas schwereren Böden am Standort Ettlingen für den Getreideanbau besser geeignet sind als die anlehmigen Sandflächen in Rheinstetten-Forchheim. Bezüglich der Trockensubstanzgehalte (Tab. 7) wurden mittlere Werte von 30,3 % gemessen. Die niedrigsten TS-Gehalte zum Erntezeitpunkt wiesen 2007 die Rapssorten mit nur 18,5 bzw. 18,6 % auf. Nach der Entscheidung für eine spätere Ernte konnten diese 2008 und 2009 auf 25 bis 28 % gesteigert werden. Seite 6 von 11

7 Tab. 7: Trockenmasseertrag und TS-Gehalt (Standort Rheinstetten-Forchheim) Sorte Kulturart TM-Ertrag (in t/ha) *) TS-Gehalt (in %) *) Mittel ( ) Mittel ( ) Benetto Wintertriticale 12,3 14,8 20,5 15,9 36,6 32,2 36,1 35,0 Wintertriticale 11,7 16,5 19,5 15,9 36,2 33,7 35,2 35,0 Trigold Wintertriticale - 14,4 18, ,1 31,1 - St. Tulus Wintertriticale , ,9 - Vitalis Wintertriticale 11,4 16,3 18,9 15,5 37,5 31,9 35,0 34,8 Massimo Wintertriticale - 15,9 19, ,8 33,6 - Magnat Wintertriticale - 16,2 18, ,3 32,8 - Grenado Wintertriticale - 14,1 17, ,2 32,4 - Moderado Wintertriticale - 16,2 20, ,2 33,9 - Madilo Wintertriticale - 14,7 17, ,8 35,7 - TIW 625 Tarzan Wintertriticale - 16,9 19, ,0 35,8 - Tritikon Wintertriticale 11,6 14, ,0 30,7 - - Trimester Wintertriticale 11,7 14,8 20,5 15,7 33,5 34,5 33,6 33,9 Ephoros Winterweizen 11,4 14,4 16,4 14,1 36,9 35,9 39,3 37,4 Winterweizen 11,9 12,7 15,4 13,3 34,8 34,1 38,0 35,6 Akteur Winterweizen 9,5 13,8 15,0 12,8 35,0 36,1 38,8 36,6 Potenzial Winterweizen - 13,7 15, ,8 39,5 - Skalmeje Winterweizen 9,1 12,5 14,3 12,0 34,5 34,1 38,4 35,7 Anthus Winterweizen 10,8 12,0 14,5 12,4 36,3 35,3 39,7 37,1 Limes Winterweizen 10,7 13,4 15,7 13,3 34,8 34,2 38,8 35,9 Discus Winterweizen - 13,5 15, ,6 39,5 - Barryton Winterweizen - 15,5 16, ,9 39,9 - Esket Winterweizen - 11,9 14, ,0 39,7 - Rasant Winterroggen 10,1 8,9 10,1 9,7 35,3 24,8 22,9 27,7 Protector Winterroggen 10,5 10,7 10,7 10,6 40,3 26,8 26,3 31,1 Visello Winterroggen 8,1 9,8 11,5 9,8 34,9 24,4 24,7 28,0 Conduct Winterroggen 10,3 9,4 10,9 10,2 36,6 24,5 24,7 28,6 Evolo Winterroggen - 9,3 11, ,1 24,7 - Dankowskie Diament Winterroggen - 9,6 11, ,5 24,3 - Pastar Winterroggen 10,0 10,0 10,8 10,3 37,5 24,9 24,9 29,1 Vitallo Grünschn.roggen 10,1 10,7 12,1 11,0 40,0 26,1 27,7 31,3 Fridericus Wintergerste 10,8 12,7 14,2 12,6 35,6 31,6 31,6 32,9 Merlot Wintergerste 10,6 14,1 13,4 12,7 33,8 31,6 31,0 32,1 Seite 7 von 11

8 Tab. 7: Trockenmasseertrag und TS-Gehalt (Standort Rheinstetten-Forchheim), Fortsetzung Sorte Kulturart TM-Ertrag (in t/ha) TS-Gehalt (in %) Mittel ( ) Mittel ( ) Merilyn Wintergerste 10,5 12,8 14,2 12,5 34,0 30,8 31,7 32,2 Emily Wintergerste 8,8 12,0 13,9 11,6 33,9 30,8 31,3 32,0 Highlight Wintergerste - 12,6 14, ,4 31,5 - Oase Winterraps 8,2 10,5 12,9 10,5 20,1 29,0 25,0 24,7 Taurus Winterraps 8,7 10,0 13,3 10,7 19,7 29,7 27,2 25,5 PR46W31 Winterraps 9,7 9,3 12,5 10,5 20,7 29,6 24,7 25,0 Artus Winterraps 6,3 9,8 14,4 10,2 19,7 28,5 26,6 24,9 Licapo Winterraps 4,5 10,5 13,6 9,5 22,1 26,7 25,1 24,6 NK Fair Winterraps 8,5 10,6 12,3 10,5 18,5 28,0 24,7 23,7 NK Petrol Winterraps 8,6 11,3 14,5 11,5 18,6 28,5 26,6 24,6 PR46W14 Winterraps - 11,1 14, ,0 26,5 - Ladoga Winterraps - 10,4 13, ,4 25,2 - Cooper Winterraps - 10,0 13, ,3 25,1 - Tasman Winterraps - 10,0 11, ,2 26,6 - H Winterraps - 11,1 14, ,5 28,9 - H518 Winterraps - 10,3 11, ,8 28,5 - Visby Winterraps - 13, ,9 - Adriana Winterraps - 13, ,7 - Buko Winterrübsen 6,7 7,7 8,2 7,5 20,7 23,3 31,3 25,1 Perko Winterrübsen 6,9 7,6 8,5 7,7 21,0 22,5 28,7 24,1 Lenox Winterrübsen 7,2 9,6 10,1 9,0 20,0 23,3 25,8 23,0 Hiverna Winterbohne 3,8 6,1 9,9 6,6 18,6 20,5 25,0 21,4 *) Die Triticale- und Roggenergebnisse sind noch als vorläufig zu betrachten! 3.3 Biogas- und Methangasertäge Die Gesamtauswertung der Biogas- und Methangaserträge der einzelnen Kulturarten und Sorten steht im Standortvergleich noch aus. An dieser Stelle sollen vorab zunächst die bereits berechneten Ergebnisse vom Standort Rheinstetten-Forchheim aus dem Jahr 2007 und teilweise aus 2008 vorgestellt werden, soweit sie in berechneter Form bereits vorliegen. Seite 8 von 11

