Zweikulturnutzung auf Diluvialstandorten im mitteldeutschen Trockengebiet

Zweikulturnutzung auf Diluvialstandorten im mitteldeutschen Trockengebiet Jana Grunewald Dr. Kerstin Jäkel Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Referat 72 I Pflanzenbau Waldheimer Straße 219 01683 Nossen jana.grunewald@smul.sachsen.de Annette Schaerff Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Referat 24 I Betriebs- und Umweltökonomie August-Böckstiegel-Str. 3 01326 Dresden-Pillnitz Falk Böttcher Martin Schmidt Deutscher Wetterdienst Abteilung Agrarmeteorologie Kärnerstr. 68 04288 Leipzig Weitere Informationen zum EVA-Verbundprojekt finden Sie auf der Homepage www.eva-verbund.de Bei den stetig steigenden Pachtkosten, dem zunehmenden Flächenbedarf und der wachsenden Nachfrage an Biomasse könnten Zweikultursysteme in Zukunft wieder an Bedeutung gewinnen. Unter Zweikulturnutzung ist der Anbau von zwei aufeinanderfolgenden, ertraglich relevanten Kulturen innerhalb eines Jahres zu verstehen. Der Erntetermin der Erstkultur liegt vor der maximalen Biomassebildung, damit für die Zweitfrucht noch ausreichend Wachstumszeit bleibt (siehe Abbildung 1). Winterung Sommerzwischenfrucht Winterzwischenfrucht Zweitfrucht (früh) Ertrag [dt TM/ha] 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Ernte: Mitte Juni Juli BBCH: 77-83 Saat: Mitte Sept. Mitte Okt. J F M A M J J A S O N D Ertrag [dt TM/ha] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Ernte Winterung: Anfang Mitte Mai BBCH: 55-69 J F M A M J J A S O N D Saat: 2-4 Wochen später im Vergleich zur Sommer-Hauptfrucht Ernte Sommerung: Ende Sept. Mitte Okt. BBCH > 69 1

Ertrag [dt TM/ha] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Sommerung (Mais) Ernte: Mitte Sept. Anfang Okt. BBCH 77-83 Saat: April J F M A M J J A S O N D Abbildung 1: links: Anbau einer Hauptkultur (Winterung - blaue Linie, Sommerung - grüne Linie), die im Stadium der höchsten Biomassebildung (späte Milchreife bis frühe Teigreife) geerntet wird; rechts: Zweikulturen-Anbausystem mit Verschiebung von Saat- und Erntezeiten. Im Rahmen des Verbundprojektes Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen zur Biogaserzeugung unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands, kurz EVA wurden auf einem leichten, mittelschluffigen Diluvial-Standort mit einer relativ geringen Bodengüte (Ackerzahl 31) in Nordsachsen (Trossin) in den Jahren 2006 bis 2011 vier verschiedene Zweikultursysteme im Vergleich zum Hauptfruchtanbau erprobt: - Grünroggen / Mais ( Mikado bzw. Atletico ) - Grünroggen / Sorghum bicolor x sudanense ( Susu und Lussi ) - Grünroggen / Sorghum bicolor ( Super Sile 20 bzw. Goliath ) - Landsberger Gemenge (30 % Inkarnatklee, 50 % Welsches Weidelgras, 20 % Winterwicken) / Sorghum bicolor x sudanense ( Susu und Lussi ). Der Versuchsstandort ist gekennzeichnet durch eine ausgeprägte Frühsommertrockenheit und eine geringe Wasserspeicherkapazität des Bodens. Vom Deutschen Wetterdienst werden als Durchschnittstemperatur 8,9 C und 554 mm Jahresniederschlag (1961-1990) angegeben. In den Jahren 1994 bis 2008 waren jedoch ein deutlicher Temperaturanstieg um 0,9 C und geringere Jahres-Niederschlagsmengen (Ø 463 mm) gegenüber dem langjährigen Mittelwert zu verzeichnen. Die klimatischen Versuchsbedingungen zeigt Tabelle 1. Nachfolgend werden die Biomasseleistung, die Wirtschaftlichkeit und der Einfluss auf den Bodenwasserhaushalt des Zweikulturanbaus in Relation zur Hauptfruchtnutzung dargestellt. 2

