Wasserentzug und Wassernutzungseffizienz landwirtschaftlicher Kulturen im Energiepflanzenanbau
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1 Wasserentzug und Wassernutzungseffizienz landwirtschaftlicher Kulturen im Energiepflanzenanbau Dr. Kerstin Jäkel, Markus Theiß, Falk Böttcher und Martin Schmidt 14. Leipziger Tag der Agrarmeteorologie am 10. Januar XX. Monat 2016 Name des Präsentators
2 Gliederung (1) Einführung o o Theoretische Grundlagen Vorstellung des Standorts und methodische Hinweise (2) Vergleich Zweitfruchtanbau mit Brache-Mais (3) Vergleich von Sorghumarten mit Mais (4) Vergleich mehrjähriger Energiepflanzen (5) Zusammenfassung Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
3 Einführung Bodenphysikalische Kennwerte - Definitionen Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Quelle: Diedrich Schroeder: Bodenkunde in Stichworten, Hirt Verlag, 1992, Abb.26, S. 49
4 Einführung Bodenphysikalische Kennwerte - Definitionen Bodenart Feldkapazität FK Vol. - % Welkepunkt, Totwasseranteil Vol. - % nutzbare Feldkapazität nfk Vol. - % Sand 10,5 2,5 8 anlehmiger Sand Lehm Ton Schluff Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Quelle: Merkblätter Baden-Württemberg Nr. 24 (August 2002)
5 Einführung Transpirationskoeffizient in kg H 2 O / kg TM Kultur/Quelle Chmielewski, Geisler 1988, Boku Wien, USA alt TLL 2005 TLL TLL Sorghum Mais, ZR / Getreide Kartoffeln Raps Luzerne, Soja > 700 Wel. Weidelgras Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
6 Versuchsstandort Trossin Boden und Klima Boden o o Fahlerdebodengesellschaft des südlichen Moränengebietes Bodentyp: Bänderparabraunerde o Ackerzahl: 28 bis 45 Klima o Mitteldeutsches Trockengebiet Lj. Mittel (Klitzschen ) Temperatur 9,5 C Niederschlag 586 mm Boden-Klima-Raum (nach Roßberg et al 2007) o trocken-warme diluviale Böden des ostdeutschen Tieflandes Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
7 Versuchsstandort Trossin Bodenphysikalische Kennwerte* * Erhebung durch ZALF nach KA5 Tiefe Bodenart Sand Schluff Ton FK PWP nfk TRD cm % mm g/cm Su , Su , Su2/Ss 76/92 20/6 3/ ,71 In 0-60 cm: ca. 69 (23x3) + 54 (18x3) = ca. 123 mm Wasser Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
8 Messmethoden der Bodenfeuchtebestimmung Gravimetrische Bestimmung (0 60 cm) Bohrstock TDR-Sonden (feste Messstellen in 15 und 45 cm Tiefe) Lysimeter (TLL Thüringen) Zweitfruchtanbau/EVA -Projekt Vergleich Sorghum- Mais/EVA und Sorghum 2017 mehrjährige Pfl./EVA Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel mehrjährige Pfl./EVA Sorghum-Projekt
9 Begleituntersuchungen zum Wasserhaushalt am Standort Trossin Fläche Projekt EVA (AZ 28) o TDR-Sonden ( ) o Gravimetrische Bodenfeuchtemessungen ( ) Fläche Projekt Sorghum (AZ 45) o Gravimetrische Bodenfeuchtemessungen (seit 2017) Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
10 Gliederung (1) Einführung o o Theoretische Grundlagen Vorstellung des Standorts und methodische Hinweise (2) Vergleich Zweitfruchtanbau mit Brache-Mais (3) Vergleich von Sorghumarten mit Mais (4) Vergleich mehrjähriger Energiepflanzen (5) Zusammenfassung Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
11 Beprobte Fruchtarten und Anbausysteme (2013 bis 2017) Bodenfeuchte Vol. % Zweitfruchtanbau im Vergleich zu Brache-Mais* (1) Brache Mais (HF) x x x x (2) Gelbsenf (abfr. ZwF) - Futterhirse x (3) Grünroggen (ZwF) - Mais x x (4) Grünroggen (ZwF) - Sudangrashybride x x x (5) Wickroggen (ZwF) - Mais x (6) Luzernegras (ZwF) - Mais x * Gravimetrische Messungen Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
12 Niederschlagsverteilung in den Versuchsjahren : Station Roitzsch, Sachsen Forst : Station Klitzschen, DWD Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Vegetationsperiode I = Apr Juni II = Juli Sep
13 HF-Mais vs. HF Futterhirse Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
14 Erträge Zweikulturnutzung Anbaujahr 2013 Kultur (1) Mais, nach Brache (2) Futterhirse, nach abfr. ZF Ertrag dt TM/ha absolut relativ Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Futterhirse, Ende September
15 Niederschlagsverteilung in den Versuchsjahren : Station Roitzsch, Sachsen Forst : Station Klitzschen, DWD Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Vegetationsperiode I = Apr Juni II = Juli Sep