9 Raps Rübsen Gerste Roggen Triticale Weizen Bohne Methanertrag in m³/ha PR46W31 Taurus Artus Oase Licapo NK Fair NK Petrol Buko Perko Lenox Merlot Merilyn Emily Fridericus Rasant Protector Pastar Vitallo Visello Conduct Tritikon Vitalis Trimester Benetto Ephoros Akteur Skalmeje Anthus Limes Hiverna Abb. 2: Methangaserträge (je Hektar) verschiedener Kulturarten und Sorten am Standort Rheinstetten- Forchheim (Ernte 2007) Wie die Abbildung 2 zeigt, lagen die höchsten Methangaserträge 2007 in den am Standort Rheinstetten-Forchheim geprüften Sorten bei etwa 3200 m³/ha. Weizen und Triticale scheinen diesbezüglich derzeit das größte Potenzial zu besitzen. Raps und vor allem Rübsen schnitten mit 1200 bis 2500 m³/ha Methangas sehr schlecht ab; die Winterbohne Hiverna konnte mit nur 900 m³/ha gar nicht überzeugen. Beachtet werden sollte bei der Bewertung jedoch, dass hier zunächst lediglich ein Prüfjahr vorliegt und die Ergebnisse in den Folgejahren bestätigt werden müssen. Abbildung 3 zeigt, dass im Hinblick auf den Methanertrag je kg ots innerhalb der Kulturarten kaum Unterschiede zu finden sind. Die Ergebnisse fallen diesbezüglich sehr homogen aus, gleichzeitig werden Unterschiede ausgehend von den Getreidearten zu Raps, Rübsen und Winterbohne deutlich. Seite 9 von 11

10 400,0 350,0 Raps Rübsen Gerste Roggen Triticale Weizen Bohne 300,0 Methanertrag in l CH4/kg ots 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 PR46W31 Taurus Artus Oase Licapo NK Fair NK Petrol Buko Perko Lenox Merlot Merilyn Emily Fridericus Rasant Protector Pastar Vitallo Visello Conduct Tritikon Vitalis Trimester Benetto Ephoros Akteur Skalmeje Anthus Limes Hiverna Abb. 3: Gärausbeute (l CH 4 / kg ots) verschiedener Kulturarten und Sorten am Standort Rheinstetten- Forchheim (Ernte 2007) TM-Ertrag in t/ha Artus Lenox Perko Buko y = 0,0037x + 0,1401 Benetto R 2 = 0,9971 Vitalis Trimester Tritikon Fridericus Ephoros Protector Limes Anthus Merilyn Merlot Rasant Conduct Vitallo Pastar PR46W31 Akteur Skalmeje Taurus Emily NK Fair NK Petrol Oase Visello 5 4 Hiverna Licapo Methangasertrag in m³/ha Abb. 4: Methangasertrag in Abhängigkeit vom Biomasseertrag verschiedener Kulturarten und Sorten (Standort: Rheinstetten-Forchheim, Ernte 2007) Seite 10 von 11

11 4. Zusammenfassung Im Oberrheingraben schneiden die Winterungen im Vergleich zu Sommerungen wie beispielsweise Mais oder Sorghum deutlich schlechter ab. Beim Vergleich der Wintergetreidearten weisen die Triticalesorten, gefolgt von Weizen, die höchsten Biomasseund Methanerträge auf. Der Anbau als Hauptfrucht in Bezug auf den Einsatz in der Biogasanlage würde an Standorten in dieser Region wenig Sinn machen. Hier kann nur an Kombinationen im Kontext einer Zweikulturnutzung oder an die Einbindung in eine standortangepasste Energiepflanzenfruchtfolge gedacht werden. An den Standorten Krauchenwies und Döggingen können einige Wintergetreidesorten allerdings durchaus das Leistungspotenzial von Mais erreichen. IMPRESSUM Herausgeber: Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) Neßlerstr Karlsruhe Tel.: 0721 / Fax: 0721 / poststelle@ltz.bwl.de Internet: Bearbeitung und Redaktion: LTZ Augustenberg, Außenstelle Rheinstetten-Forchheim Kerstin Stolzenburg, Heike Kuzner, Andreas Monkos, Bruns Stand: September 2009 Seite 11 von 11