Neue Energiepflanzen auf dem Vormarsch Was geht Was rechnet sich?

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1 Neue Energiepflanzen auf dem Vormarsch Was geht Was rechnet sich? Herrsching Sven Böse Fachberatung Saaten-Union Mais und Hirse zwischen Sommerroggenparzellen, Güterfelde 23. Juni 2005.

2 Biomasse Biokraftstoffe Windenergie Wasserkraft Geothermie Solarthermie Biogas Photovoltaik Deponiegas Leitstudie Erneuerbare Energie 2007 (Institut für technische Therm odynam ik 2007) , ,7 26, , ,9 1,9 2, Endenergieproduktion in Mrd. kwh

3 Bauern sollen weniger Mais und Raps anbauen! Der Bund für Umwelt und Naturschutz (BUND) hat die Bundesregierung aufgefordert, die Nutzung von Biomasse nicht weiter auszubauen. Forschungen hätten gezeigt, dass die klimapolitische Bilanz schlechter sei als bisher angenommen... Der Raps- und Maisanbau habe sich stark augebreitet, Dieser sei mit dem erhöhten Einsatz von Düngern und Pestiziden verbunden, Ackerrandstreifen würden verdrängt,die Artenvielfalt nehme ab... DIE WELT

4 Neue Energiepflanzen auf dem Vormarsch Was geht Was rechnet sich? 1. Maximale Erträge 2. Sinnvolle Fruchtarten 3. Erhalt Bodenfruchtbarkeit 4. Wirtschaftliche Fruchtfolgen Herrsching Sven Böse Fachberatung Saaten-Union Mais und Hirse zwischen Sommerroggenparzellen, Güterfelde 23. Juni 2005.

5 Ertragsvermögen ausgewählter Fruchtarten in den Bundesländern (Lehmann, Ziesemer 2007)

6 Ertragspotential Silomais 25,0 (dt TM/ha) in Abhängigkeit von Niederschlag und Bodengüte bei einem TK von 300 l/kgtm 16,7 18,3 16,0 20,0 17,7 21,7 19,3 16,7 23,3 21,0 18,3 22,7 20,0 14,3 15,0 13,3 11,7 Lößboden Lehmboden Sandboden Niederschlag Mai bis September 500

7 Theoretischer Mehrertrag Zweinutzungssystem gegenüber Silomais bei einem TK von 300 l/kg TM (t TM/ha) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2, Jahresniederschlag mm

8 Fruchtarten für Feuchtbiomasse 1. Wo immer möglich: Mais als Hauptkultur - Intensive züchterische Bearbeitung, - ausgereifte Produktionstechnik - optimale Siliereigenschaften - hohe Ernteflexibilität (- alternative Vermarktung) -> Zuchtziel Zellwandverdaulichkeit

9 Methanausbeute Mais in Abhäng. vom TS-Gehalt (Mittel von drei Sorten Amon 2004 nach Kaiser 2005)

10 TM-Ertrag und Methanertrag Mais in Abhängigkeit vom TS-Gehalt (Mittel von drei Sorten Amon 2004 nach Kaiser 2005)

11 Transportkosten für Biomasse und Gärrest 500 kw-anlage mit m³ -Transportvolumen und optimaler Transporttechnik, VK+Lohn Gesamtkosten 9,37 Cent/kWh ,09 1,64 3,00 2,51 1,68 2,00 3,78 2,50 2,84 4,31 4,56 6,88 6,19 0 1km 3km 5km 10km Feld-Anlagen-Entfernung 15km 30km 50km Janinhof 2007

12 Optimale TS-Gehalte Biogas - Mais Restpfl.- ertrag Stay Green Stärkeertrag Stärkegehalt Optimaler TS-Gehalt GOLDOSSE S % BREDERO S % AVENTUR A S % SUBITO S % ATENDO S % Höhere TS-Optima bei zügiger Restpflanzenabreife und hohem Stärkegehalt Niedrigere TS-Optima bei grüner Restpflanze und geringem Stärkegehalt