16 HF-Mais vs. ZF-Mais vs. ZF-SGH Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
17 Erträge Zweikulturnutzung Anbaujahr 2014 Kultur Ertrag dt TM/ha absolut relativ (1) Mais, nach Brache (3) Mais nach Grünroggen = (5) Mais nach Wickroggen (WzF) (4) Sudangrashybride nach Grünroggen = = Wickroggenernte Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
18 Niederschlagsverteilung in den Versuchsjahren : Station Roitzsch, Sachsen Forst : Station Klitzschen, DWD Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Vegetationsperiode I = Apr Juni II = Juli Sep
19 HF-Mais vs. ZF-Mais vs. ZF-SGH Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
20 HF-Mais vs. ZF-Mais Foto vom Mais nach Brache Aussaat am Tage nach Saat Mais nach Grünroggen Aussaat am Tage nach Saat Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
21 Erträge Zweikulturnutzung Anbaujahr 2015 Kultur Ertrag dt TM/ha absolut relativ (1) Mais, nach Brache (3) Mais nach Grünroggen = (6) Mais nach Luzernegras + 66* - (4) Sudangrashybride nach Grünroggen = * Mais vertrocknet Mais nach Weidelgras Mais nach Grünroggen Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
22 Niederschlagsverteilung in den Versuchsjahren : Station Roitzsch, Sachsen Forst : Station Klitzschen, DWD Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Vegetationsperiode I = Apr Juni II = Juli Sep
23 HF-Mais vs. Grünroggen/SGH Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
24 Erträge Zweikulturnutzung Anbaujahr 2016 Kultur Ertrag dt TM/ha absolut relativ (1) Mais, nach Brache (4) Sudangrashybride nach Grünroggen = Mais Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
25 Gliederung (1) Einführung o o Theoretische Grundlagen Vorstellung des Standorts und methodische Hinweise (2) Vergleich Zweitfruchtanbau mit Brache-Mais (3) Vergleich von Sorghumarten mit Mais (4) Vergleich mehrjähriger Energiepflanzen (5) Zusammenfassung Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
26 Beprobte Fruchtarten und Anbausysteme (2017) Bodenfeuchte Vol. % 2017 Einjährige Kulturen* (1) Mais (HF) x (2) Futterhirse (HF) x (3) Sudangrashybride (HF) x (4) Wintergerste (GPS) dann später Mais (So- ZwFr) x (5) Wintergerste (GPS) dann späte Sudangrashybride (So- ZwFr) x TLL, Lysimeterversuche ** (6) Wassernutzung Mais - Futterhirse (7) Wassernutzung Futterhirse - Sudangrashybride * Gravimetrische Messungen ** Quelle: TLL: Knoblauch Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
27 Niederschlagsverteilung in den Versuchsjahren : Station Roitzsch, Sachsen Forst : Station Klitzschen, DWD Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Vegetationsperiode I = Apr Juni II = Juli Sep
28 HF-Mais vs. HF-Sorghum Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
29 Silomais vs. Futterhirse 5 Wochen nach Saat Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Trossin,
30 HF-Mais vs. ZF-Mais und ZF-SGH Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
31 Trockenstress bei Wintergerste Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Trossin,
32 Trockenstress bei Silomais im Jugendstadium Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Trossin,
33 Erträge Sorghum Mais Anbaujahr 2017 Kultur Ertrag dt TM/ha absolut relativ (1) Mais, nach abfr. ZF 198* 100 (2) Futterhirse, nach abfr. ZF (3) Sudangrashybride, nach abfr. ZF (4) Wintergerste (GPS) dann später Mais (So-ZwFr) (5) Wintergerste (GPS) dann späte Sudangrashybride (So- ZwFr) = = * z.t. deutliche Ertragseinbußen durch Maiszünsler Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
34 Transpirationskoeffizient und Wassernutzungseffizienz Länge der Wachstumszeit (Aufgang bis Ernte) [d ] Trockenmasse ertrag [kg/m²] Wasser verbrauch [mm] Transpirationskoeffizient [kg H 2 O/kg TM] Wasser nutzungseffizienz [kg ha -1 mm -1 ] unter potenziellen Verdunstungsbedingungen in der Hauptwachstumszeit Futterhirse 134 3, ,3 Silomais (1993) 135 1, ,4 Winterweizen (1992) 262 1, ,0 unter aktuellen Verdunstungsbedingungen (natürlicher Niederschlag), tiefgründiger Braunerde-Tschernosem (Löss) Futterhirse 134 2, ,7 unter aktuellen Verdunstungsbedingungen (natürlicher Niederschlag), Para- Rendzina (unterer Keuper) Futterhirse 134 1, , Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Dr. Steffi Knoblauch, TLL
