Vergleich von Fruchtfolgen

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1 Vergleich von Fruchtfolgen Innerhalb des deutschlandweiten Projektes EVA wurden von 2005 bis 2009 am (Kreis Potsdam-Mittelmark, AZ: 29-33, 9,1 C, 545 mm) neun Fruchtfolgen untersucht, die Pflanzen für die Gärsubstrat-, Körnernutzung sowie zur Gründüngung kombinieren. Die Ergebnisse (vgl. Tabellen 1 und 2) basieren auf Mittelwerten von zwei zeitversetzt laufenden Versuchsanlagen mit einer vierjährigen Rotation ( bzw ). Folgend werden die Ergebnisse zusammengefasst. Detaillierte Informationen sind der Internetseite ( und den Veröffentlichungen (Link: Weiterführende Informationen) zu entnehmen. Mit modifizierten Fruchtfolgen werden die Versuche seit 2009 fortgeführt. Biomasse-Leistung Im Vergleich der Projektstandorte ist Güterfelde als ertragsschwächster Prüfort einzustufen. Unter Einbeziehung der -erträge variierte der Gesamtertrag nach Abschluss der ersten Rotation im Mittel beider Anlagen zwischen 287 (Fruchtfolge fünf) und 425 dt TM/ha (Fruchtfolge zwei). Die Fruchtfolgen eins bis drei und neun mit Mais und Sorghum in Haupt- bzw. Zweitfruchtstellung sind auf gleich hohem Ertragsniveau einzustufen und den anderen Fruchtfolgen überlegen. Der durchschnittliche Jahresertrag der Energiepflanzen ist mit 133 dt TM/ha in der Fruchtfolge zwei am höchsten (Tabelle 1). Im Hauptfruchtanbau ist Mais die ertragsstärkste Fruchtart (144 dt TM/ha) gefolgt von Sorghum (b. x s) (128 dt TM/ha), Luzernegras (94 dt TM/ha) und Wintergetreide (80 dt TM/ha). Stark abweichende Jahreswitterungen mit Extremereignissen führten auf dem zur Vorsommertrockenheit neigenden Diluvialstandort bei allen Pflanzen zu erheblichen Ertragsschwankungen (z.b. Mais ; Sorghum b. x s ; Wintergetreide dt TM/ha). Das erfordert eine mehrjährige Bewertung (2 Anlagen und mehrere Rotationen). In Jahren mit ausgeprägter Vorsommer-/Sommertrockenheit konnte Sorghum das Ertragsniveau von Mais erreichen bzw. teilweise einen höheren Ertrag erzielen. Wintergetreide ist dem Sommergetreide auf Grund der Ertragshöhe und -stabilität vorzuziehen. Zweitfruchtanbau mit Grünschnittroggen und nachfolgendem Mais oder Sorghum erreichte ähnliche Erträge wie der Hauptfruchtanbau dieser Arten, verursachte aber höhere variable Kosten. 1

2 Der Sommerzwischenfruchtanbau von Sorghum nach Ganzpflanzengetreide ist nicht empfehlenswert (hohes Risiko einer ausreichenden Etablierung bei Trockenheit, ertragsunsicher, unzureichende TM-Gehalte zur Ernte). Methanertrag Ist das Inhaltsstoffspektrum der Gärsubstrate ähnlich, bestimmt der TM-Ertrag im Wesentlichen den aus Schätzformeln abgeleiteten Methanertrag je Hektar. Im Versuchszeitraum sind maximale Methanerträge für Mais (Hauptfrucht) von ca m³ CH 4 /ha, für den Zweitfruchtanbau (Summe Winterzwischenfrucht und Zweitfrucht Mais oder Sorghum) von ca bis 5000 m³ CH 4 /ha (2007) sowie von ca m³ CH 4 /ha für ganzpflanzen im Jahr 2008 ermittelt worden. Die Fruchtfolgen eins und drei mit den Fruchtarten Mais und Sorghum (b. x s.) in Haupt- bzw. Zweitfruchtstellung, Grünschnittroggen und Wintergetreide als Ganzpflanze ergaben die höchsten Gesamtmethanerträge mit > 8700 m³ CH 4 /ha. Der durchschnittliche Methanertrag je Jahr in der Fruchtfolge zwei (Kombination Sorghum (b. x s.) / Grünschnittroggen / Mais) lag allerdings mit 3480 m³ CH 4 /ha * Jahr über den Erträgen der anderen Fruchtfolgen (Tabellen 1 und 2). Die oben genannten Schätzwerte (theoretische Methanausbeute nach Schattauer & Weiland 2006) dienen als Orientierung, um die Relation zwischen den Pflanzenarten im Hinblick auf das Methanertragspotenzial zu ermitteln. Differenzierte Untersuchungen der Pflanzensubstrate in Bezug auf Vergärbarkeit und Ausbeute werden am Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam- Bornim vorgenommen. Für eine praxisnahe Einordnung der Methanerträge sind ein Ertragsabschlag (Praxis- gegenüber Versuchsanbau: minus 15 %) sowie der Silierverlust (12 %) zu berücksichtigen. Ökonomie Ökonomisch, lässt sich aus den Versuchsdaten (Mittel der Jahre) eine relative Vorzüglichkeit der Fruchtarten: Mais ( 293 /ha) und (210 /ha) für die Ganzpflanzennutzung sowie (150 /ha)/-triticale (120 /ha) (Körnernutzung) für das Landbaugebiet III des Landes Brandenburg ableiten. 2