Tabelle 1: Jahrestemperaturen [ C] und -niederschläge [mm] in den Versuchsjahren (Quelle: Wetterstation Spröda des LfULG). Jahr Jahres- Ø-Temperatur Besonderheiten innerhalb des Jahres / Niederschlag [ C] Jahres-Einschätzung [mm] 2006 9,8 406 ausgeprägte Vorsommertrockenheit warm / sehr trocken 2007 10,7 677 günstige Wachstumsbedingungen (außer April: Wassermangel) warm / feucht 2008 10,4 538 günstige Wachstumsbedingungen (außer Mai: Wassermangel) warm / durchschnittl. NS-Summe 2009 9,9 593 wasserarmer April, Frühsommer sehr kühl warm / durchschnittl. NS-Summe 2010 8,3 637 ausgeprägte Vorsommertrockenheit, sehr kühle Nächte im Mai, warmer Spätsommer kühl / feucht 2011 10,2 507 ausgeprägte Vorsommertrockenheit, Sommer sehr wechselhaft, viele kühle Sommernächte, goldener Herbst warm / durchschnittl. NS-Summe Biomasseleistung Tabelle 2 verdeutlicht im Durchschnitt der Jahre einen Minder- bzw. Mehrertrag zwischen -3 und 11 % bei Kombination von Mais bzw. Sorghum sp. mit der Vorfrucht Grünschnittroggen bzw. Landsberger Gemenge im Vergleich zum Hauptanbau der Kulturarten. Die Erträge in den einzelnen Versuchsjahren zeigt Abbildung 2. Im sehr trockenen Jahr 2006 lag der Mehrertrag von Mais und Sorghum b. x s. mit Vorfrucht Grünroggen bei 16 % bzw. 20 % im Vergleich zum Hauptanbau. Sorghum bicolor in Zweitfruchtstellung schnitt deutlich schlechter ab (-23 % des Zweikultursystems im Vergleich zur Hauptfruchtnutzung). Auffallend waren außerdem relativ enttäuschende Ertragsdaten der Winterzwischenfrucht. Auch der Hauptfruchtertrag lag in diesem Jahr aufgrund des Wasserdefizits weit unter dem Durchschnittsertrag. Bei günstigen Wachstumsbedingungen (warm, ausreichend Wasser) im Jahr 2007 konnten alle untersuchten Zweitfruchtsysteme in Kombination mit Grünroggen Mehrerträge zwischen 7 und 11 % erbringen. Im Jahr 2010 verzögerten kühle April- und Mainächte den Aufgang und die Jugendentwicklung der Hauptkulturen, so dass die Erträge von Haupt- und Zweitkulturen nah beieinander lagen. Davon profitierte die Zweikulturnutzung (Mehrerträge 3

zwischen 30 und 48 %). Das Versuchsjahr 2011 bleibt mit schlecht etablierten, lückigen Zweitkultur-Beständen in Erinnerung. Die Hauptkulturen konnten trotz Niederschlagsdefizit in der Auflaufphase Ende April bis Anfang Mai die Wasserreserven des Bodens noch gut ausnutzen. Die zu einem späteren Zeitpunkt ausgesäten Zweitfrüchte hatten dagegen starke Probleme beim Aufgang. Im Verlauf des Jahres konnte aufgrund sehr wechselhafter Wetterlagen und vieler kühler Sommernächte das Wachstumsdefizit nicht ausgeglichen werden. Auch die Erträge der Winterzwischenfrüchte lagen 2011 unter dem Erwartungswert. Gegenüber der Winterzwischenfrucht Grünroggen konnte mit Landsberger