Reproduktion der organischen Substanz als Grundlage für die nachhaltige Bodennutzung. ein Beitrag von Dr. Jürgen Reinhold Förderverband Humus e.v.

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1 Möglichkeiten der Substitution von Humusreproduktionsleistungen nicht mehr verfügbarer organischer Primärsubstanzen durch Bioabfallkomposte (Einordnung von Komposten in die Gute fachliche Düngungspraxis ) ein Beitrag von Dr. Jürgen Reinhold Förderverband Humus e.v. auf der Informationsveranstaltung zum Tag des Bodens Reproduktion der organischen Substanz als Grundlage für die nachhaltige Bodennutzung am 9. Dezember 2009 in Luckenwalde

2 Hochrechnung der potenziellen Humusreproduktionsleistung von landwirtschaftlichen Nebenprodukten und Sekundärrohstoffdüngern aus Bioabfällen in Deutschland Stroh (ohne Einstreubedarf) Festmist, Rind Gülle, Rind 976 Festmist, Schwein 456 Bioabfallkompost 336 Gülle, Schwein 329 Bioabfallgärprodukte Humus-C in kt / a

3 Jährliches Humusreproduktionspotenzial in der deutschen Landwirtschaft (etwa kt Humus-C / a) 7% 48% 45% Bioabfall Wirtschaftsdünger Stroh (ohne Einstreubedarf)

4 Fazit 1 Das Stroh und die Wirtschaftsdünger sind im bundesweiten Gesamtvergleich etwa gleichrangige landwirtschaftseigene Humusreproduktionsquellen Komposte und Gärprodukte aus Bioabfällen können das für die landwirtschaftliche Humusreproduktion verfügbare Gesamtpotenzial um etwa 8 % erhöhen Mit der energetischen Nutzung von Wirtschaftsdüngern steigt das anteilige Humusreproduktionspotenzial von Komposten und Gärprodukten

5 Humusbilanzkoeffizienten unterschiedlicher landwirtschaftlicher Kulturen Ackergras und -leguminosen Brache mit gezielter Begrünung Untersaaten Körnerleguminosen Winterzwischenfrüchte Brache mit Selbstbegrünung Stoppelfrüchte Getreide, Ölpflanzen, Gemüse 3 Mais, Gemüse 2 Kartoffeln, Gemüse 1 Zucker- und Futterrübe humuszehrende Kulturen humusmehrende Kulturen Humusreproduktionswirkung in kg Humus-C / ha * a

6 Humusreproduktionsleistung ausgewählter organischer Dünger Stroh Rindenkompost Mistkompost Fertigkompost Frischkompost Rottemist Klärschlamm Gärrückstand, fest Frischmist See- und Teichschlamm Geflügelkot Gründüngung Gärrückstand, flüssig Rindergülle Schweinegülle Humusreproduktionswirkung in kg Humus-C / t Frischmasse

7 Einfluss der Methanisierungsrate bei der Nassvergärung rung und der Frischmasseerträge beim Grünmaisanbau sowie der vorherigen Humusversorgung der Anbauflächen auf die Humusbilanz

8 Fazit 2 Die Humusreproduktion und der Bedarf an organischen Düngern wird vor allem durch die Anbaustruktur in den landwirtschaftlichen Betriebe bestimmt Die Unterschiede der Humusreproduktionsleistung organischer Dünger werden durch die Gehalte an organischer Substanz in der Düngerfrischmasse und durch das spezifische Abbauverhalten im Boden bestimmt Die Marktfruchtbetriebe (ohne oder mit geringer eigener Tierhaltung) sind besonders exponierte Bedarfsträger für eine externe Zuführung organischer Dünger und damit auch für die Kompostanwendung Der intensive Energiepflanzenanbau auf Ackerflächen kann den Bedarf für externe Humuszufuhr (z.b. Kompost) erhöhen

9 Anteil der Pflanzenernährung und der Bodenverbesserung an der Gesamtwirksamkeit der organischen Dünger (abgeleitet aus dem Vorsorge-Nutzen-Verhältnis nach Bundesgütegemeinschaft Kompost) Gärprodukt, flüssig Gülle, Schwein Gülle, Rind Festmist, Rind Fertigkompost Gärprodukt, fest Frischkompost Rübenblatt (Gründüngung) Getreidestroh % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Pflanzenernährung Bodenverbesserung

10 Anteil des Dünger-C an der Humusreproduktion im Boden in Humus-C Fertigkompost 52 Frischkompost 43 Festmist, Rind 35 Gärprodukt, fest 35 Gärprodukt, flüssig 28 Gülle, Rind 28 Gülle, Schwein 21 Getreidestroh 21 Rübenblatt (Gründüngung) Humus-C in % zu Dünger-C

