Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat Nr. I 25/2014

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat Nr. I 25/2014 Zusammengestellt von der Arbeitsgruppe I (Substratproduktion) im Biogas Forum Bayern von: Dr. Anja Hartmann, Dr. Anja Hartmann Falko Stockmann Falko Stockmann Dr. Maendy Fritz Dr. Maendy Fritz

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 1 Kurzsteckbrief Pflanztermin: Pflanzstärke: Pflanztechnik: Pflanzenschutz: Düngung: Ernte: Methanausbeute: Besonderheit: Anfang Mai bis Ende Juni 4 Pflanzen/m 2 ; also 40.000 Pflanzen/ha Pflanzung mit handelsüblichen Gemüsepflanzmaschinen, Reihenabstand 50 x 50 cm, ggf. an Hacke anpassen Möglichst unkrautfreie Flächen auswählen, mechanische Unkrautbekämpfung (Hacke), chemischer Pflanzenschutz nur mit Genehmigung nach 22, Abs. 2, PflSchG N: 130 bis 160 kg/ha Sollwert, P: 25 bis 30 kg/ha, K: 200 bis 250 kg/ha GPS-Ernte ca. Ende August bis Anfang September mittels Häcksler, TS-Gehalte um 28 % anstreben, Ertragsniveau je nach Bodengüte bis 200 dt TM/ha 220 bis 300 Normliter Methan je Kilogramm otm lange Blühdauer mit großen gelben Blüten, Trachtpflanze für Bienen

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 2 Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines... 3 2 Standortansprüche... 3 3 Bodenbearbeitung und Pflanz-/Saatbettbereitung... 3 4 Pflanzung und Saat... 3 5 Herkunftswahl... 4 6 Platz in der Fruchtfolge... 4 7 Pflege und Pflanzenschutz... 4 8 Schädlinge und Krankheiten... 5 9 Düngung und Gärrestverwertung... 5 10 Ernte und optimaler Erntetermin... 5 11 Erträge und Methanausbeute des Ernteproduktes... 6 12 Sonstiges... 7 13 Ökologische Aspekte... 8 14 Fazit... 8

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 3 1 Allgemeines Die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.) ist ein mehrjähriger Korbblütler und in den gemäßigten Regionen Nordamerikas beheimatet. Die D. Silphie wird auch Becherpflanze genannt, da die gegenständigen, am Stängel zusammengewachsenen Blattpaare einen kleinen Becher bilden, in dem sich Tau und Niederschlagswasser sammelt. Anfänglich wurde diese Pflanze eher von Gärtnern und Imkern geschätzt oder als Grünfutter für Kleintiere genutzt. In letzter Zeit rückt die Durchwachsene Silphie Dank ihrer hohen Biomasseproduktion auch als Energiepflanze zur Nutzung als Biogassubstrat in den Blickpunkt. Im Pflanz- oder Saatjahr bildet die Pflanze nur eine bodenständige Rosette und erbringt keine Ernte. Erst ab dem 2. Standjahr wächst sie in die Höhe, wird über 3 m hoch und kann 10 Jahre und länger beerntet werden. Neben einem hohen Ertragspotential bietet die Durchwachsene Silphie die ökologischen Vorteile einer Dauerkultur. Zudem hat die Pflanze eine lange Blühdauer (Juli bis September), die gelben Blüten werden von zahlreichen Insekten besucht und dienen somit als wertvolle Bienenweide. Ein weiterer Vorteil dieser Kultur ist die Vergütung des erzeugten Stromes nach Einsatzstoffklasse II (EEG 2012). 2 Standortansprüche Die Durchwachsene Silphie stellt keine besonderen Ansprüche an Klima oder Boden. Sie ist winterfest und gedeiht auch auf Böden mit niedriger Ackerzahl. Für hohe Erträge braucht sie allerdings humose Böden mit einer guten Wasserführung. Dauerhaft staunasse Böden sind nicht geeignet. Im Etablierungsjahr ist eine gute Wasserversorgung wichtig. 3 Bodenbearbeitung und Pflanz-/Saatbettbereitung Aufgrund ihrer langjährigen Nutzungsdauer ist bei der Flächenvorbereitung besondere Sorgfalt erforderlich. So sollten schon im Vorfeld Maßnahmen zur Bekämpfung von Wurzelunkräutern ergriffen werden. Eine feuchtigkeitsbewahrende Saatbettbereitung und die Herstellung eines feinkrümeligen, unkrautfreien Saat- bzw. Pflanzbettes sind Voraussetzung für eine erfolgreiche Etablierung. Hinsichtlich der Flächen- und Bodenvorbereitung muss der Silphie ebenso viel Aufmerksamkeit wie feinsämigen Kulturen gezollt werden. 4 Pflanzung und Saat Grundsätzlich bestehen die Möglichkeiten die Durchwachsene Silphie zu säen oder zu pflanzen. Unbehandeltes Saatgut hat eine starke Keimhemmung und muss vor der Saat behandelt werden. Eine Vorbehandlung durch den Züchter erhöht die Keimfähigkeit, dennoch ist beim Saatverfahren mit einem unregelmäßigen und noch immer nur mäßigen Feldaufgang zu rechnen. Die eigenständige Durchführung von keimverbessernden Maßnahmen ist schwierig. Eine Vorkühlung mit Temperaturen > 10 C hat sich als förderlich erwiesen. Eine befriedigende Keimfähigkeit wird jedoch nur bei wärmedominierten Wechseltemperaturen erreicht. Weiterhin können die für das Saatgut so charakteristischen Flügel zu technischen