Gemenge fast die doppelte Menge an Biomasse geerntet werden. Hierfür könnte die längere Vegetationszeit von 2 Monaten ausschlaggebend gewesen sein (Aussaat L. Gemenge: Mitte August, Aussaat Grünroggen: Mitte Oktober). Der Gesamtertrag des Anbausystems lag aber letztendlich in den geprüften Jahren nicht oder nur geringfügig höher, da die Sorghumhirse nach Landsberger Gemenge im Ertragsniveau enttäuschend abschnitt. Die Aussaat-, Ernte- und Wachstumszeiten der Hirsen in Zweitfruchtstellung variierten zwischen beiden Varianten nur um wenige Tage. Der hohe Wasserentzug und die Entleerung der Bodenwasserreserven durch die Vorfruchtmischung, insbesondere durch die Weidelgräser, aber auch der starke Durchwuchs von Gräsern im Zweitfruchtbestand könnten mögliche Ursachen sein. Sorghum bicolor (Futterhirse) erzielte zwar als Hauptfrucht einen etwas höheren Ertrag als die Sudangrashybride, schnitt allerdings als Zweitfrucht in den meisten Versuchsjahren ertraglich deutlich schlechter ab. Zu erwähnen sei auch die schlechtere Abreife der Futterhirse im Vergleich zum Sudangrashybrid. Qualitativ hochwertige Silagen lassen sich mit Trockensubstanzgehalten des Erntegutes zwischen 28 und 35 % erzeugen. Im Hauptfruchtanbau lagen die ermittelten TS-Gehalte zumindest bei Mais und den Sudangrashybriden noch im akzeptierbaren Bereich (vgl. Tabelle 2). Die Zweitfrüchte erzielten nur Werte zwischen 22 und 24 %. Bedenklich sind auch die TS- Gehalte der Winterzwischenfrüchte von durchschnittlich 21 %. Neben Sickersaftverlusten könnten Transport- und Lagerprobleme auftreten, die sich in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung als Kostentreiber entlarven können. Da der Erntezeitpunkt der Vorfrucht (BBCH 55-69) in einem zeitlich begrenzten Rahmen liegt, um die Vegetationszeit der Zweitfrucht nicht unnötig einzuschränken, bietet sich nach der Ernte eine kurze Anwelkphase des Erntegutes an. Bei der Zweitfrucht sollten ab BBCH 69 (Ende der Blüte) in regelmäßigen Abständen Proben zur Bestimmung des optimalen TS-Gehaltes entnommen werden. Sind keine Nachtfröste oder Kälteeinbrüche zu erwarten, kann die Ernte von Mais und Sorghum sp. beruhigt in die Oktobermitte geschoben werden. Viele Saatguthersteller bieten, vor allem im Sortiment der Sorghumhirsen, ständig neue Sorten an, die eine raschere Jugendentwicklung und verbesserte Abreife (höhere TS-Gehalte) versprechen. 4

Tabelle 2: Durchschnittsertragsdaten (Trockenmasseertrag in dt/ha, TS-Gehalt in % FM) der erprobten Zweikultur-Anbausysteme am warm-trockenen D-Standort Trossin im Vergleich zur Hauptfruchtnutzung ( / hinter der Fruchtart = Anzahl der Prüfglieder mit je 4 Wiederholungen / Anzahl der Versuchsjahre 1), + Wert % = durchschnittlicher Mehrertrag in % von Zwischenfrucht + Zweitfrucht im Vergleich zum Solo-Anbau von Mais 2) bzw. Sorghum sp. 2) des gesamten Versuchszeitraumes). Hauptfruchtnutzung Zweikulturnutzung Winterzwischenfrucht Zweitfrucht Zweikultursystem Mais (8/4) Grünroggen (4/4) Mais (4/4) Trockenmasseertrag [dt/ha] 144 35 113 148 (+ 3 %) TS-Gehalt [% FM] 28 21 24 Sorghum bicolor x sudanense (4/4) Grünroggen (4/4) Sorghum b. x s. (4/4) Trockenmasseertrag [dt/ha] 124 34 104 138 (+ 11 %) TS-Gehalt [% FM] 26 21 24 Sorghum bicolor x sudanense (3/3) Landsberger Gemenge (3/3) Sorghum b. x s. (3/3) Trockenmasseertrag [dt/ha] 126 60 76 136 (+ 8 %) TS-Gehalt [% FM] 26 21 23 Sorghum bicolor (4/4) Grünroggen (4/4) Sorghum bicolor (4/4) Trockenmasseertrag [dt/ha] 134 33 97 130 (- 3 %) TS-Gehalt [% FM] 24 22 22 1) (*/4) = Versuchsjahre 2006, 2007, 2010 und 2011; (*/3) = Versuchsjahre 2007, 2008 und 2011 2) Sorten: Mais Mikado (2006, 2007) und Atletico (2010, 2011); Sorghum bicolor x sudanense Susu (2006, 2007, 2008) und Lussi (2010, 2011); Sorghum bicolor Super Sile 20 (2006, 2007, 2010) und Goliath (2011) 5

Trockenmasseertrag [dt/ha] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 + 16 % Mais GR + Mais + 9 % Mais GR + Mais + 40 % Mais GR + Mais - 32 % Mais GR + Mais Trockenmassertrag [dt/ha] 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 + 11 % + 48 % + 7 % - 2 % - 8 % + 30 % - 19 % + 40 % - 19 % + 20 % - 23 % SG GR + SG SG GR + SG LG + SG SG LG + SG SG GR + SG SG GR + SG LG + SG S.b. GR + S.b. S.b. GR + S.b. S.b. GR + S. b. S. b. GR + S. b. 2006 2007 2010 2011 2006 2007 2008 2010 2011 2006 2007 2010 2011 Mais Sorghum bicolor x sudanense Sorghum bicolor Grünroggen Landsberger Gemenge Abbildung 2: Trockenmasseerträge [dt TM/ha] der Zweikulturen-Anbausysteme im Vergleich zum Hauptfruchtanbau am Diluvial-Standort Trossin in den einzelnen Versuchsjahren. Sorten: Mais Mikado (2006, 2007) und Atletico (2010, 2011); Sorghum bicolor x sudanense Susu (2006, 2007, 2008) und Lussi (2010, 2011); Sorghum bicolor Super Sile 20 (2006, 2007, 2010) und Goliath (2011) 6

Ökonomie Zur Bewertung der wirtschaftlichen Eignung der geprüften Zweikultursysteme als Substrat für die Biogasanlage (Silage) wurde die Leistung beider Kulturarten den Gesamtkosten gegenübergestellt. Auf Grundlage des Methanhektarertrages der Fruchtarten (Methanausbeuten nach KTBL 2010) wurden die kwh elektrischen Stromes, die je Hektar in einer Standardanlage Sachsens (400 kw, 1000 GV, 75-80 % Gülle, 20-25 % Kosubstrat, Strom- und Wärmenutzung) aus dem Substrat erzeugt werden können, berechnet (3,69 kwh el. Strom je m 3 Methan). Feld- und Lagerverluste von 10 % bei Landsberger Gemenge sowie Silierverluste von 10 % bei allen Fruchtarten wurden berücksichtigt. Es wurde eine Vergütung von 23,1 cent je kwh el. Stromes inkl. des Anteils der Wärmenutzung nach dem EEG 2009 angesetzt, um das Leistungspotenzial der Fruchtarten als ökonomischen Wert je Hektar darzustellen. In die Kostenaufstellung flossen neben den produktionsabhängigen Kosten (Anbau-, Silierungs-, Lagerungs- und Gärrestausbringungskosten sowie Kosten für Biogaserzeugung, Entschwefelung des Gases und Verstromung/Wärmegewinnung in der Biogasanlage bzw. im BHKW) auch Flächen- und Gemeinkosten ein. Aufwendungen für verschiedene Arbeitsgänge wurden nach KTBL (2006) bestimmt. Die Feld-Silo-Entfernung beträgt 4 km. Mit Einbeziehung von Direktzahlungen (Betriebsprämie: 350 Euro/ha) erzielten bei den Hauptfrüchten alle Fruchtarten Gewinn mit einigen