3 Die Fruchtfolge 2 (Sorghum (b. x s.)/ Grünschnittroggen/ Mais (ZF)/ ()/ () schnitt in der Summe der Rotation mit einem von 130 /ha am günstigsten ab (Tabellen 1 und 2). Luzernegras (Fruchtfolge 4) erbrachte in den Hauptnutzungsjahren positive beiträge, mit einem dritten möglichen Hauptnutzungsjahr könnten die Aussaatkosten (Saatgut) kompensiert werden. Hier wäre ein positiver Gesamtdeckungs nach drei Hauptnutzungsjahren Luzernegras und nachfolgendem Maisanbau erzielbar. Die dreijährige Topinamburkrautnutzung (Fruchtfolge 8) ist auf Grund der hohen Pflanzkosten und der geringen Methangasausbeute in hohem Maße für diesen Standort unwirtschaftlich. Humusbilanz Mit der Humusbilanzierung nach VDLUFA (Verwendung der unteren Werte für die Humusbedarfsfaktoren) werden für das Luzerne- und das Kleegras die höchsten Salden ausgewiesen. Eine positive Bilanzierung ergibt sich weiterhin für die Fruchtarten mit nutzung (unter der Voraussetzung, dass im System verbleibt) sowie für Mischungen mit großkörnigen Leguminosen bzw. für den Zwischenfruchtanbau. Die anderen Pflanzenarten werden negativ bilanziert, wenn keine Gärrestausbringung erfolgt. Mit einer Gärrestdüngung (Tabellen 1 und 2) verbessern sich generell die Humussalden (Willms 2010). Auch wenn eine Gärrestdüngung angenommen wird, ist Mais aus Sicht der Humusbilanz als schlechteste Fruchtart mit negativen Salden zu bewerten (im Mittel -130 kg Humus-C/ha), gefolgt von Sommer- und Wintergetreide sowie Sonnenblumen für die Ganzpflanzennutzung. Daraus ergibt sich für die Fruchtfolge vier mit Luzernegras der höchste Humussaldo und für die Fruchtfolge eins mit den Humuszehrern Mais und -Ganzpflanze bzw. Sorghum bicolor als Sommerzwischenfrucht der niedrigste Humussaldo. Durch die Anrechnung der Gärrestausbringung ergaben sich für alle Fruchtfolgen nicht negative Salden (Fruchtfolge 4: durchschnittlich 477 kg Humus-C/ha und Jahr und Fruchtfolge 1: durchschnittlich 0 kg Humus-C/ha; Tabelle 1). Allerdings sind die methodischen Unschärfen für die veränderten Erntetermine der Energiepflanzen, ungeklärte Humusbedarfsfaktoren (z.b. für Sorghum) sowie derzeitig diskutierte Methodenüberarbeitungen zu berücksichtigen. 3

4 Empfehlungen für die Praxis Fruchtfolgen mit Mais, Sorghum und Getreide für die Ganzpflanzennutzung (besonders Roggen) sind in Kombination mit dem Marktfruchtanbau unter den Bedingungen ostdeutscher Diluvialstandorte empfehlenswert. Auf den zur Vorsommertrockenheit neigenden Standorten erreichte der Zweitfruchtanbau mit Grünschnittroggen und nachfolgendem Mais oder Sorghum ähnliche Erträge wie der Hauptfruchtanbau dieser Arten, verursachte aber höhere variable Kosten. Der Sommerzwischenfruchtanbau von Sorghum nach Ganzpflanzengetreide ist nicht empfehlenswert. Allerdings weist der Zwischenfruchtanbau (Bodenbedeckung, Nährstoffspeicherung, Gründüngung, etc.) pflanzenbaulich positive Effekte auf. Aus Sicht der Humusreproduktion sind die Fruchtfolgen mit Pflanzen für die Gärsubstratbereitstellung zu kombinieren mit mehrjährigen Leguminosen- Grasgemengen sowie dem Marktfruchtanbau, bei dem das für die Humusreproduktion im System verbleibt. Die Gärreste sind entsprechend auf den Flächen auszubringen. 4

