Einjährige und mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich

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1 Landvolkbildung Thüringen e. V.: Agrarpolitisches Forum und Pflanzenschutztage , in Pfiffelbach. Dr. agr. Lothar Boese Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (LLFG) Sachsen-Anhalt, Zentrum für Acker- und Pflanzenbau Bernburg Einjährige und mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich

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5 2013: 2,40 Mio. ha = 20 % der Ackerfläche (dar. 18 % für Energiepflanzen) (2010: 2,15 Mio. ha = 17 % der Ackerfläche)

6 = 12 % = 88 %

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8 Einjährige Kulturen

9 Einjährige Energiepflanzen im Vergleich Feldversuche an den Standorten Bernburg und Iden - Bernburg: Löß-Schwarzerde, 469 mm mittl. JNS ( ) - Iden : lehmiger Sand, 512 mm mittl. JNS ( ) A: Art B: Sorte 1: Wintergerste - je Art fünf Sorten 2: Winterroggen - Sortenwechsel nach je zwei Jahren 3: Wintertriticale 4: Winterweizen Ernte: 5: Silomais jeweils späte Milchreife 6: Sorghumhirse bis frühe Teigreife Prüfmerkmale: Gesamttrockenmasseertrag (dt/ha) Methanausbeute (l/kg ots) Methanertrag (m³/ha)

10 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

11 - April und Mai sehr trocken und warm - Juni und Juli sehr feucht

12 - April trocken, Mai feucht - Juni und August sehr trocken

13 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse spätes Frühjahr, April warm/trocken, Mai feucht - Sommer wechselnd, teils Hitze 0

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16 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Gesamttrockenmasse (% zu Mais) 100 Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

17 Methanausbeuten und potenzielle Methanerträge

18 Schätzung der Biogas- bzw. Methanausbeute anhand der Inhaltstoffgehalte nach Weender Futtermittel- Analyse und der Verdaulichkeiten nach DLG-Futterwerttabellen nach BASERGA (SCHATTAUER und WEILAND 2006) Weender Analyse Rohasche (RA) Rohprotein (RP) Rohfett (RL) Rohfaser (RF) N-freie Extraktstoffe (NfE)

19 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg + Iden, Methanausbeute (l/kg ots, n. BASERGA) W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse

20 Methanausbeuten von Energiepflanzen nach verschiedenen Methoden (Bernburg 2010) Methanausbeute(l/kg ots) 450 W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse BASERGA Labortest WEISSBACH (je Art fünf Sorten)

21 Methanausbeuten von Energiepflanzen nach verschiedenen Methoden (Bernburg 2011) Methanausbeute(l/kg ots) 450 W-Gerste W-Roggen W-Triticale W-Weizen Mais Hirse BASERGA Labortest WEISSBACH (je Art fünf Sorten)

22 Standard-Methanausbeuten nach KTBL Substrat Methanausbeute (l N /kg ots, gerundet) Maissilage 340 Sorghumhirsesilage 310 Getreideganzpflanzensilage 320 Zuckerrübe 360 Rübenblatt 310 Quelle: Energiepflanzen Daten für die Planung des Energiepflanzenbaus (KTBL-Datensammlung), 2. Auflage, Darmstadt 2012

23 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Methanertrag (m³/ha) 1) Bernburg (Lö) Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten) 1) Methanausbeuten nach Standardwerten

24 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Methanertrag je Hektar (% zu Mais) 1) Bernburg (Lö) 100 Iden (ls) (je Art Mittel aus fünf Sorten) 1) Methanausbeuten nach Standardwerten

25 Welche Sorten?

26 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) W-Weizen W-Triticale W-Roggen Mais W-Gerste Sorghumhirse Bestandeshöhe (cm)

27 300 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2008 Gesamttrockenmasse (dt/ha) 250 W-Roggen W-Triticale 200, W-Weizen 150 W-Gerste Ährenzahl / m²