Ausnahmen bei den Sorghumhirsen in einzelnen Jahren (vgl. Tabelle 3). Die Erzeugungskosten lagen bei den getesteten Sorghumhirsen zwar in den meisten Fällen niedriger im Vergleich zu Mais, in der ertraglichen und elektrischen Leistung war der Mais jedoch nicht zu übertreffen. Neben höheren Trockenmasseerträgen zeichnet sich der Mais aufgrund seines hohen Anteils an leicht verdaulichen Kohlenhydraten durch höhere Methanausbeuten (340 l/kg ots) im Vergleich zu den Sorghumhirsen (298 l Methan/kg ots) aus. Hirsen weisen im Erntegut oft höhere Gehalte an Rohfaser bzw. Lignin auf und sind deshalb schwerer abbaubar. Die Zweikulturnutzung gilt nur dann als ökonomisch nachhaltig, wenn der Anbau der zwei Kulturen pro Jahr und Hektar höhere Gewinne je produzierter kwh Strom ermöglicht als der Soloanbau der Hauptkultur. Tabelle 3 verdeutlicht, dass der in Trossin nur relativ geringe Mehrertrag der Anbausysteme den Mehraufwand bzw. die höheren Kosten von 2 Fruchtarten (2 Aussaaten, 2 Ernten,...) nicht kompensieren konnte. Besonders die bereits erwähnten hohen Transport- und Lagerkosten aufgrund hoher Wassergehalte der Substrate machen sich in den Gesamtergebnissen bemerkbar. Nur unter sehr günstigen, feuchten Witterungs- bzw. Wachstumsbedingungen (Versuchsjahre 2007 und 2010) lagen die Kosten-Ertrags-Relationen der Zweikulturnutzung von Mais und den Sudangrashybriden mit der Winterzwischenfrucht Grünroggen im positiven Bereich. Anbausysteme mit Landsberger Gemenge überzeugten wirtschaftlich in keinem Versuchsjahr. 7

Tabelle 3: Wirtschaftliche Bewertung des Zweikulturanbaus im Vergleich zum Hauptfruchtanbau von Mais und den Sorghumhirsen am Standort Trossin durch Gegenüberstellung von Kosten (Anbaukosten - Fläche, Saatgut, Düngung, Pflanzenschutz, Arbeitsaufwand und Lagerung sowie Kosten in der Biogasanlage Fermentation, Entschwefelung, Verstromung) und Leistung der Fruchtarten [Euro/ha] als Biogassubstrat/Silage, Versuchsjahre 2006-2011 (Berechnungen von Annette Schaerff, Referat Betriebs- und Umweltökonomie des LfULG). Kosten Ergebnis mit DZ + Jahr Ertrag el. Strom Anbaukosten Gesamtkosten Leistung Ergebnis Biogasanlage ZwF-Prämie kwh/ha Euro/ha Euro/ha Euro/ha Euro/ha Euro/ha Euro/ha Mais Mais (Mikado) - HF 10.907 1.376 1.385 2.761 2.520-241 109 Grünroggen - WzF 1.845 485 234 720 426-293 -208 2006 Mais - ZF 10.536 1.376 1.338 2.714 2.434-280 70 GR + Mais 12.381 1.861 1.572 3.434 2860-573 -138 Mais (Mikado) - HF 20.016 1.976 2.542 4.518 4.624 106 456 Grünroggen - WzF 3.715 556 472 1.027 858-169 -84 2007 Mais - ZF 17.730 1.837 2.252 4.088 4.096 7 357 GR + Mais 21.445 2394 2724 5115 4954-162 273 Mais (Atletico) HF 11.535 1.452 1.465 2.917 2.665-253 97 Grünroggen WzF 5.495 739 698 1.437 1.269-168 -83 2010 Mais ZF 10.298 1.324 1.308 2.631 2.379-253 97 GR + Mais 15.793 2.063 2.006 4.068 3.648-420 14 Mais (Atletico) HF Grünroggen WzF Mais ZF GR + Mais 2011 Sorghum bicolor x sudanense 19.614 2.996 10.232 13.228 1.715 535 1.428 1.963 S. b. x s. (Susu) - HF 8.205 1.278 1.042 2.319 1.895-424 -74 Grünroggen - WzF 1.357 443 172 615 313-302 -217 2006 Sorghum b. x s. - ZF 8.599 1.246 1.092 2.338 1.986-352 -2 GR + S. b. x s. 9.956 1.689 1.264 2.953 2.299-654 -219 S. b. x s. (Susu) - HF 13.905 1.571 1.766 3.337 3.212-125 225 Grünroggen - WzF 3.676 563 467 1.029 849-180 -95 2007 Sorghum b. x s. - ZF 11.981 1.497 1.522 3.019 2.768-251 99 GR + S. b. x s. 15.657 2.060 1.989 4.048 3.617-431 4 2.491 380 1.300 1.680 4.206 915 2.727 3.642 4.531 692 2.364 3.056 324-223 -364-587 674-138 -14-152 8