5 Tabelle 1: Zusammenfassung Trockenmasseertrag, Methanertrag (theoretisch ermittelt nach Schattauer & Weiland 2006), (nach Reus 2010) und Humussaldo (nach Willms 2010) der EVA-Fruchtfolgen am (1. Projektphase Mittel der Anlage 1: 2005 bis 2008 bzw. Anlage 2: 2006 bis 2009) Fruchtarten zur Gründüngung (GD) Senf bzw. Ölrettich sind nicht im Jahres- bzw. Methanertrag enthalten. Für das Humussaldo wurde hier die Gärrestrückführung berücksichtigt. RW = ; TIW = 5

6 Tabelle 2: Zusammenfassung der Fruchtfolgeglieder am (1. Projektphase Mittel der Anlage 1: 2005 bis 2008 bzw. Anlage 2: 2006 bis 2009) Jahr 2 Mais 140 dt TM Jahr 3 Jahr 4 Sorghum (b.) 73 dt TM dt TM dt 86%TS dt 86%TS 88 Fruchtfolge 1 Fruchtfolge 2 17 Rotation Fruchtart Ertrag TM% Methan Humus [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] Jahr 1 Sommerroggen Sommerroggen 52 dt TM Sorghum (b.xs.) 125 dt TM Mais 116 dt TM dt TM Hafer 52 dt TM Untersaat Ölrettich GD 21 dt TM Luzerne- (Kleegras) -294 Grünschnittroggen (WZF) Mais (ZF) 28 dt TM dt TM dt 86%TS dt 86%TS dt 86%TS dt 86%TS 87 Nur Silagen: Gesamte FF: Nur Silagen: Gesamte FF: Grünschnittroggen (WZF) Sorghum (b.xs.) (ZF) E. Weidelgras 42 dt TM dt TM dt TM dt TM dt 86%TS dt 86%TS 87 Fruchtfolge 3 Fruchtfolge 4 Nur Silagen: Luzerne- (Kleegras) Luzerne- (Kleegras) 80 dt TM dt TM Winterraps Winterraps 54 dt 86%TS dt 86%TS 78 Nur Silagen: Gesamte FF: 65 dt TM dt 86%TS dt 86%TS dt 86%TS Summe 319 dt TM dt TM dt TM dt TM dt TM Gesamte FF: Fruchtfolge 5 46 dt 86%TS 87 Nur Silagen: Gesamte FF: Jahresmittel 106 dt TM dt TM dt TM dt TM dt TM Rotation Fruchtart Ertrag TM% Methan Fruchtfolge 6 Fruchtfolge 7 Fruchtfolge 8 Fruchtfolge 9 Humus Jahr 1 [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] [m³/ha] [ /ha] [kg C/ha] Sonnenblumen 64 dt TM dt TM Erbse/Lein- 47 dt TM Hafer/ Sommerroggen 52 dt TM Topinambur kraut dotter Senf GD 25 dt TM Ölrettich GD 11 dt TM Jahr 2 Lupine 16 dt 86%TS Erbse 26 dt 86%TS Jahr 3 Jahr 4 Lupine 20 dt 86%TS 41 Erbse 23 dt 86%TS 74 Sorghum (b.) 88 dt TM dt TM dt 86%TS dt 86%TS Sorghum (b.) 78 dt TM dt TM dt 86%TS dt 86%TS 86 Nur Silagen: Gesamte FF: Nur Silagen: Gesamte FF: Topinambur kraut Topinambur kraut Topinambur knolle 69 dt TM dt TM dt TM dt 86%TS dt 86%TS 88 Nur Silagen: -196 Winterraps 75 dt TM Buchweizen GD 32 dt TM Grünschnittroggen 48 dt TM (WZF) Sorghum (b.xs.) 118 dt TM (ZF) 70 dt 86%TS dt 86%TS 88 Gesamte FF: Nur Silagen: Gesamte FF: Summe 198 dt TM dt TM dt TM dt TM Jahresmittel 99 dt TM dt TM dt TM dt TM