13 Fruchtarten für Feuchtbiomasse 1. Wo immer möglich: Mais als Hauptkultur Fusarium: kein Problem bei rechtzeitiger Ernte Rhizoctonia: Mais immer nach ZR 2. Vorgeschaltete Winterzwischenfrucht (Grünschnittroggen, Welsches Weidelgras) nur in Anbaulagen mit frühem Vegetationsbeginn und bei > 750 mm Jahresniederschlag Foto: Miedaner 2004

14 TM-Erträge von Zwischenfrucht und Mais (ohne Bewässerung) Standort: Frankendorf (ca. 750 mm NS) LfL Freising - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

15 TM-Erträge von Zwischenfrucht und Mais (mit Bewässerung) Standort: Frankendorf (ca. 900 mm NS) LfL Freising - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

16 Fruchtarten für Feuchtbiomasse 1. Wo immer möglich: Mais als Hauptkultur 2. Vorgeschaltete Winterzwischenfrucht (Grünschnittroggen, Welsch. Weidelgras) nur in Anbaulagen mit frühem Vegetationsbeginn und bei > 750 mm Jahresniederschlag 3. Getreide-GPS - auf Maisgrenzstandorten - zur Fruchtfolgeauflockerung - zur besseren Arbeitsverteilung - für eine schnelle Marktanpassung -> alternative Vermarktung

17 Produktionskosten von Ganzpflanzensilagen (Beispiele nach KTBL-Daten und eigenen Recherchen für günstige Bedingungen) MAIS-GPS 15 t TM/ha GETREIDE-GPS 12 t TM/ha /ha /t TM t/fm** /ha /t TM /t FM** Direktkosten Saatgut 120 8,0 2,4 70 5,8 1,8 Dünger* ,3 4, ,2 4,3 Pflanzenschutz 70 4,7 1,4 40 3,3 1,0 Insgesamt ,0 9, ,0 7,5 Arbeitserledigung Bodenbearbeitung 100 6,7 2, ,3 2,5 Aussaat 30 2,0 0,6 25 2,1 0,6 Ernte ,7 5, ,5 5,3 Konservierung 100 6,7 2,0 80 6,7 2,0 Insgesamt ,0 11, ,8 11,6 Flächennutzung ,7 3, ,3 4,0 GESAMT ,7 23, ,1 23,1 * inkl. Gärrest mit erhöhten Ausbringungskosten ** = 30 % TS

18 Trockensubstanz- und Ertragsentwicklung des Winterroggens (Sülbeck 1997 im Mittel der Sorten Avanti, Rapid, Amando) 70 TS % 60 dt/ha TM TS% 250 dt/ha TM 61, , ,3 38, , ,3 28,5 29,3 30, ,5 19,3 14,3 14,3 17,0 20,7 22,

19 Schnitttermin und Biomasseertrag 2006 N= HoH EWE WOH KLA E-1 [EC51-59] E-2 [EC77] E-3 [EC90] Wortmann, Miedaner, Wilde, 2007

20 Ertragsentwicklung Roggen (Wulfsode 2006) Mittelwerte über drei Saatstärken und zwei Düngungsstufen) K/m² (Alle) Düngung (Alle) 160 Mittelwert von dt/ha TM Sorte Askari Protector Rasant ,4 50,2 73,2 Korn dt/ha 0 GPS GPS GPS Kö Ernte/ Schnitte

21 TS-Gehalte GPS-Versuche Saaten-Union 2007 Ort Moosburg 45 Mittelwert von TS% 40 39,9 37,3 41,2 40,2 39,8 39, ,7 36,5 31,8 Fruchtart WiGerste Grünroggen WiRoggen WiWeizen 26, ,0 20 E1 E2 E3 Ernte termin

22 BESTANDESENTWICKLUNG Moosburg GPS-Versuche Saaten-Union Mittelwert von BBCH Ernte 74 81, , Fruchtart WiGerste Grünroggen WiRoggen WiWeizen Erntedatum

23 BESTANDESENTWICKLUNG Sülbeck GPS-Versuche Saaten-Union Mittelwert von BBCH Ernte Fruchtart WiGerste Grünroggen WiRoggen WiWeizen Erntedatum

24 KORNERTRÄGE Moosburg GPS-Versuche Saaten-Union Mittelwert von KE dt/ha 14% Finita Merlot Protector Rasant Hybnos Mulan WiGerste Grünroggen WiRoggen WiWeizen Fruchtart Sorte