Tabelle 3: Fortsetzung. S. b. x s. (Lussi) HF Grünroggen WzF Sorghum b. x s. ZF GR + S. b. x s. S. b. x s. (Lussi) HF Grunroggen WzF Sorghum b. x s. ZF GR + S. b. x s. 2010 2011 10.649 5.313 10.664 15.977 16.453 3.197 8.179 11.376 1.315 734 1.233 1.966 1.734 576 1.147 1.724 1.352 675 1.354 2.029 2.090 406 1.039 1.445 S. b. x s. (Susu) - HF 13.905 1.571 1.766 3.337 3.212-125 225 Landsb. Gem. - WzF 5.357 656 680 1.337 1.237-99 -14 2007 Sorghum b. x s. - ZF 7.924 1.447 1.006 2.454 1.830-623 -273 LG + S. b. x s. 13.281 2.103 1.686 3.791 3.067-722 -287 S. b. x s. (Susu) - HF 9.426 1.483 1.197 2.680 2.177-503 -153 Landsb. Gem. - WzF 6.208 961 788 1.749 1.434-316 -231 2008 Sorghum b. x s. - ZF 4.215 1.324 535 1.859 974-885 -535 LG + S. b. x s. 10.423 2.285 1.323 3.608 2.408-1.201-766 S. b. x s. (Lussi) HF 16.453 1.734 2.090 3.823 3.801-23 327 Landsb. Gem. WzF 3.311 654 420 1.075 765-310 -225 2011 Sorghum b. x s. ZF 9.072 1.289 1.152 2.441 2.096-346 4 LG + S. b. x s. 12.383 1.943 1.573 3.516 2.860-655 -221 Sorghum bicolor (Futterhirse Super Sile 20 ) S. b. (S. Sile 20) - HF 11.881 1.341 1.509 2.850 2.745-106 244 Grünroggen - WzF 1.354 441 172 612 313-300 -215 2006 S. bicolor - ZF 8.442 1.155 1.072 2.227 1.950-277 73 GR + S. bicolor 9.796 1.596 1.244 2.839 2.263-577 -142 S. b. (S. Sile 20) - HF 16.258 1.629 2.065 3.694 3.756 62 412 Grünroggen - WzF 4.031 587 512 1.099 931-168 -83 2007 S. bicolor - ZF 13.268 1.503 1.685 3.188 3.065-124 226 GR + S. bicolor 17.299 2.090 2.197 4.287 3.996-292 143 2.668 1.408 2.587 3.996 3.823 982 2.186 3.168 2.460 1.227 2.463 3.691 3.801 738 1.889 2.628-208 -181-124 -305-23 -244-297 -540 142-96 226 130 327-159 53-106 9

Tabelle 3: Fortsetzung. S. b. (S. Sile 20) HF Grünroggen WzF S. bicolor ZF GR + S. bicolor 2010 10.735 4.285 9.627 13.913 1.667 597 1.362 1.959 DZ = Direktzahlungen (Betriebsprämie), angesetzt mit 350 Euro/ha ZwF = Zwischenfrucht-Prämie, derzeitige Förderung: 85 Euro/ha in Sachsen HF = Hauptfrucht, WzF = Winterzwischenfrucht, ZF = Zweitfrucht 1.363 544 1.223 1.767 3.031 1.141 2.585 3.726 2.480 990 2.224 3.214-551 -152-361 -512-201 -67-11 -78 10

Bodenwasserhaushalt Zur Beurteilung des Bodenwasserhaushaltes bei der ganzjährigen Nutzung der Ackerfläche durch zwei Kulturen, führte der Deutsche Wetterdienst (DWD) Modellierungen auf Basis von Bodenfeuchtemessungen während des Untersuchungszeitraums 2006-2010 am Versuchsstandort durch. Die Beprobungen erfolgten mit dem Bohrstock. Für die Berechnungen kam das agrarmeteorologische Bodenwasserhaushaltsmodell METVER des DWD zum Einsatz (JUNGHÄNEL 2010, KAYSER 2002 und MÜLLER 1987). Bodenphysikalische Kardinalwerte (Feldkapazität, nutzbare Feldkapazität, permanenter