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 4 Problemen mit der Einzelkornsämaschine führen. Eine Saat kann mit etwa 15 bis 18 keimfähigen Samen/m² Mitte April bis Ende Mai erfolgen. Empfohlen wird zur Neugründung von Silphiebeständen momentan immer noch eine Pflanzung. Die Kosten für das Pflanzgut bewegen sich zwischen 10 und 20 Cent je Pflanze. Die Pflanzung sollte Anfang Mai bis Ende Juni durchgeführt werden. Gängige Gemüsepflanzmaschinen sind dafür nutzbar. Die optimale Reihenweite bei 40.000 Pflanzen/ha beträgt 50 bis 75 cm, diese sollte auf die Hacke zur mechanischen Unkrautbekämpfung abgestimmt werden. Nach der Pflanzung ist auf eine ausreichende Wasserversorgung der Jungpflanzen zu achten (notfalls Beregnung einsetzen). Die Pflanzen sollten im ersten Jahr eine kräftige Rosette bilden, um schon im zweiten Standjahr einen guten Ertrag zu produzieren. 5 Herkunftswahl Eine Auswahl an verschiedenen Sorten der Durchwachsenen Silphie ist derzeit nicht geboten, unterschieden wird nur nach der ursprünglichen Herkunft des Pflanzenmaterials. In Versuchen am TFZ Straubing wurden eine Thüringische, Norddeutsche, Amerikanische und eine Russische Herkunft geprüft. Dabei schnitten die Thüringische und die Norddeutsche Herkunft am besten ab. An anderen Standorten, z.b. in Dornburg oder Bingen, erreichte die Russische Herkunft die höchsten Erträge. Bei den im Handel erhältlichen Pflanzen handelt es sich meist um die Thüringische Herkunft. 6 Platz in der Fruchtfolge Da die Jungpflanzen wenig konkurrenzfähig sind, sollte auf Unkraut unterdrückende Eigenschaften der Vorfrucht geachtet werden. Getreide eignet sich diesbezüglich gut. Aufgrund des Aussaat- bzw. Pflanztermins kommt ein Anbau nach einer früh räumenden Winterzwischenfrucht, z.b. Grünroggen, in Betracht. Hierbei ist der höhere Aufwand zur Herstellung eines feinkrümeligen Saat-/Pflanzbettes einzuplanen. Auf Raps als Vorfrucht sollte verzichtet werden, da die D. Silphie anfällig für Sclerotinia ist. Nach dem Umbruch eines langjährig genutzten Silphieschlages bietet sich Getreide als Nachfrucht an, um eventuellen Durchwuchs bekämpfen zu können. 7 Pflege und Pflanzenschutz Da sich die Jungpflanzen im ersten Jahr relativ langsam entwickeln, sind Pflegemaßnahmen zur Unkrautbekämpfung unerlässlich. Die relativ weite Reihe zwischen den Pflanzen bietet die Möglichkeit des Einsatzes von Hackgeräten. Zugelassene Herbizide gibt es derzeit keine, es kann aber eine Ausnahmegenehmigung nach 22, Abs. 2, PflSchG bei dem Institut für Pflanzenschutz der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft beantragt werden. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist der Einsatz einiger Herbizide ca. 5 bis 7 Tage nach Pflanzung möglich (http://www.chrestensen.de/downloads-zur-silphie.html), eine Prüfung von offizieller Seite steht dazu noch aus. Ab dem 2. Standjahr ist in der Regel keine Unkrautbekämpfung mehr notwendig.

