Grundlagen und Bewertung von Anbauverfahren für die Biogasgewinnung Fruchtfolgen und Düngung Dr. Norbert Feldwisch Ingenieurbüro Feldwisch Hindenburgplatz 1 51429 Bergisch Gladbach Tel. 02204-4228-50 info@ingenieurbuero-feldwisch.de www.ingenieurbuero-feldwisch.de Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 1
Gliederung Grundsätze Fruchtfolgen (Anbausysteme) Bodenbearbeitung Düngung und Nährstoffbilanzen Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 2
Grundsätze Grundsätze Anforderungen an die gute fachliche Praxis standortgerecht Bodenstruktur erhalten oder verbessern Bodenverdichtungen vermeiden Bodenabträge vermeiden biologische Aktivität des Bodens durch entsprechende Fruchtfolgegestaltung erhalten standorttypischen Humusgehalt erhalten Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 3
Fruchtfolge Anbauentwicklung 2100 1800 1500 1200 1.605 1.516 2.087 Entwicklung der Maisanbaufläche [1.000 ha] in Deutschland 900 600 407 813 300 56 0 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Datenquelle: http://www.maiskomitee.de/fb_fakten/03_02_03.htm Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 4
Fruchtfolge Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 5
Fruchtfolge Anforderungen an eine standortgerechte Landwirtschaft, wie z. B. Vielfältige Fruchtfolgen Dauerhafte Bodenbedeckung Zwischenfruchtanbau Vermeidung von Auswaschungsverlusten Vermeidung von Bodenerosion werden in der landwirtschaftlichen Praxis zum Teil systematisch missachtet! http://www.maiskomitee.de/dmk_download/fb_fakten/dateien_pdf/karte_anbau_ silo_kreise_08.pdf Zur Karte Prozentualer Maisanteil an der Ackerfläche : Eingeengte Fruchtfolgen oder Monokulturen, wie sie in viehstarken Region Deutschlands vorkommen, sind im Regelfall als Hinweise auf eine nicht standortgerechte Landbewirtschaftung zu interpretieren. Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 6
Fruchtfolge Grünlandumbruch Dr. Norbert Feldwisch kann www.ingenieurbuero-feldwisch.de zu erhöhten Einträgen beitragen. 7 G. Ostermann / NABU
Fruchtfolge Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 8 G. Ostermann / NABU
Fruchtfolge Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 9 G. Ostermann / NABU
Fruchtfolge Grünlandverlust Bundesland 2003-08 2007-08 Baden-Württemberg -3,2% -1,0% Bayern -2,5% -1,3% Brandenburg & Berlin -4,2% -0,9% Hessen -1,5% 0,3% Mecklenburg-Vorp. -6,3% -0,9% Niedersachsen & Bremen -5,4% -1,2% Nordrhein-Westfalen -5,0% 0,1% Rheinland-Pfalz -6,4% -2,0% Saarland -4,1% 1,1% Sachsen -2,0% -0,2% Sachsen-Anhalt -3,6% -0,1% Schl.-Holst & Hamburg -7,7% -3,0% Thüringen -0,9% 0,1% Deutschland -4,1% -1,0% Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 10 G. Ostermann / NABU
Fruchtfolge Anbaufläche für Biogas in Baden- Württemberg A. Hartmann, StaLA BWL 2008 Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 11
Fruchtfolge Landessortenversuche Biogas-Mais in Baden-Württemberg, Standort Rheinstetten geprüfte Energiemais-Sorten (Siloreife/Teigreife) [t TM/ha] 2006 2007 2008 Anzahl Sorten 33 50 60 Mittelwert 20,8 21,9 24,8 Min 17,2 19,3 15,7 Max 23,8 24,0 30,0 Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 12
Fruchtfolge Bewertung unterschiedlicher Energiepflanzen Bewertungsparameter Mais** Sorghum arten** Sonnenblumen** GPS- Getreide Ackergras Zwischenfrucht* Grünland Stickstoff-Düngebedarf Nachernte/ Herbst-Nmin N-Saldo N-Auswaschung PSM-Austrag Wasserbedarf Humusbilanz Bodenerosion Standortansprüche*** Mittel Mittel Hoch Gering Gering Gering sehr gering Energieertrag/ha*** Hoch Mittel Mittel Mittel Mittel-Hoch gering Mittel Legende: Risiko für den * Als Optimierung des Hauptfruchtanbaus, Ernte optional Hoch ** Optimierung u.a. durch reduzierte Bodenbearbeitung möglich Wasserschutz Mittel *** Weitere Bewertungsparameter Gering Gibt es Alternativen zu Biogasmais? Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 13
Fruchtfolge Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 14
Fruchtfolge 20 TM-Ertrag t/ha 15 10 5 0 Wintergerste Winterroggen Wintertriticale Winterweizen Winterraps Forchheim Bönnigheim Neuenstein Krauchenwies Döggingen Quelle: Landessortenversuche BWL 2007-2008 Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 15
Fruchtfolge Nehring & Vetter TLL, 2007 mögliche ertragssichere Alternative auf trockenen Standorten Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 16