11 Mittlere Humusreproduktionsleistung organischer Primärsubstanzen (nach Rogasik & Reinhold, 2005) Getreidestroh Frischkompost Fertigkompost Gärprodukt, fest Festmist, Rind Gülle, Rind Gründüngung, Rübenblatt Gärprodukt, flüssig Gülle, Schwein kg Humus-C / Mg Frischmasse

12 Beispielsrechnung zur Substitution der Humusreproduktionsleistungen nicht mehr verfügbarer organischer Primärsubstanzen durch Bioabfallkomposte Substituierte organische Primärsubstanz Frisch -kompost Substitutionsleistung in Mg / 100 Mg Kompost Fertigkompost Gärprodukt fest Gärprodukt flüssig Stroh (Getreide) Gülle (Rind) Gülle (Schwein) Gründüngung

13 Fazit 3 Bioabfallkomposte, Gründüngung und Stroh sind durch besonders hohe bodenverbessernde Wirksamkeit im Vergleich zu ihrer potenziellen pflanzenernährenden Wirkung gekennzeichnet, Bioabfallkomposte fallen durch eine hohe Abbaustabilität und damit guten Humusreproduktionsleistung ihrer organischen Substanz auf Bioabfallkomposte können bei gleichbleibender Humusversorgung erhebliche Mengen landwirtschaftlicher organischer Primärsubstanzen für energetische Verwertungen freisetzen

14 Mittlerer Bedarf bei ackerbaulicher Standortnutzungen (nach VDLUFA) Humusreproduktion [Humus-C] 300 Kalium [K2O] 160 Phosphor [P2O5] 60 Stickstoff [N] mittlerer Bedarf in kg / ha * a

15 Mittlere Versorgungswirksamkeit unterschiedlicher organischer Dünger bezogen auf den jeweils aufwandsbegrenzenden Wirkstoff Gärprodukt flüssig Gülle (Schwein) Gülle (Rind) Festmist (Rind) Humus-C Gründüngung, Rübenblatt Nanr. Pges Gärprodukt fest Kges Frischkompost Fertigkompost Stroh (Getreide) Jahresbedarfsdeckung bei ackerbaulicher Standortnutzung in %

16 Am mittleren landwirtschaftlichen Bedarf limitierte Aufwandmengen ausgewählter organischer Dünger Gülle (Rind) 30,0 Gärprodukt flüssig 28,6 Gründüngung, Rübenblatt 24,6 Gülle (Schwein) 21,4 Festmist (Rind) 8,1 Gärprodukt fest 7,5 Fertigkompost 4,5 Frischkompost 4,2 Stroh (Getreide) 3,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 Aufwand in t TS / ha * a

17 Fazit 4 Die Wirkungsweisen der einzelnen organischen Dünger ist sehr differenziert zu bewerten und können drei Gruppen zugeordnet werden Stroh und Fertigkomposte zeigen ähnliche Wirkungen, wobei die Komposte deutlich abbaustabiler und etwas nährstoffreicher sind. Frischkomposte und feste Gärprodukte ähneln in ihrer Wirkung dem Rinderfestmist und der Rindergülle Nährstoffwirkungen sind stärker zu berücksichtigen Schweinegülle und flüssige Gärprodukte sind in ihrer Anwendung phosphorlimitiert und nur noch anteilig für eine Humusreproduktion geeignet

18 Bindungsformen von Stickstoff in organischen Düngern Fertigkompost Frischkompost Festmist, Rind Gärprodukt, fest humusreproduktionswirksam Stickstofffraktionen: mineralisch Gärprodukt, flüssig Gülle Rind Gülle, Schwein organisch, leicht abbaubar Getreidestroh Gründüngung, Rübenblatt, Grünschnitt kg N je t Frischmasse

19 Stickstoffverfügbarkeit organischer Dünger (Mineraldüngeräquivalenz)

20 Ergebnisse von 12-jährigen Versuchen zur landwirtschaftlichen Kompostanwendung beim LTZ Augustenberg zum Verbleib von Kohlenstoff und Stickstoff aus der organischen Düngung (Angaben in % der gedüngten Menge) organischer Dünger Grüngutfertigkompost Biotonnenfertigkompost Biotonnenfrischkompost Bodenart auf schluffigem Lehm auf lehmigem Sand auf schluffig-tonigem Lehm aus organischem Dünger bei organisch-mineralischer Düngung Kohlenstoffverbleib im Boden Gesamtstickstoffverbleib im Boden N-Abfuhr aus org. Dünger N-Überschuss aus org. Dünger 58,8 46,5 25,6 74,5 57,0 61,0 7,8 7,4 13,0 17,7 35,6 26,0 aus reiner Mineraldüngung N-Abfuhr aus Mineraldünger N-Überschuss aus Mineraldünger 40,0 51,1 57,7 60,0 48,9 42,3

21 Regelungsmöglichkeiten für erhöhte N-Überschüsse bei der Anwendung von Komposten (nach Kehres, 2006) Entsprechend Düngemittelverordnung Anlage 6 Nr. 15 können nach Vorgabe oder in Abstimmung mit der nach Landesrecht zuständigen Stelle bei bestimmten Düngemitteln unvermeidliche Überschüsse bzw. erforderliche Zuschläge an Stickstoff festgestellt werden. Vor allem bei Komposten und festen Gärprodukten ist es wegen der Besonderheit der im Vergleich zu Wirtschaftsdüngern stärkeren organischen Bindung des Stickstoffs dringend erforderlich, hierauf regelmäßig zurückzugreifen. Es empfiehlt sich daher, dass die nach Landesrecht zuständigen Stellen solche Regelfälle benennen.