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 5 8 Schädlinge und Krankheiten Tierische Schädlinge spielen bisher keine wesentliche Rolle. In Abhängigkeit von Klima und Standort können jedoch bakterielle Blattflecken (Pseudomonas syringae) und in Rapsanbaugebieten auch ein Befall mit Sclerotinia auftreten. Eine Noternte kann den Schaden begrenzen, in der Regel wachsen die Bestände gesund nach. Bisher wurden nur einzelne Fälle beobachtet, wie sich die Situation bei einer Zunahme des Anbauumfanges entwickelt, bleibt abzuwarten. Eine gewisse Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie Trockenschäden oder Verbrennungen scheint ebenfalls zu bestehen. 9 Düngung und Gärrestverwertung Um eine Dezitonne Trockenmasse zu produzieren, benötigt die Silphie ca. 0,9 bis 1,0 kg Stickstoff. Der N-Sollwert der Silphie zu Beginn jeden Vegetationsjahres beträgt in Abhängigkeit von der Ertragserwartung 130 bis 160 kg N/ha. Im Anlagejahr ist eine Startgabe auf ca. 100 kg N/ha (Sollwert) ausreichend. Überhöhte N-Gaben können sich negativ auf die Standfestigkeit und die Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber abiotischen und biotischen Stressfaktoren auswirken. Der Stickstoff kann mineralisch verabreicht werden. Eine organische Düngung mit Gärresten verwertet die Silphie sehr gut, allerdings sollte die Düngung relativ früh zum Austrieb erfolgen, um Beschädigungen an den Schosstrieben gering zu halten. Das Prinzip der Grunddüngung besteht mittelfristig im Ersatz des Nährstoffentzuges bzw. der -abfuhr vom Feld bei einem anzustrebenden optimalen Niveau des Nährstoffversorgungszustandes des Bodens (Gehaltsklasse C für P, K, Mg und ph-klasse C). Bei einem Ertragsniveau von 150 dt TM/ha ist mit Entzügen von 25 bis 30 kg P/ha, 200 bis 250 kg K/ha, 50 bis 70 kg Mg/ha sowie 200 bis 300 kg Ca/ha zu rechnen. 10 Ernte und optimaler Erntetermin Die Ernte kann mit einem praxisüblichen Feldhäcksler schon ab etwa 26 % Trockensubstanzgehalt (TS) (etwa Ende Blüte/Beginn Samenreife, siehe Abbildung 1) erfolgen, da aus dem Erntegut relativ wenig Sickersaft austritt. In der Region Straubing wird dies etwa Anfang September erreicht. Standortabhängig liegt der Erntetermin zwischen Ende August und Ende September. Eine zu späte Ernte führt zur Verholzung der Pflanzen. Das Erntegut kann problemlos z.b. gemeinsam mit Mais einsiliert und als Koferment in Biogasanlagen eingesetzt werden. Da die Ernte der beiden Kulturen standortabhängig meist zeitlich versetzt stattfindet, müssen hierbei eventuell Kompromisse hinsichtlich des optimalen Erntezeitpunktes eingegangen werden.