25 TM-Erträge Moosburg GPS-Versuche Saaten-Union 2007 Mittelwert von TM t/ha 18 15,9 16,2 15,7 16,1 16, ,2 15, ,2 10, ,7 8,2 6, WiGerste Grünroggen WiRoggen WiWeizen Fruchtart Erntedatum

26 SORTENVERGLEICH Moosburg GPS-Versuche Saaten-Union Mittelwert von TM t/ha WiGerste WiGerste WiWeizen WiWeizen Merlot Finita Hybnos Mulan Sorte Fruchtart BBCH Ernte

27 Saatstärken zu GPS Mittel von zwei Standorten und aller geprüften Sorten, GPS-Versuche Saaten-Union Mittelwert von TM t/ha ,4 18,0 18,7 18,7 18,5 19,0 18, ,0 16,4 16,2 16, Grünroggen WiGerste WiRoggen WiWeizen Fruchtart Aussaat stärke Kö/m²

28 Produktion von Getreide-GPS Sorte Saatzeit Saatstärke Herbizide bestockungsstark, wüchsig, winterhart, eher spätreif früh bis mittelfrüh; Herbst: EC 25; bis 20 % erhöhen nur bei günstigen Bestellbedingungen gegebenenfalls gegen Herbstkeimer Wachst.regler frühe Einsatztermine (->CCC), kein Etephon Fungizide Erntetermin rechtzeitig in ausreichender Dosierung (Stay Green Effekt) Späte Milchreife/frühe Teigreife, -> vor einsetzender Lignifizierung Foto: Baumann 2006

29 Methanausbeute und Reifestadium in Praxisaufwüschsen Heiermann et.al 2002

30 Zweitfrüchte nach Getreide-GPS: Mais Gras Sorghum Sonn.blume Hafer Anfang/Mitte Juni: frühreife Qualitätssorte (REVOLVER) Ende Juni/Anf.Juli-Aussaaten: Grünmais ein/überjährig: Welsches Weidelgras (TETRASIL Acker multi) mehrjährig: Deutsches Weidelgras (TETRASIL Gras mineral) als US vor allem in weniger üppigen Beständen warme Trockenstandorte nur frühe Hybriden (BOVITAL) kühlere Trockenstandorte? kühlfeuchte Standorte (NELSON)

31 Wirtschaftliche Produktion von Biogassubstraten Was geht Was rechnet sich? 1. Realistische Erträge 2. Sinnvolle Fruchtarten 3. Erhalt Bodenfruchtbarkeit Sven Böse Fachberatung Saaten-Union

32 Erhöhung der Wasserkapazität Erhöhung des Humusgehaltes (+ 0,1 % Kohlenstoff ) -> Porenvolumen steigt um 1 % (->Durchwurzelung) -> l zusätzliche Speicherungsmöglichkeit -> 4 5 Tage kürzerer Dürrestress (Buchner 1991) Wassereinsparung durch Reduzierte Bodenbearbeitung (ZR) -> Herbstbodenbearbeitung + Strohmulchsaat: + 17 l/m² -> Reduzierte, flache Frühjahrsbearbeitung + 30 l/m² -> Direktsaat + 50 l/m² (Bischoff, Minge, Richter 2003)

33 Humuszufuhr(+) / -bedarf(-) "Obere Werte" -280 "Untere Werte" mj. Feldfutter (Hauptnutz.) * ohne Stroh/Blatt Körnerleguminosen Getreide* Ölfrüchte* Silomais, Körnermais* Kartoffeln Zucker- und Futterrüben*

34 Humuswirkung Marktfrüchte und Ernterückstände (obere Werte) Humus-C kg/ha/a Z.rübe 500 dt WiRaps 40 dt KöMais 100 dt WiGerste 85 dt SoBlume 35 dt Roggen 90 dt Humuswirkung Anbau Humuszufuhr Stroh/Blatt -1200

35 Humussaldo Marktfruchtanbau (obere Werte) Humus-C kg/ha/a Z.rübe 500 dt WiRaps 40 dt 16 0 KöMais 100 dt WiGerste 85 dt 112 SoBlume 35 dt 160 Roggen 90 dt Humuswirkung Anbau Humuszufuhr Stroh/Blatt Saldo -1200