28 6000 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2010 Methanertrag (m³/ha) 5000 Sorghumhirse Mais 4000 W-Gerste, W-Triticale W-Roggen 3000 W-Weizen (je Fruchtart 5 Sorten) Methanausbeute (l/kg ots)

29 6000 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2010 Methanertrag (m³/ha) Mais 5000 Sorghumhirse 4000 W-Roggen, W-Triticale 3000 W-Weizen W-Gerste (je Fruchtart 5 Sorten) Gesamttrockenmasseertrag (dt/ha)

30 Wintergerste Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) Bernburg (Lö) Iden (ls) Highlight, Zzoom (Hyb.) / Hobbit, KWS Tenor

31 Winterroggen Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) Bernburg (Lö) Iden (ls) Palazzo, Brasetto, KWS Magnifico

32 Wintertriticale Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) Bernburg (Lö) Iden (ls) Massimo, Cosinus, Tulus

33 Winterweizen Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) Bernburg (Lö) Iden (ls) Hybred (Hyb.), Boomer (A), Hermann (C), JB Asano (A)

34 Mais Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) Bernburg (Lö) Iden (ls) S 260: Ingrid, Busti CS, LG 3216 S 290: Palmer

35 Sorghumhirse Gesamttrockenmasse (dt/ha) Bernburg (Lö) Iden (ls) Bernburg (Lö) Iden (ls) Typ bicolor : Herkules, KWS Zerberus, KWS Tarzan Typ sudanense: Lussi, KWS Sole

36 Rübe als Energiepflanze

37 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse Zuckerrübe (dt/ha) Rübenkörper Kopf + Blatt Rübe gesamt

38 Ganzpflanze für Biogas, Bernburg Gesamttrockenmasse Zuckerrübe (dt/ha) Rübenkörper Kopf + Blatt Rübe gesamt

39 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

40 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg Gesamttrockenmasse (% zu Mais) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

41 Methanausbeuten und Aschegehalte Substrat Methanausbeute (l N /kg ots, gerundet) Aschegehalt (% in TM) Mais 340 ~ 4 Sorghumhirse 310 ~ 6 Getreideganzpflanze 320 ~ 5 Zuckerrübe 360 ~ 2 Rübenblatt 310 ~ 20 Quellen: Methanausbeuten: Energiepflanzen Daten für die Planung des Energiepflanzenbaus (KTBL-Datensammlung), 2. Auflage, Darmstadt 2012 Aschegehalte : eigene Daten

42 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg Methanertrag (m³/ha) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

43 Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg Methanertrag (% zu Mais) (je Art Mittel aus fünf Sorten)

44 Zwischenfazit Sechs Jahre Feldversuche mit vier Wintergetreidearten, Mais und Sorghumhirse mit je fünf Sorten an den Standorten Bernburg (Schwarzerde) und Iden (anlehmiger Sand) brachten folgende Ergebnisse: 1. Im Sortenmittel über alle Jahre erzielte am Standort Bernburg Mais mit 215 dt/ha den höchsten Gesamttrockenmasseertrag. Relativ zum Mais folgen Triticale mit 91 %, Sorghumhirse mit 89, Roggen mit 87 und Weizen mit 81 %. Gerste fällt mit 70 % im Ertrag deutlich ab. 2. Am Standort Iden ergibt sich bei einem deutlich niedrigeren Ertragsniveau im sechsjährigen Mittel eine ähnliche Rangfolge. Jedoch liegt Hirse mit relativ 94 % zu Mais vor Roggen und Triticale (mit je 79 %), Weizen (69 %) und Gerste (64 %). 3. In den Einzeljahren ist die Rangfolge der Kulturen je nach Witterungsverlauf sehr unterschiedlich. 4. Die Ertragsunterschiede zwischen den Sorten einer Art sind oft größer als die Differenzen der Artenmittel.