Welkepunkt und Trockenrohdichte) wurden vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) erhoben. Das Wasserspeichervermögen des mittelschluffigen Sandbodens (Su3) wurde mit 15,5 Vol % angesetzt. Die Parametrisierung für die angebauten Kulturarten basierte auf phänologischen Merkmalen und der Durchwurzelungstiefe in Abhängigkeit vom Vegetationsfortschritt (KUTSCHERA et al. 2009). Mittels METVER erfolgten Kalkulationen der Bodenfeuchte für die Varianten - Brache (ganzjährig ohne Bodenbedeckung) - Mais nach Mais (Brache außerhalb der Mais-Vegetationszeit) - Mais als Zweitfrucht nach der Winterzwischenfrucht Grünroggen (Zweikultursystem mit ganzjähriger Bodenbedeckung). Die ermittelten Bodenfeuchteverläufe für die drei Varianten sind in den Abbildungen 3 (Tageswertbasis) und 4 (ausgewählte Mess-Termine) dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Messwerte der Bodenfeuchte (Abb. 4, blau, in Vol %) unter den Modelldaten liegen. Im Herbst und Winter werden die Wasservorräte sowohl des brachliegenden als auch des pflanzenbedeckten Bodens weitgehend aufgefüllt. Mit steigenden Temperaturen und somit zunehmender Bodenverdunstung und Transpiration (beginnende Vegetationszeit des Maises und Hauptwachstumszeit der Winterzwischenfrucht) findet unter Einfluss vorsommerlicher, in den meisten Jahren sehr trockener Witterungsverhältnisse (April-Juni), eine starke Abnahme des Bodenwassers statt. Der höhere Wasserverbrauch von Mais im Vergleich zum Grünroggen ist sehr gut an den roten Peaks im Tageswert-Modell (Abb. 3) zu erkennen. Die Zehrung an den Wasservorräten des Bodens durch Pflanzenaufnahme und Verdunstung setzt sich bei allen Varianten trotz regelmäßiger Niederschläge bis zum Ende der Vegetationsperiode fort. Die Bodenfeuchte-Modellierungen ergaben, dass kein zusätzliches Anbaurisiko für den Zweitfrucht-Mais in Bezug auf den Bodenwasserhaushalt durch den Anbau der Vorfrucht Grünroggen hervorgerufen wird. Die tendenziell etwas höheren Bodenfeuchtewerte beim Zweikultursystem im Frühjahr (Abb. 3) könnten so interpretiert werden, dass der Pflanzenbewuchs als Schutz gegen Bodenverdunstung (Evaporation) fungiert. Da Pflanzen 11

im Winter die Wasseraufnahme drastisch reduzieren, fällt die Evapotranspiration des Grünroggenbestandes geringfügiger aus im Vergleich zur Verdunstung der brachliegenden Fläche. Untersuchungen mit der Vorfruchtmischung Landsberger Gemenge könnten aufgrund des hohen Wasserverbrauchs der Weidelgräser allerdings andere Erkenntnisse aufzeigen. B o d en feu ch te in V o l.% 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 01.01.2005 01.04.2005 01.07.2005 01.10.2005 01.01.2006 01.04.2006 01.07.2006 01.10.2006 01.01.2007 01.04.2007 01.07.2007 01.10.2007 01.01.2008 01.04.2008 01.07.2008 01.10.2008 01.01.2009 01.04.2009 01.07.2009 01.10.2009 01.01.2010 01.04.2010 01.07.2010 01.10.2010 Mais nach Mais Mais mit ZF Roggen Abbildung 3: Verlauf der mit METVER modellierten täglichen Bodenfeuchtewerte [Vol %] bei den Anbauvarianten Mais nach Mais mit winterlicher Brache (rot) und Mais nach Zwischenfrucht Grünroggen (ganzjährige Bodenbedeckung) (grün) am Standort Trossin in den Jahren 2005 bis 2010 (Quelle: Falk Böttcher und Martin Schmidt - DWD, Abteilung Agrarmeteorologie, Messwerte: Projekt EVA [LfULG]). 12

