Nachhaltige Biomasseproduktion im Pflanzenbau

Transkript

1 BBN-RLP Tagung am in Bingen Wie viel Klimaschutz verträgt die Landschaft? Auswirkungen des Biomasseanbaus auf Natur und Landschaft Nachhaltige Biomasseproduktion im Pflanzenbau Jan Petersen Fachhochschule Bingen 1

2 Gliederung Entwicklung der Landnutzung in RLP Intensivierung des Ackerbaus für die Biomasseproduktion? Verstärkter Betriebsmitteleinsatz Enge Fruchtfolgen Intensiviere Grünlandführung (Schnitthäufigkeit und Düngung) Umwandlung von Grün- in Ackerland Nachhaltige Anbauverfahren / neue Pflanzenarten Potentiale in Rheinland-Pfalz Schlussfolgerungen 2

3 Einfluss der Biomassenutzung auf die Entwicklung der Landnutzung 3

4 Anteil an Gesamtfläche RLP [%] Entwicklung der Landnutzung in Rheinland-Pfalz ha Schätzwert Verkehrs- und Siedlungsfläche Ackerland Dauergrünland ha Quelle: statistisches Landesamt Jahr 4

5 Ackerbaukulturen in RLP 1950 bis heute Anteil an den Ackerfrüchten [%] Getreide Kartoffeln Zuckerrüben Futterbau Silomais Hülsenfrüchte Ölfrüchte Brache andere Jahr Quelle: statistisches Landesamt 5

6 Anteil Energie- an Gesamtmaisfläche [%] Entwicklung des Energiemaisanbaus in RLP und D ( ) ,7 % - Zunahme Maisanbau - 9,0 % ha ha 0 RLP Quelle: deutsches Maiskomitee Deutschland 6

7 Zusammenfassung Flächenentwicklung in RLP Ackerfläche nimmt kontinuierlich ab (Baumaßnahmen) Brache wird bis auf marginale Standorte und sehr kleine Schläge verschwinden Dauergrünlandanteil bleibt relativ konstant Anteile verschiedener Kulturen werden variieren (Ernährungsgewohnheiten / Weltmarkt / Klimawandel) Kulturartenvielfalt wird tendenziell größer Diese Entwicklungen werden nur zum kleineren Anteil durch Biomassenutzung beeinflusst 7

8 Zunahme der Intensität des Ackerbaus durch Biomassenutzung? 8

9 Intensität des Pflanzenschutzmitteleinsatzes in versch. Ackerbaukulturen Behandlungsindex (Deutschland) Herbizide Fungizide Insektizide gesamt Raps 1,2 0,7 1,5 3,4 Weizen 1,4 1,4 0,4 3,2 Zuckerrübe 2,6 0,2 0,2 3,0 Kartoffeln 1,6 6,2 1,3 9,1 Mais 1,2 0,0 0,1 1,3 Mittel 1,6 1,7 0,7 4,0 Gutsche

10 Entwicklung des Pflanzenschutzmitteleinsatz durch verstärkten Anbau von Biomassepflanzen? Generell keine höhere PS-Intensität durch Biomassenutzung (innerhalb der gleichen Kultur) Ausnahme höhere Anbaukonzentration oder engere FF GPS-Getreide neue Kulturen (Miscanthus, Silphium, Salix/Populus, ) 10

11 Einfluß versch. Grünlandnutzungssysteme auf den Methanertrag- LLH Eichhof Intensives Grünland (3 Schnitte) Methanertrag [Nm³/ha] Extensives Grünland (ein Schnitt) Goldhaferwiese Schnitttermin Schnitttermin 1. Juni 1. Juli Eitenmüller 2007 frühe späte ohne 5 m³ ohne 5 m³ Sorten Düngung Gülle Düngung Gülle 11

12 Höhere Stickstoffdüngung? Einfluss des Weizen- und des N-Düngerpreises auf die ökonomisch sinnvolle N-Düngung [kg/ha N] (inkl. N min bei 80 dt/ha Ertrag) Weizenpreis /t KAS /t KAS Kalkammonsalpeter 27 % N Quelle: Ernährungsdienst

13 Nachhaltige Anbauverfahren Was ist zu beachten? Bodenschutz Perennierende Kulturen Untersaaten Mulchsaaten Bodenbearbeitung nur in der Reihe Humusbilanz Reduktion Nährstoffverluste Erhöhung der Flächenproduktivität Untersaaten Zweitfruchtanbau 13