22 Fazit 5 Die Verwertung von Bioabfallkomposten ist mit einer sehr geringen Mineraldüngeräquivalenz für Stickstoff verbunden Im Boden erfolgt mittelfristig (mehr als 10 Jahre) eine erhebliche Stickstoffspeicherung aus den Bioabfallkomposten (bis etwa 70%) Es empfiehlt sich daher, dass die nach Landesrecht zuständigen Stellen solche Regelfälle berücksichtigen.

23 C-Abbau im Boden bei der Reproduktion von 300 kg Humus-C je ha bei Anwendung unterschiedlicher organischer Dünger Fertigkompost Frischkompost Festmist, Rind Gärprodukt, fest Abbau in den Folgejahren Gärprodukt, flüssig Abbau im Anwendungsjahr Gülle, Rind Gülle, Schwein Getreidestroh Rübenblatt (Gründüngung) C-Abbau in kg / ha

24 Energiebilanz bei der Substitution von Stoffen in unterschiedlichen Anwendungsgebieten durch Bioabfälle (nach Bidlingmaier, 2009) MJ / Mg Bioabfall Substitution fossiler Energieträger durch Bioabfälle (Heizwert ca MJ/Mg) Substitution der Humusreproduktionsleistung von Stroh durch Bioabfallkompost Mineraldüngersubstitution durch Bioabfallkompost Torfsubstitution durch Bioabfallkompost (ca kg CO2/Mg Torf-TM)

25 CO 2 -Bilanz bei der Substitution von Stoffen in unterschiedlichen Anwendungsgebieten durch Bioabfälle (nach Bidlingmaier, 2009) kg CO2eq / Mg Bioabfall Substitution fossiler Energieträger durch Bioabfälle (Heizwert ca MJ/Mg) Substitution der Humusreproduktionsleistung von Stroh durch Bioabfallkompost Mineraldüngersubstitution durch Bioabfallkompost Torfsubstitution durch Bioabfallkompost (ca kg CO2/Mg Torf-TM)

26 Zusammenhang von Strohpreis und monetärem Höchstwert für Bioabfallkompost bei Humusreproduktionsleistung von Stroh nach Cross Compliance (nach Reinhold, 2008) 5,00 maximal vertretbarer Nettopreis für Bioabfallfertigkompost in /dt FM 4,00 3,00 2,00 1,00 y = 0,6449x - 2,5528 0, Nettopreis für die Strohabgabe frei Feldrandmiete in /dt FM

27 Vergleich der monetären Bewertung unterschiedlicher Bioabfallbehandlungsprodukte bei Substitution der CC-Humusrepoduktionsleistung von Stroh (nach Reinhold, 2008) (Humusreproduktion als erreichbarer Höchstwert) Gärprodukt flüssig 0,63 0,12 Gärprodukt fest 0,93 0,91 Grünabfallkompost Bio-Mix- Kompost 1,22 1,74 0,80 1,68 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 /dt Frischmasse Summe Nährstoffwirkung Humus-C bei Strohpreis von 8 /dt

28 Fazit 6 Die Verwertung von Bioabfallkomposten führt bei der Substitution der Humusreproduktionsleistung von Stroh zu günstigeren CO 2 - und Energiebilanzen als bei der thermischen Verwertung von Bioabfällen Ein monetäre Wert von Bioabfallkomposten kann erst ab Strohabgabepreisen (frei Feldrand beladen) in Höhe von etwa 4 /dt dargestellt werden und steigt mit zunehmenden Strohabgabepreisen Bei einem Strohpreis von 8 /dt übersteigt der monetäre Wert der Humusreproduktionsleistung von Bioabfallkomposten deren monetären Nährstoffwert

29 RAL-Gütesicherungen von Dünge- und Bodenverbesserungsmitteln aus der Kreislaufwirtschaft Kompost (RALGZ 251) Verarbeitete Mengen an Ausgangsstoffen Mio. t Gärprodukte RALGZ 245 NawaRo-Gärprodukte RAL-GZ 246 AS-Düngung RAL-GZ 247 (Verwertung von Abwasserschlamm) Kompost Gärprodukte

30 Vielen Dank für f r die Aufmerksamkeit