36 Humussaldo GPS Umsetzungsstarker Standort Humus-C kg/ha/a Silomais Sonnenblume -166 WiGerste -79 Roggen -18 Ackergras Humuswirkung Anbau Humuszufuhr Gärrest Saldo -1000

37 Wirtschaftliche Produktion von Biogassubstraten Was geht Was rechnet sich? 1. Realistische Erträge 2. Sinnvolle Fruchtarten 3. Erhalt Bodenfruchtbarkeit 4. Wirtschaftliche Fruchtfolgen

38 Fruchtfolgeelemente für die Biomasseproduktion Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 1 Phacelia (AMERIGO) Mais msp (SUBITO) WW (MULAN) 2 Grünrogg. (PROTECTOR) Mais mfr (AVENTURA) WeW (THASOS) 3 Wintergerste (MERLOT) Mais sfr. (REVOLVER) WeW (THASOS) 4 Hybridroggen (FUGATO) z.b. Sorghum fr (BOVITAL)* WeW (THASOS) 5 Hybridroggen (FUGATO) ACKER multi Welsch. Weidelgras (TETRASIL Mais fr (BREDERO) WeW (THASOS) Sommergerste (MARTHE) 6 Weidelgrasmischung (TETRASIL mineral ) z.b. Sorghum sp (GOLIATH)* WeW (THASOS)

39 Erträge und Kosten der Fruchtfolgeelemente (Beispiele) Nach KTBL 2006, Dederer 2007 und eigenen Recherchen Ertrag TM-Netto t/jahr Kosten /ha Ganzpflanzensilage ab Silo Direkt kosten Arbeitserledigung Gesamt* Gesamt* / t TM 1 Mais msp Summe Grünroggen Mais mfr Summe Wintergerste Mais sfr Summe Hybridroggen Sorghum fr ** Summe Hybridroggen Ackergras (WeW) Mais fr Summe p.a Ackergras (DW) Sorghum sp ** Summe p.a * gelbe Summenzeile inklusive Bodennutzung 300 /ha, ohne Ausgleichzahlungen und Prämien, ** in feuchtkühleren Lagen alternativ Mais, Sonnenblumen, Gräser oder Sommergetreide

40 Erträge und Kosten der Fruchtfolgeelemente (Beispiele) Nach KTBL 2006, Dederer 2007 und eigenen Recherchen Ertrag TM-Netto t/jahr Kosten /ha Ganzpflanzensilage ab Silo Direkt kosten Arbeitserledigung Gesamt* Gesamt* / t TM 1 Mais msp Summe Grünroggen Mais mfr Summe Wintergerste Mais sfr Summe Hybridroggen Sorghum fr ** Summe Hybridroggen Ackergras (WeW) Mais fr Summe p.a Ackergras (DW) Sorghum sp ** Summe p.a * gelbe Summenzeile inklusive Bodennutzung 300 /ha, ohne Ausgleichzahlungen und Prämien, ** in feuchtkühleren Lagen alternativ Mais, Sonnenblumen, Gräser oder Sommergetreide

41 Erträge und Kosten der Fruchtfolgeelemente (Beispiele) Nach KTBL 2006, Dederer 2007 und eigenen Recherchen Ertrag TM-Netto t/jahr Kosten /ha Ganzpflanzensilage ab Silo Direkt kosten Arbeitserledigung Gesamt* Gesamt* / t TM 1 Mais msp Summe Grünroggen Mais mfr Summe Wintergerste Mais sfr Summe Hybridroggen Sorghum fr ** Summe Hybridroggen Ackergras (WeW) Mais fr Summe p.a Ackergras (DW) Sorghum sp ** Summe p.a * gelbe Summenzeile inklusive Bodennutzung 300 /ha, ohne Ausgleichzahlungen und Prämien, ** in feuchtkühleren Lagen alternativ Mais, Sonnenblumen, Gräser oder Sommergetreide

