Pflanzen als Biogassubstrat Wann ernten?

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1 Lehr- und Versuchsanstalt für Tierzucht und Tierhaltung e.v. (LVAT) Pflanzen als Biogassubstrat Wann ernten? Gunter Ebel, LVAT Groß Kreutz und LELF Christiane Herrmann, ATB Fachveranstaltung Energiepflanzen, Körnermais und Sonnenblume 2. August 200, Güterfelde

2 Gliederung Einfluss des Erntetermins auf den Ertrag, auf die Silagequalität und auf die Methangasausbeute Ergebnisse aus dem EVA-Projekt

3 Projekt EVA Entwicklung und Vergleich des Biomassepflanzenanbaus zur Optimierung von standortangepassten Anbausystemen für Energiepflanzen in Fruchtfolgeregimen Förderung: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. EVA : 03/2005 0/2009 (FNR: ) EVA 2: 02/2009 0/202 (FNR: )

4 Ganzpflanzenertrag der Fruchtarten (Bsp.) innerhalb des Fruchtfolgeversuchs, Güterfelde, Mais Hauptfrüchte Sorghum (b.xs.) Wintergetreide Sommergetreide Grünschnittroggen Luzernegras Kleegras Sonnenblumen Topinamburkraut Nutzungsjahre 2005 bis 07/ bis 07/ bis bis 06/ bis bis bis bis 06/ bis 07 Ganzpflanzen-TM-Ertrag (Mittel) dt/ha relativ % Spanne dt/ha

5 Ganzpflanzen-TM-Erträge; Fruchtfolgen 200 Güterfelde; Standardernte TM-Erträge in in den den Fruchtfolgen 200 Grünschnittroggen dt dtha - - Wintergerste-Ganzpflanzen dt dtha - - Winterroggen-Ganzpflanzen dt dtha - - Wintertriticale-Ganzpflanzen dt dtha - - Hafer 6 6 dt dtha - - (2006: dt dtha - - )) Sommergerste dt dtha - -

6 Summe TM-Ertrag der Fruchtfolgen - Standardernte; Güterfelde, Mittel ( sowie ) Trockenmasseertrag (dt/ha) Grundversuch Regionalversuch Mittel beider Anlagen - 4 Jahre SR/ ÖR (ZwF)/ Mais/ WT/ Z.Hirse (ZF)/ WR Su.Gras/ GSR (ZwF)/ Mais(ZF)/ WT/ WR Mais/ GSR (ZwF)/ Su.Gras(ZF)/ WT/ E.Weidelgras(ZwF)/ WR SR/ Klee- Luzernegras/ WR Hafer/ WT/ W.Raps/ WR SR/ Senf (ZwF)/ Lupine/ WR/ Z.Hirse (ZF)/ WR So.blumen/ ÖR(ZwF)/ Erbsen/ WT/ Z.Hirse (ZF)/ WR Topinambur/ WR Artengem./ W.Raps/ Buchweizen (GD)/ GSR (ZwF)/ Su.Gras (ZF)/ WR Ganzpflanzen-TM-Ertrag Korn- TM-Ertrag Stroh-TM-Ertrag

7 Summe TM-Ertrag der Fruchtfolgen; Vergleich Erntezeitpunkte - Güterfelde Trockenmasseertrag (dt ha - ) Grundversuch Regionalversuch Vergleich beider Erntezeitpunkte % Standardernte 0% Mehrertrag (Mittel aller Fruchtfolgen) 0 vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard vorfristig Standard

8 Erntezeitpunkte Zunahme Ganzpflanzenertrag innerhalb von 5 bis 4 Tagen; Güterfelde, Mais Hauptfrüchte - Nutzungsjahre 2005 bis 07/09 Ertragszunahme dt/d Mittel der Jahre,5 Spanne 0,9 2, Sorghum (b.xs.) 2005 bis 07/09,6,3 2, Wintergetreide 2006 bis 09,4 0,4 2, Sommergetreide 2005 bis 06/09 0,3 0,,0 Luzernegras 2007 bis 08 3,2 2,0 4,3 Sonnenblumen 2005 bis 06/09 0,6 0,,6 Topinamburkraut 2005 bis 07 0,8 0,5,0

9 TM-Gehalt und -zunahme zwischen den Ernteterminen, Güterfelde, Hauptfrüchte Nutzungsjahre TM-Gehalt % (Standardernte) Mittel Spanne TM-Gehaltszunahme %/d Mittel Spanne Mais 2005 bis 07/ ,7 0,3, Sorghum (b.xs.) 2005 bis 07/ ,3 0,2 0,4 Wintergetreide 2006 bis ,7 0,2,5 Sommergetreide 2005 bis 06/ ,8 0,,8 Luzernegras 2007 bis ,0 0 0, Sonnenblumen 2005 bis 06/ ,2 0 0,6 Topinamburkraut 2005 bis ,0 0 0,3

10 Erntezeitpunkte pflanzenbauliche Empfehlungen Mais: Abreife durch die Sortenwahl beeinflusst, Ernte zur Siloreife, Trockenphasen in der weiblichen Blüte = Ertragseinbußen und Bestimmung des Erntetermins problematisch, Empfehlung: Erntezeitprognosen beachten. Sorghum: Abreife durch die Arten- und Sortenwahl beeinflusst, Futterhirse (S. bicolor bicolor): Vegetationszeiten von mindestens 30 bis 60 Tagen Sudangras (S. bicolor sudanense): Vegetationszeiten von mindestens 0 bis 30 Tagen

11 Erntezeitpunkte pflanzenbauliche Empfehlungen Getreide: Ganzpflanzenernte zwischen Milchreife und beginnender Teigreife, frühere Ernte (Beginn Milchreife) anstreben bei unzureichender Wasserversorgung in der generativen Phase aufgrund einer beschleunigten Abreife bzw. in Abhängigkeit der Fruchtfolge, Sommergetreide hat positive Fruchtfolgewirkung aber ertragsunsicher, geringeres Ertragsniveau als Wintergetreide und Risiko hoher TM-Gehalte. Sonnenblumen: bei der Ganzpflanzenernte (biomassebetonte Sorte) wurde das TM-Gehaltsoptimum zum Zeitpunkt der Gelbreife erreicht, weitere Züchtungsentwicklung dieses Sortentyps und mehrjährige Anbauversuche sind für Empfehlungen notwendig.