45 Zwischenfazit (2) 5. Bezüglich der nach verschiedenen Methoden bestimmten bzw. geschätzten Methanausbeuten erreicht Mais die höchsten und Sorghumhirse die geringsten Werte. Die Getreidearten nehmen eine Mittelstellung ein. 6. Durch die Vorzüglichkeit des Maises bezüglich der Methanausbeute vergrößert sich die Spreizung der Kulturen im Merkmal Methanertrag je Hektar. Gerste als schlechteste Kultur erzielt nur 63 % (Bernburg) bzw. 59 % (Iden) im Vergleich zu Mais mit etwa 7000 bzw m³/ha. 7. Der Methanertrag je Hektar ließ sich korrelativ deutlich stärker auf den Trockenmasseertrag zurückführen als auf die Methanausbeute. Für die Arten- und Sortenwahl hat deshalb der Trockenmasseertrag deutlich größere Bedeutung als die Methanausbeute. Bestandeshöhe bzw. Bestandesdichte und Trockenmasseertrag der Sorten einer Art waren selten miteinander korreliert. Eine Sortenwahl nach diesen Kriterien scheint deshalb wenig erfolgversprechend.

46 Zwischenfazit (3) 7. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wintergetreidearten, vor allem Triticale und Hybridroggen, daneben auch Sorghumhirsen, interessante und wichtige Ergänzungen zum Mais als Biogassubstrat darstellen. Im Interesse des Risikoausgleichs sollte der Anteil dieser Arten in der Biogasfruchtfolge nicht zu gering gewählt werden. 8. Zuckerrübe als Biogaspflanze (zweijährige Ergebnisse vom Standort Bernburg) ist ähnlich dem Mais eine Fruchtart mit hohem Ertrags- und Methangasbildungspotenzial.

47 Mehrjährige Kulturen

48 Energiepflanzenpark Bernburg der LLFG Standort Bernburg (Saale): östliches Harzvorland, Südrand der Magdeburger Börde 469 mm NS, 9,1 C, Löss-Schwarzerde (6 dm) Lösslehm (bis 13 dm), BWZ um 90, ph 7,0 7,4 200 mm nfk (1 m)

49 Durchwachsene Silphie Silphium perfoliatum L. (Kompass-, Becherpflanze) - ausdauernder Korbblütler - Ursprung Nordamerika 2013 bundesweit ca. 400 ha - 1,80 2,50 m hoch Stängel/Pflanze - Aussaat/Pflanzung ab Mitte April - 8 kf. Samen bzw. 4 Pflanzen/m² - Ernte im September bei % TS - Erträge bis >20 dt/ha TM (Praxis) - dem Mais z. T. ebenbürtig - Nutzungsdauer >10 Jahre

50 Sandmalve (Sida) - Sida hermaphrodita L. (Riesenmalve) > - Herkunft Nordamerika in Polen eingeführt m hoch, winterhart - Erträge bis 20 dt/ha TM - Nutzung bis 20 Jahre - in Polen Anbau auf > 200 ha - seit 2011 pilliertes Saatgut verfügbar

51 Energieampfer ( Rumex Schavnat ) (Rumex spec.) in der Ukraine gezüchtet (Kreuzung aus Ampfer und Spinat) früher Austrieb, Ernte im Mai Wuchshöhe bis 2,50 m absolut winterhart bei ausreichend Niederschlag bis drei Schnitte im Jahr und insgesamt 160 dt/ha TM (Literatur)

52 Staudenknöterich Igniscum - Zuchtform des Sachalin- Staudenknöterich (Fallopia sachalinensis) - Heimat Ostasien - bis 4 m hoch - Ausläufer treibend - Erträge bis über 200 dt/ha TM - Vermehrung über Rhizome - Probleme: - invasiv - Rodung schwierig

53 Rutenhirse ( Switchgrass ) - Panicum virgatum L. - Ursprung Nordamerika - in Europa Zierpflanze - bis 2,7 m hoch - winterhart, ausdauernd - Saat möglich - Nutzungsdauer >10 Jahre Verbrennungsversuche an der LLFG - gute heiztechnische Eigenschaften - geringe K- und Cl-Gehalte, keine Verschlackung - wenig Staub im Abgas (weniger als Stroh) - Brennwert J/g TM (Stroh , Holz )