42 Erträge und Kosten der Fruchtfolgeelemente (Beispiele) Nach KTBL 2006, Dederer 2007 und eigenen Recherchen Ertrag TM-Netto t/jahr Kosten /ha Ganzpflanzensilage ab Silo Direkt kosten Arbeitserledigung Gesamt* Gesamt* / t TM 1 Mais msp Summe Grünroggen Mais mfr Summe Wintergerste Mais sfr Summe Hybridroggen Sorghum fr ** Summe Hybridroggen Ackergras (WeW) Mais fr Summe p.a Ackergras (DW) Sorghum sp ** Summe p.a * gelbe Summenzeile inklusive Bodennutzung 300 /ha, ohne Ausgleichzahlungen und Prämien, ** in feuchtkühleren Lagen alternativ Mais, Sonnenblumen, Gräser oder Sommergetreide

43 Wann rechnet sich der Zweitfruchtanbau? 1. Wird der zusätzliche Aufwuchs vermarktet oder zusätzlich verfüttert, entscheidet der Marktpreis bzw. Substitutionswert über die Ökonomie. 2. Wird auf der eingesparten Fläche im Folgejahr statt Mais eine Marktfrucht angebaut, muß deren Gewinn größer als die Produktionskosten der Zweitfrucht abzüglich der Produktionskosten der eingesparten Fläche Silomais. -> Je höher die Marktfrucht- und damit auch die Biomassepreise, um so interessanter ist die Zweitfruchtnutzung. - > Auch die steigenden Flächennutzungskosten begünstigen Zweinutzungsverfahren, weil der knappe Faktor Fläche intensiver genutzt wird.

44 Humuswirkungen der Fruchtfolgeelemente (nach VDLUFA-Werten für umsetzungsstarke Standorte bei 80% Substanzabbau) Mais solo 400 Humus-C (kg/ha/a) Veränderung durch Anbau Rückführung durch Gärrückstand (Humuswirkung: 0,12 kg Humus-C/dt TM) Bilanz 2. Roggen-ZF + Mais 3. W.Gerste + Mais 4. W.Roggen + Sorghum 5*. W.Roggen + Welsch. W.gras + Mais *. D.Weidelgras + Sorghum * Werte bezogen auf beide Vegetationsjahre -1400

45 Vergleich von Fruchtfolgelementen für Biomasse Humusbilanz Flächenproduktiv. Produktionskosten / t Ertragssicherhheit Gärrestausbring. Konservierung 1 Mais msp Grünroggen Mais mfr - (-) ++(+) Wintergerste Mais sfr (+) Hybridroggen z.b. Sorghum fr* Hybridroggen Ackergras Mais fr Ackergras Sorghum sp ** in feuchtkühleren Lagen alternativ Mais, Sonnenblumen, Gräser oder Hafer

46 Obergrenzen für den betrieblichen Nährstoffüberschuss Die neue Düngeverordnung ab 2006 in Kraft getreten ist, schreibt die jährlicheerstellung eines Nährstoffvergleiches auf der Basis von Flächenbilanzen oder aggregierten Schlagbilanzen vor. Der Bilanzüberschussdes Durchschnittes der letzten drei Jahre für Stickstoff bzw. der letzten sechs Jahre für Phosphat darf die in Tabelle 1 angegebenen Werte nicht übersteigen.

47 Biomasse Fruchtfolge in wüchsigen Anbaulagen Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr 1 GRÜNROGGEN Grünroggen Mais-GPS MAIS mfr Jahr 2 GETREIDE Getreide-GPS GPS (Triticale) Kleegras (US) KLEEGRAS - GPS Jahr 3 Kleegras-Mulch Mais-GPS MAIS mfr Jahr 4 WeWEIZEN Wechselweizen Korn WINTERRAPS Winterraps (KORN) - Korn WINTERRAPS Jahr 5 Winterraps - Korn Grünroggen (KORN)

48 Humusbilanz einer Biomassefruchtfolge Wüchsige Lagen Wüchsiger Standort Jahr Fruchtfolgeglied Ertrag Humus-C kg/ha/a Nutzung dt/ha "Untere Werte" "Obere Werte" 1 Mais msp GPS WiRoggen GPS Kleegras - US GPS Winterweizen Korn Weizenstroh Düng Rapskorn Korn Rapsstroh Düng Phacelia Düng Mais mfr GPS Gras - US Düng Gärrest* Düng Humusbilanz bei 80 % Substanzabbau

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50 Nur ein Narr macht keine Experimente. Charles Darwin ( )