12 Einfluss des Erntetermins auf die Silierung und Methanbildung TM-Gehalt, Zucker,. Pufferkapazität.. Erntetermin Rohnährstoffe, Strukturanteile (Lignin, Cellulose) Silierung optimaler TM-Gehalt % TM-Gehalt zu niedrig: Sickersaftbildung geringe Siliereignung (Gefahr von Fehlgärungen) TM-Gehalt zu hoch: geringere Dichte im Silo Silage anfällig für Wachstum von Hefen und Schimmelpilzen (Gefahr der Nacherwärmung) Methanbildungspotenzial Änderung der Nährstoffgehalte, Verluste Methanausbeute abhängig von Nährstoffgehalten mit zunehmender Reife erhöhte Lignifizierung geringere Abbaubarkeit im Biogasprozess

13 TM-Gehalt Siliereignung Vergärbarkeitskoeffizient Sorghum b. x s. schwer silierbar mittelschwer bis leicht silierbar TM-Gehalt [%] Ziel: rasche und effektive Säurebildung, niedrige ph-werte, geringes Risiko für Fehlgärungen (Buttersäuregärung) Verbesserung der Siliereignung durch optimale Erntetermine

14 Buttersäuregärung Methanausbeute? Bsp: Sorghum b. x s. Gehalt [% TM] Alkohole Milchsäure Essigsäure Buttersäure Gärsäuremuster der Silagen Labor- 0 A B C D E silage Praxissilo (Position) Anteil NH 3 -N an N Ges Labor- 0 A B C D E silage Praxissilo (Position) Anteil NH 3 -N [% N Ges ] NH 3 -N

15 Buttersäuregärung - Methanausbeute? Bsp: Sorghum b. x s. Rohasche [% TM] Gehalt an Rohasche Buttersäure [% TM] Gehalt an ADF (Lignin und Cellulose) Buttersäure [% TM] ADF [% TM]

16 Buttersäuregärung Methanausbeute? Bsp: Sorghum b. x s. Laborsilo Praxissilo TM- Verlust [%] 5 24 Methanausbeute [l N *kg - otm orig ] %! Methanausbeute [l N *kg - FM Silage ] Methanausbeute der Silagen Labor- 0 A B C D E silage Praxissilo (Position)

17 Nacherwärmung Methanausbeute? C D B E A Temperatur am Siloanschnitt [ C] A B C D E ADF [% TM] Gehalt an ADF (Lignin und Cellulose) R 2 = 0, Position im Silo Temperatur am Siloanschnitt [ C]

18 Nacherwärmung Methanausbeute? C D B E A 360 Minderung der Methanausbeute durch Nacherwärmung Laborsilo Praxissilo TM- Verlust [%] 5 22 Methanausbeute [l N *kg - otm orig ] %! Methanausbeute [l N *kg - otm] y = 376,7-0,904 x R 2 = 0, Temperatur der Silage [ C]

19 Methanausbeuten bei Variation des Erntetermins 500 Mais, HF (2007) Mais, ZF (2007) Sorghum b. x s. (2007) Wintertriticale (2007) Sommerroggen (2006) Grünschnittroggen (2007) Sonnenblume (2006) Topi.kraut (3j.) (2007) Methanausbeute [ln /(kg otm)] ADL (Lignin) [% TM] HF Hauptfrucht ZF Zweitfrucht -3% -2% vorfristige Ernte Standardernte -5% -2% -4% -% Ligningehalt +5% -%

20 Methanhektarerträge bei Variation des Erntetermins vorfristige Ernte Standardernte Mais, HF (2007) Mais, ZF (2007) Sorghum b. x s. (2007) Wintertriticale (2007) Sommerroggen (2006) Grünschnittroggen (2007) Sonnenblume (2006) Topi.kraut (3j.) (2007) Methanhektarertrag [m 3 CH4 /ha)] HF Hauptfrucht ZF Zweitfrucht

21 Fazit Eine verlustarme Konservierung sollte angestrebt werden, um wertgebende Inhaltsstoffe über einen längeren Zeitraum zu bewahren und das Methanbildungspotenzial des Erntegutes zu erhalten. Fehlgärungen und aerober Verderb führen zu hohen Verlusten für die Methanbildung und sollten vermieden werden. Zur Vermeidung von Buttersäuregärung und Nacherwärmung sind optimale TM-Gehalte des Erntegutes anzustreben (28 35 %).

22 Fazit Der Methanhektarertrag wird vorrangig vom Flächenertrag bestimmt. Bei vorzeitiger Ernte ist mit geringeren Methanhektarerträgen der Fruchtart zu rechnen. Neben der Betrachtung optimaler TM-Gehalte und bestmöglicher Aussaatzeitpunkte für die Folgefrucht sind weitere Faktoren, - wie die Entzerrung von Arbeitszeitspitzen, - kleinräumige Witterungsextreme sowie - Handlungsflexibilität bei schwankenden Preisen für Marktfrüchte und Energiesubstrate zu berücksichtigen.

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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