35 Ergebnisse Sorghum bicolor produziert unter potenziellen Verdunstungsbedingungen sehr hohe Erträge, z.t. höher als Mais. Das erfordert aber auch große Wassermengen. Die Wassernutzungseffizienz von Sorghum bicolor ist bei ausreichender Wasserversorgung besser als die von Energiemais. Mit abnehmenden Wasserangebot geht diese Vorzüglichkeit zurück. Unter den Niederschlagsverhältnissen im mitteldeutschen Trockengebiet ist die WNE von Energiemais günstiger im Vergleich zu Sorghum bicolor. Dafür hat Sorghum bicolor ein besseres Bodenwasseraneignungsvermögen. Der Transpirationskoeffizient (TK) von Sorghum bic. ist günstiger als der von Sudangrashybriden. Die N-Salden sind durchweg negativ und damit gewässerverträglich. Mit geringerem Wasserangebot wird der N-Saldo ungünstiger entsprechend der geringer werdenden Erträge Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Dr. Steffi Knoblauch, TLL
36 Gliederung (1) Einführung o o Theoretische Grundlagen Vorstellung des Standorts und methodische Hinweise (2) Vergleich Zweitfruchtanbau mit Brache-Mais (3) Vergleich von Sorghumarten mit Mais (4) Vergleich mehrjähriger Energiepflanzen (5) Zusammenfassung Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
37 Beprobte Fruchtarten und Anbausysteme (2013 bis 2017) Bodenfeuchte Vol. % Mehrjährige Kulturen/Dauerkulturen* (1) Luzernegras x x (2) Durchwachsene Silphie x x x x (3) Szarvasi x x x x (4) Brache ab Aug. x * gravimetrische und zusätzlich TDR Messungen Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
38 HF-Mais vs. Luzernegras Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
39 HF-Mais vs. Dauerkulturen Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
40 HF-Mais vs. Dauerkulturen Bodenfeuchte in Vol. % (0 60 cm), Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
41 TDR-Sonden (feste Messstellen in 15 und 45 cm Tiefe) Szarvasi D. Silphie Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel Trossin,
42 TDR-Messungen in Szarvasi und D. Silphie ( ) Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
43 TDR-Messungen in Szarvasi und D. Silphie Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
44 TDR-Messungen in Szarvasi, D. Silphie und Brache, 2017 D. Silphie 188 dt TM/ha Szarvasi 061 dt TM/ha Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
45 Erträge mehrjährige Kulturen Jahr Kultur Ertrag dt TM/ha Mais * Luzernegras 48 (3) 137 (4) Durchwachsene Silphie Riesenweizengras 176 (2) * z.t. deutliche Ertragseinbußen durch Maiszünsler Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
46 Gliederung (1) Einführung o o Theoretische Grundlagen Vorstellung des Standorts und methodische Hinweise (2) Vergleich Zweitfruchtanbau mit Brache-Mais (3) Vergleich von Sorghumarten mit Mais (4) Vergleich mehrjähriger Energiepflanzen (5) Zusammenfassung Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
47 Zusammenfassung Kultur Ertrag TK Gesamt-H 2 O- verbrauch WNE Mais HF hoch niedrig sehr hoch +++ Futterhirse HF hoch niedrig sehr hoch +++ Mais ZF schwankend niedrig hoch +++ Sudangrashybride ZF mittel - hoch niedrig mittel-hoch +++ WZFr. GR,WR, LuzG niedrig mittel niedrig ++ WGer GPS spät (niedrig) mittel niedrig ++ Luz niedrig hoch mittel + Durchw. Silphie mittel - hoch? mittel ++? Riesenweizengras niedrig - hoch? mittel +? Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
48 Zusammenfassung (1) Böden weisen zu Beginn der Vegetationsperiode in der Regel gleiche Bodenwassergehalte, unabhängig vom Bewuchs, auf. (2) Abfrierende Zwischenfrüchte haben kaum einen Einfluss auf die Wasserversorgung der Folgefrucht. (3) Die Wasserversorgung von Zweitfrüchten ist stärker gefährdet nach genutzten Zwischenfrüchten, jedoch ist die Jahreswitterung entscheidend. (4) Das Gesamtsystem von Zwischen- und Hauptfrüchten unterliegt stärkeren Ertragsschwankungen. (5) Die Niederschlagsverteilung und die Hauptwasserbedarfszeit der Kultur sind von großer Bedeutung. (6) Mehrjährige Pflanzen können die Winterfeuchtigkeit gut nutzen, brauchen jedoch schon ab Anf. Mai viel Wasser Januar 2018 Dr. Kerstin Jäkel
49 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 49 XX. Monat 2016 Name des Präsentators
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