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 6 Abbildung 1: Silphie zu Beginn der Blüte (links), Beginn der Samenreife (optimaler Erntetermin, Mitte) und ein überreifer Silphiebestand (rechts) Abbildung 2: Silphie-Ernte im Versuchswesen mit einem reihenunabhängigen Maishäcksler 11 Erträge und Methanausbeute des Ernteproduktes Auf dem guten Gäu-Standort Straubing werden im Parzellenversuch Erträge von über 200 dt TM/ha geerntet (siehe Abbildung 3). Der Biomasseaufwuchs liegt damit etwas unterhalb von Silomais. Auf ungünstigeren Standorten muss man sich mit 100 bis 150 dt TM/ha begnügen. Die unterdurchschnittlichen Erträge in Aholfing und Ascha 2013 (siehe Abbildung 3) sind der nass-kalten Witterung im Frühjahr mit anschließender extremer Sommertrockenheit geschuldet. Zudem schädigte ein Hagelereignis den Bestand in Aholfing stark. In Markersreuth konnte 2013 aufgrund technischer Probleme keine parzellenscharfe exakte Ertragsbestimmung vorgenommen werden ( n. e. in Abbildung 3), es wurden jedoch etwa 170 dt TM/ha auf der Gesamtparzellenfläche inklusive Randreihen geerntet.

Trockenmasseertrag Trockensubstanzgehalt Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 7 Die in Batchversuchen bestimmte Methanausbeute schwankt stark zwischen 220 und 300 Nl/kg otm in Abhängigkeit von der Untersuchungsmethode, dem Erntezeitpunkt und dem Versuchsstandort und liegt damit unterhalb von Silomais (nach KTBL 340 Nl/kg otm). Insbesondere bei zu später Ernte sinkt die Methanausbeute und der Gehalt an schwer verdaulichen Inhaltstoffen wie Lignin steigt an. 300 dt/ha 2012: TM 2013: TM TS TS 50 % 40 200 35 30 150 100 50 0 Straubing Aholfing Ascha Markersreuth gute Böden, ausreichende Wasserversorgung mittlere Böden, geringe Wasserspeicherkapazität Höhenlage, kühl, feucht, mittlere Böden n. e. Höhenlage, kühl, feucht, leichte Böden 25 20 15 10 5 0 Abbildung 3: Ergebnisse von Parzellenversuchen mit Durchwachsener Silphie an unterschiedlichen bayerischen Standorten 12 Sonstiges Als ausdauernde Staude ist die Durchwachsene Silphie für einen mehrjährigen Anbau prädestiniert und nur bei langjähriger Nutzung werden sich die hohen Etablierungskosten amortisieren. Laut Literaturangaben ist eine Nutzung von 10 bis 15 Jahren möglich, der Ackerstatus der Fläche geht dabei nicht verloren (Codierung 897 = Sonstige mehrjährige Energiepflanzen). In Thüringen am Standort Dornburg wird die Silphie seit 2005 ohne Ertragseinbußen jährlich beerntet (Versuchserträge in Höhe von 170 bis 220 dt TM/ha). Längere Nutzungszeiten sind denkbar und erhöhen die Wirtschaftlichkeit des Anbaus. Nach Ende der Nutzung können die Bestände mit Scheibenegge und Pflug, eventuell nach vorheriger Abtötung mit einem Totalherbizid, umgebrochen werden. Als Nachfrucht ist Getreide geeignet, um eventuellen Durchwuchs bekämpfen zu können. Das von der Silphie ausgehende Invasionspotenzial wird als vergleichsweise gering eingeschätzt, da die Pflanzen keine Ausläufer bzw. tiefreichende Rhizome bilden. Ihre Jungpflanzen entwickeln sich langsam und weisen nur eine geringe Konkurrenzfähigkeit auf.