Fruchtfolge a) Anbau von Hauptfrucht-Winterungen vor Zwischenfruchtanbau Hauptfrucht- Winterung Zwischenfrucht ( z.b. Roggen, Triticale, Gerste, Weizen, Rübsen, Raps.) (z.b. Senf, Phacelia, Ölrettich ) Ernteziel: BBCH 75-80 bei > 35% TS nur bei TS > 25% b) Anbau von Hauptfrucht-Sommerungen nach Zwischenfrüchten Zwischenfrucht (z.b. Senf, Phacelia, Ölrettich, Grünroggen ) Ernteziel: als Mulch oder Ernte bei > 25% TS Hauptfrucht Sommerung (z.b. Mais, Sorghum, Sonnenblume ) bei BBCH 83-85 u. ~ 30%TS c) Anbau im Zweikultur- Nutzungssystem Marktfrucht Erstkultur- Winterung oder Zweitkultur (z.b. W-Getreide, Raps/Rübsen, Gemenge) Ernteziel: bei BBCH 75 u. 30% TS Zweitkultur- Sommerung (z.b. Mais, Sorghum, Sobl, S- Getreide...) bei BBCH 75-80 u. 25-30%TS Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt C.von Buttlar, 2009 Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 17
Nitratauswaschungsgefährdung Einfluss der Anbaufrüchte, Sachsen 160 140 120 100 NO 3 -N-Gehalt [kg/ha] Mais Ölfrüchte Wi-Getreide So-Getreide Ackerfutter 107 89 80 60 65 59 49 40 20 0 Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 18 2000 2001 2002 2003 2004 2005 MW 00-05 Quelle: Nitratberichte aus der Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft
Nitratauswaschungsgefährdung Einfluss der Herbstbegrünung, Sachsen 120 NO 3 -N-Gehalte [kg/ha] 100 95 91 80 71 60 40 47 42 40 35 20 0 Schwarzbrache Wintergetreide Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 19 Stoppeln Selbstbegrünung sonst. Neuansaat Zw.-früchte Winterraps mehrj. Kulturen Quelle: Nitratberichte aus der Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft
Nitratauswaschungsgefährdung Einfluss der Herbstbegrünung, Baden-Württemberg 90 Nmin kg/ha 80 70 60 50 40-20 kg/ha 30 20-15 kg/ha 10 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Mittel 2001-2006 sonstiges, unbekannt keine Zwischenfrucht Nichtleguminosen Leguminosen Legum. Gemisch Zfr. abgefahren Zfr. eingearbeitet Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 20 Quelle: SchALVO-Nitratberichte 2001-2006
Nitratauswaschungsgefährdung Einfluss des Bewirtschaftungssystems, Sachsen Quelle: Nitratberichte aus der Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 21
Fruchtfolge Empfehlungen zur Fruchtfolge Weite, standortangepasste Fruchtfolge ertragsunsichere Standorte Ersatz von Sommerungen durch Winterungen verstärkter Einsatz von Grasschnitt als Gärsubstrat Verzicht auf Grünlandumbruch Erhalt von Brache- und Stilllegungsflächen Anlage von Pufferstreifen entlang von Gräben / Gewässern Einsatz reduzierter Bodenbearbeitungstechniken verstärkter Anbau von Zwischenfrüchten (inkl. Untersaaten) Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 22
Bodenbearbeitung Bodenbearbeitung und Gewässerschutz Wesentliche Steuerungsmöglichkeiten: Minimierung der Bodenerosion / -verdichtung Minimierung unproduktiver Mineralisationsschübe Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 23
Nitratauswaschungsgefährdung Einfluss der Bodenbearbeitung, Sachsen 120 100 NO 3 -N-Gehalte [kg/ha] keine BB flache BB Mulchsaat wendende BB Tiefgrubbern 80 70 7275 81 60 48 40 20 0 Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 24 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 MW 98-05 Quelle: Nitratberichte aus der Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft
Einfluss der Bearbeitungshäufigkeit nach der Ernte auf den Nmin- Gehalt Daten: Schnittstelle Boden Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 25
Düngung und Nährstoffbilanzen Düngung und Gewässerschutz Wesentliche Steuerungsmöglichkeiten: Düngeplanung Nährstoffbilanzierung Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 26
Düngung und Nährstoffbilanzen N-Salden 2008 WSG Mannheim Spannweiten decken Optimierungsmöglichkeiten auf Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 27
Düngung und Nährstoffbilanzen N-Salden 2004-2008 WSG Mannheim sinkende Maximalwerte und 90. Perzentile Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 28
Düngung und Nährstoffbilanzen Empfehlungen zur Düngung Optimierte Düngesteuerung auf der Grundlage schlagbezogener Aufzeichnungen Anrechnen des N-Anteils des nichttierischen Wirtschaftsdüngers in die 170 kg N/ha Obergrenze nach DüV In wasserwirtschaftlich empfindlichen Gebieten Begrenzung der organischen N-Düngung auf max. 120 kg/ha. Verzicht auf N-Düngung zur Strohrotte und nach der Ernte der Hauptfrucht bis Januar des Folgejahres N-Nachlieferung aus Ernterückständen und dem Bodenvorrat berücksichtigen Ausrichten der N-Düngung am Ertragsoptimum und Einhalten maximal tolerierbarer N-Überschüsse Ausrichten der auszubringenden Gärrestmengen an den Versorgungsstufen der Böden mit Phosphor oder Kalium Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 29
http://www.ingenieurbuero-feldwisch.de Nachhaltige Landentwicklung Bodenschutz Gewässerschutz Landwirtschaft Dr. Norbert Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 30