25,0 Bodenfeuchte in Vol.% 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 20/12/2005 06/04/2006 11/05/2006 29/09/2006 08/11/2006 05/03/2007 02/05/2007 04/10/2007 12/11/2009 10/03/2010 19/05/2010 23/09/2010 Brache Mais nach Mais Mais mit ZF Roggen Messungen (Mais ZF Roggen) Abbildung 4: Vergleich der Bodenfeuchte [Vol %] zu bestimmten Terminen des Zeitraumes 2006-2010 bei den Varianten Mais in Hauptfruchtanbau (rot), Mais als Zweitkultur nach der Winterzwischenfrucht Grünroggen (grün, blau) und Brache (schwarz) am Standort Trossin, basierend auf Modellierungen mit METVER (DWD) und Bohrstock-Messungen (Quelle: Falk Böttcher und Martin Schmidt DWD, Abteilung Agrarmeteorologie, Messwerte: Projekt EVA [LfULG]). 13

Zusammenfassung / Fazit Aspekte, wie die Erhöhung der Artenvielfalt innerhalb einer Fruchtfolge, die bestmögliche Ausnutzung der Fläche und Vegetationszeit über das Jahr, die Umgehung von Arbeitsspitzen und die Ausweitung von Spannen für die Gärrestausbringung sprechen für die Zweikulturnutzung. Die höheren Kosten der Zweikulturnutzung, die durch den Anbau von 2 Fruchtarten innerhalb eines Jahres entstanden sind, konnten durch die relativ geringen Mehrerträge im Vergleich zum Hauptfruchtanbau in den meisten Versuchsjahren am Standort Trossin jedoch nicht kompensiert werden. Um ökonomische Nachteile des Zweikulturen- Anbausystems auszugleichen, können für den Zwischenfruchtanbau Förderprogramme des Freistaates Sachsen genutzt werden (www.smul.sachsen.de/foerderung). Zur gewinnbringenden Etablierung von Zweikultursystemen auf sehr leichten Böden werden allerdings leistungsfähigere Sorten in Bezug auf Ertragsniveau und Abreife benötigt. Aus ertraglicher und ökonomischer Sicht lohnt sich der Anbau einer Winterfrucht mit darauffolgender Zweitfrucht (Mais, Sorghumhirsen) an warm-trockenen Diluvialstandorten derzeit nur auf Böden mit Ackerwertzahlen > 45, die eine gute Wasserspeicherkapazität aufweisen. Jahresniederschläge von mindestens 600 mm sollten die Regel sein. Literatur: Junghänel, T. (2010): Vergleich verschiedener Wasserhaushaltsmodelle mit gemessenen Parametern an Bodendauerbeobachtungsflächen in Sachsen (Bachelorarbeit). Universität Leipzig, Leipzig Kayser, M. (2002): Aspekte zum Wasserhaushalte von Sandlössen im Mitteldeutschen Trockengebiet (Dissertation). Technische Universität Berlin, Berlin KTBL (2006): Betriebsplanung Landwirtschaft 2006/2007. KTBL, Darmstadt KTBL (2010): Gasausbeute in landwirtschaftlichen Biogasanlagen. 2. überarbeitete Auflage, KTBL, Darmstadt Kutschera, L., Lichtenegger, E., Sobotik, M. (2009): Wurzelaltlas der Kulturpflanzen gemäßigter Gebiete. Wurzelatlasreihe Band 7, DLG-Verlag, Frankfurt Müller, J. (1987): Verdunstung landwirtschaftlicher Produktionsgebiete in ausgewählten Vegetationsabschnitten und deren statistische, modellmäßige und kulturbezogene Bewertung (Dissertation). Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle 14