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 8 Falls auf den um den Bestand liegenden Flächen keine regelmäßige Bodenbearbeitung stattfindet (z. B. Gehölzstreifen, Brachflächen, Gewässerrandstreifen), sollten diese Flächen jedoch jährlich auf aufgelaufene Silphiepflanzen aus ausgefallenen Samen kontrolliert und diese ggf. gezielt bekämpft werden. 13 Ökologische Aspekte Auf ökologisch sensiblen oder ungünstig gelegenen Standorten bieten Dauerkulturen wie die Durchwachsene Silphie entscheidende Vorteile. Die ganzjährige Bodenbedeckung und die dauerhafte Durchwurzelung tragen insbesondere dem Erosions- und Gewässerschutz Rechnung und fördern zudem das Bodenleben und den Humusaufbau. Außerdem bieten die Pflanzenbestände Lebensraum für Wildtiere. Die Reduzierung von Pflanzenschutzmaßnahmen und Bodenbearbeitung auf das Anpflanzjahr spart Zeit, Geld und schont die Umwelt. Weiterhin ist die lange Blühdauer von Ende Juni bis in den September, an der sich Insekten, Imker und die Bevölkerung erfreuen, als sehr positiver Aspekt zu nennen. Bei Aufgabe und Umbruch des Durchwachsene Silphie-Bestandes ist zu beachten, dass die in den Wurzeln vorhandenen Nährstoffe mineralisiert und freigesetzt werden. Um eine Belastung des Grundwassers mit erhöhten Nitratwerten zu vermeiden, sollte der Umbruch im Frühling mit Nachbau einer Kultur mit hohem Stickstoff-Aufnahmevermögen erfolgen. 14 Fazit Ertraglich hat die Durchwachsene Silphie ein hohes Potential, kann mit dem Mais ertraglich jedoch nur bedingt mithalten. Interessant ist sie aber aus ökologischer und arbeitswirtschaftlicher Sicht. Der Wirtschaftlichkeit des Anbaus stehen die noch hohen Etablierungskosten gegenüber. Dieses Problem dürfte sich zukünftig mit einem optimierten Saatverfahren aber lösen. Weiterführende Informationen: Thüringische Landesanstalt für Landwirtschaft (2013): Anbautelegramm Durchwachsene Silphie. http://www.tll.de/ainfo/pdf/silp0313.pdf Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe: http://www.tfz.bayern.de/rohstoffpflanzen/mehrjaehrigekulturen/034459/index.php N.L. Chrestensen Erfurter Samen- und Pflanzenzucht: http://www.chrestensen.de/durchwachsene-silphie.html Zitiervorschlag: Hartmann, A., F. Stockmann, M. Fritz (2014): Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat. In: Biogas Forum Bayern Nr. I-25/2014, Hrsg. ALB Bayern e.v., http://www.biogas-forumbayern.de/publikationen/durchwachsene_silphie_als_biogassubstrat.pdf, Stand [Abrufdatum]

Durchwachsene Silphie als Biogassubstrat 9 Das Biogas Forum Bayern ist eine Informationsplattform zum Wissenstransfer für die landwirtschaftliche Biogasproduktion in Bayern Arbeitsgruppe I (Substratproduktion) hier erarbeiten Experten Publikationen zu folgenden Themen: Züchtung und Anbau von Nachwachsenden Rohstoffen Fruchtfolgen Gärrestverwertung und Düngung Mitglieder der Arbeitsgruppe I (Substratproduktion) Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten Ansbach, Bamberg und Erding Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Institut für Landtechnik und Tierhaltung Institut für Agrarökologie, Ökologischen Landbau und Bodenschutz Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau Bayerisches Landesamt für Umwelt Biogasanlagenbetreiber C.A.R.M.E.N. e.v. Hochschule Weihenstephan-Triesdorf Landeskuratorium für pflanzliche Erzeugung in Bayern Landwirtschaftliche Lehranstalten Triesdorf Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe Herausgeber: Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e.v. Vöttinger Straße 36 85354 Freising Telefon: 08161/71-3460 Telefax: 08161/71-5307 Internet: http://www.biogas-forum-bayern.de E-Mail: info@biogas-forum-bayern.de