54 Blaustängelgras ( Big Bluestem ) Andropogon gerardii - Ursprung Nordamerika m hoch

55 Bernburg : Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich Gesamttrockenmasse (dt/ha) Jahr Durchwachsene Silphie Sandmalve Energieampfer Staudenknöterich Igniscum Rutenhirse Blaustängelgras ) Neusaat 2) ) Mittel ) reduzierte Bestandesdichte wegen Krankheit 3) Summe zweier Schnitte 2) nach Umbruch wegen Krankheit

56 Bernburg : Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich Methanausbeute (l/kg otm) Jahr Durchwachsene Silphie Sandmalve Energieampfer Staudenknöterich Igniscum Rutenhirse Blaustängelgras Neusaat 1) /334 2) Mittel ) nach Umbruch wegen Krankheit 2) 1. / 2. Schnitt

57 Bernburg : Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich Methanertrag (m³/ha) Jahr Durchwachsene Silphie Sandmalve Energieampfer Staudenknöterich Igniscum Rutenhirse Blaustängelgras ) Neusaat 2) ) Mittel ) reduzierte Bestandesdichte wegen Krankheit 3) Summe zwei Schnitte 2) nach Umbruch wegen Krankheit

58 Miscanthus ( Chinaschilf, Elefantengras ) M. sinensis M. sacchariflorus Miscanthus x giganteus = natürlicher Bastard ab 1960er Jahre als Energiepflanze zur Verbrennung in Dänemark

59 250 Miscanthus am Standort Bernburg Gesamttrockenmasse (dt/ha) Jahr Daten: HS Anhalt

60 Triarrhena (Triarrhena lutarioriparia) Ziergras aus China dort zur Papierproduktion verwendet bis 6 m hoch, sehr frosthart Standort Bernburg: Pflanzung 2010 Aufwuchs 2011: 59 dt/ha TM Aufwuchs 2012: 74 dt/ha TM

61 Riesenweizengras Szarvasi-1 Thinopyrum ponticum Hybr. (Pontische Quecke) Ursprung Südosteuropa, Kleinasien hohe Trockentoleranz, sehr frostbeständig Wuchshöhen bis 2,5 m Standort Bernburg: Aussaat Frühjahr 2011 Aufwuchs 2011: 101 dt/ha TM (87 % TS am ) Aufwuchs 2012: 240 dt/ha TM (47 % TS am ) 102 dt/ha TM (76 % TS am ) Aufwuchs 2013: 99 dt/ha TM (47 % TS am ) (Methanausbeute: 209 bzw. 178 l/kg otm)

62 Bernburg : Energiepflanzen im Vergleich Gesamttrockenmasse relativ zu Mais (%) Jahr Einjährige (Mittel 5 Sorten) Mehrjährige Mais (dt/ha) Sorghumhirse Wintertriticale Winterroggen Winterweizen Wintergerste Durchwachsene Silphie Sandmalve Energieampfer Staudenknöterich Igniscum Rutenhirse Blaustängelgras Miscanthus Triarrhena Riesenweizengras Szarvasi (219) (212) (249) (220) (208) MW (222)

63 Zusammenfassung: Seit 2007 werden am Standort Bernburg (Löss-Schwarzerde im mitteldeutschen Trockengebiet) verschiedene mehrjährige Energiepflanzen angebaut. Im Vergleich zum Mais wurden im fünfjährigen Mittel ( ) bei starker jährlicher Streuung hinsichtlich Trockenmasseertrag mit Rutenhirse (191 dt/ha = 87 %), Durchwachsener Silphie (160 dt/ha = 72 %) und Staudenknöterich Igniscum (160 dt/ha = 72 %) bisher die besten Ergebnisse erzielt. Die potenziellen Methanhektarerträge der drei genannten Arten betrugen im Mittel ( ) 3460, 3600 bzw m³/ha. Die höchsten mittleren Methanausbeuten im Labortest erreichten Energieampfer mit 323 und Durchwachsene Silphie mit 250 l/kg otm.

64 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!