14 Welsches Weidelgras als Untersaat im Mais ( ) Weiler, Luxemburg Christian (2006) 14

15 Streifenfrässaat von Mais in versch. Zwischenfrüchte 15

16 Humusbilanz in 4 versch. Fruchtfolgen mit unterschiedlichen Anteilen der Getreidestrohabfuhr (in kg Humus-C/ha x Jahr) Anteil ZR-WW-SG WR-WW-SG WR-WW-WG WR-WW-WW/SG 0 % A - 98 B - 68 C - 65 C 33 % A B B B 100 % A A A A Berechnet nach Model von Capriel und Rippel (2005) und durchschnittlichen Ertragsangaben für RLP (stat. Landesamt) 16

17 Neue Kulturen? 17

18 Sorghumhirsen für die Biogasproduktion Bingen

19 Methanertrag [Nm³ / ha] Methanertrag versch. Sorghumhirsen im Hauptfruchtanbau Bingen Akklimat Biomass 133 Goliath Lussi Sucrosorgo 506 Super Sile 20 Sorghum sudanese Sorghum bicolor S. bicolor x S. sudanese Sorte 19

20 Mischkulturanbau für die Methanproduktion 20

21 Perennierende Asteraceae Durchwachsende Silphie (Silphium perfoliatum) Topinambur Photo: TLL 21

22 Miscanthusbestand bei Kenn (Trier) 22

23 23

24 Potentiale der Biomasseproduktion durch Ackerbau 24

25 Flächenbedarf für 100 % Ersatz der fossilen Kraftstoffe in Deutschland durch pflanzliche Biomasse nach versch. Verfahren theor. Flächenbedarf für Kraftstoffproduktion [ha] Biogas BtL Ethanol Rapsöl Biodiesel Ackerfläche in Deutschland Biokraftstoff 25

26 Potentiale in RLP Agrarstruktur u. Standortheterogenität erlaubt in RLP keine großflächigen einseitigen Biomassekulturen Biomasseproduktion / -verwertung in RLP nur lokale oder regionale Konzepte sinnvoll Welche energetischen Verfahren / Biomassepflanzen haben Zukunft: kurz- bis langfristig (max. 20 % Flächenanteil heute ca. 2 %): Biogas (Mais, Rüben, Hirse, Intensives Grünland, Reststoffe) Thermische Verwertung (Feldgehölze, Miscanthus) kurz- bis mittelfristig Biokraftstoffe (max. 20 % Flächenanteil heute ca. 10 %) Raps (RME; Pflanzenöl) Zuckerrüben (Ethanol, Butanol) 26

27 Fazit Positiv: Biomasseproduktion erhöht Kulturpflanzen-/Landschaftsvielfalt Mischkulturanbau Keine höhere Intensität als konventionelle Nahrungs- und Futtermittelproduktion (teilweise niedrigere) Verstärkt lokale Kreislaufwirtschaft (Reduktion Betriebsmitteleinsatz) Erhöhung CO 2 -Senke Längere Bodenbedeckung negativ: Lokal hohe Anbaukonzentrationen einzelner Kulturen Gefährdung der Bodenfruchtbarkeit (BtL-Verfahren, konventionelle Anbauverfahren - Erosion) Reduktion des Bracheanteils Intensivierung der Grünlandnutzung (teilweise) Höhere N min -Gehalte nach Ernte (Raps, teilweise Mais) 27

28 Potenzial Getreidestrohmenge aus RLP für die BtL-Gewinnung Region Ackerfläche [ha] Getreide [%] Strohexport [ha]* Stroh** [TM in t] Hunsrück Eifel Rheinhessen Westerwald Pfalz Summe Ackerfläche und Getreideanteil nach stat. Landesamt * Potentielle Fläche in ha bei 33 % Strohabfuhr der Getreidefläche ** Annahme 5 t/ha Strohtrockenmasseertrag je ha Getreide 28

29 Anforderungen an Energiegewinnung durch Pflanzenbau Effizient Verhältnis Energie Input / Output Treibhauseffekt Klimagasneutral Keine Konkurrenz für Nahrungsmittelproduktion Bodenfruchtbarkeit Humusbilanz neutral / positiv Ökonomie Stärkung ländlicher Raum Subventionsaufwand 29