Maisanbau für die Biogasanlage

Maisanbau für die Biogasanlage Produktionstechnik und Sortenfragen Dr. Joachim Eder Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Freising Weihenstephan Dr. H. Oechsner, M. Mukengele; Institut für Agrartechnik, Universität Hohenheim Dr. W. Schmidt, KWS Saat AG Dr. B. Krützfeldt, Dr. C. Papst, B. Eder; Landesanstalt für Landwirtschaft Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung IPZ4a-J.Eder-1

Arbeitshypothesen: 1.) Die Biogasanlage stellt andere Anforderungen an die Qualität an Maissorten als die Tierernährung. 2.) In der Biogasanlage spielt die Energiedichte des Substrats keine so große Rolle. 3.) Optimale Flächenerträge werden mit massebetonten Maissorten erzielt. 4.) Für die Sortenbewertung und Züchtung wird ein Messverfahren für den Parameter spezifische Gasausbeute benötigt (CH 4 /kg ots). 5.) Spezielle Sorten erfordern eine spezifische Produktionstechnik (Anbauverfahren, Düngung,...) 6.) Fruchtfolgen müssen auf optimale Energieausbeuten optimiert werden. IPZ4a-J.Eder-2

Leistungspotentiale und Sortenqualität Versuchsprogramm: Erfassung von Enteerträgen verschiedener Sortentypen Erfassung von Inhaltsstoffen mit Standardverfahren der Silomaisqualitätsanalytik Ermittlung der Gasmengen nach dem Hohenheimer Biogastest * * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim IPZ4a-J.Eder-3

Untersuchungsparameter Silomais Standardanalytik Ertragsparameter Frischmasse Trockenmasse Trockensubstanz Kolben-TS Kolbenanteil an der Ganzpflanze Kornanteil am Kolben Verdaulichkeitsparameter ELOS (Enzymlösliche org. Substanz) IVDOM (In Vitro-Verdaulichkeit) Inhaltsstoffe andere Bestandteile Stärke Zucker RP Rohprotein Inhaltsstoffe faserige Bestandteile ADF (Acid detergent fibre) NDF (Neutral detergent fibre) RF Rohfaser IPZ4a-J.Eder-4

Sortenversuch Ertragsparameter TM und TS 2002 über Orte 270 45 250 40 230 35 dt/ha 210 190 30 %TS 170 25 150 D D F IxD IxF F F IxD I I I I 250 270 400 400 400 400 400 600 600 600 600 700 20 Gavott KX 2181 Vic Hybride 14 Hybride 45 KX 1393 KX 1391 Hybride 13 KX 1568 Mikado Kismet Doge IPZ4a-J.Eder-5

Sortenversuch Frankendorf 2002 IPZ4a-J.Eder-6

Sortenversuch Ertragsparameter TM und TS 2003 über Orte 270 55 250 50 230 45 dt/ha 210 40 TS % 190 35 170 30 150 D D IxD IxD IxD IxD F F I I IxM IxM 250 400 400 400 400 450 400 600 600 800 800 Gavott KX3191 Hybride13 Hybride12 Hybride15 Hybride16 Vic KX1393 Mikado Hybride59 Hybride89 Hybride90 25 IPZ4a-J.Eder-7

2003: Sortenversuch fremdes Material Unterschiede in der Abreife zwischen adaptierten und nicht adaptierten Hybriden Anfang Oktober IPZ4a-J.Eder-8

Sortenversuch Ertragsparameter TM und TS 2004 über Orte 250 45 240 40 230 dt/ha 220 210 35 30 %TS 200 190 25 180 D D D F F UngarnxF I I I IxD IxD Peru 20 250 280 260 300 230 (WS: ~ 400) 400 600 600 700 Gavott KXA 4171 KXA 4163 Provender Meridien KX2386 Mikado KXA 4566 Doge EX 9940 EX 9857 EX 9878 IPZ4a-J.Eder-9

Sortenunterschiede 2004 IPZ4a-J.Eder-10

Ertrag und TS-Gehalt Bayern 2005 Landessortenversuch Biogas; Mittel aus 7Orten Ertrag dt/ha Gesamttrockenmasse 230 225 220 215 210 205 200 195 DKC6022 PR38H20 Mikado Kursus Taranis Atfields Amanda Franki ES Paroli LG3276 NX1713 Gavott Fangio Taxxoa Arteuil Benicia Amelior Abakus Ornella Secura Rosina 190 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 TS-Gehalt % IPZ4a-J.Eder-11

Qualitätsparameter zur Sortenbewertung Korrelationen agronomische Merkmale Trockensubstanzgehalte, Kolbenanteil Inhaltsstoffe ADF, NDF, Stärke enzymatische Abbaubarkeit ELOS, IVDOM IPZ4a-J.Eder-12

Methanausbeute und TS Ernteterminversuch Ingolstadt 2004 375 Methanausbeute in l / kg ots 370 365 360 355 350 345 340 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 TS-Gesamtpflanze in % IPZ4a-J.Eder-13 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und Kolbenanteil Ernteterminversuch Ingolstadt 2004 375 Methanbildung in l / kg ots 370 365 360 355 350 345 340 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kolbenanteil an der Gesamtpflanze in % IPZ4a-J.Eder-14 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Qualitätsparameter zur Sortenbewertung Korrelationen agronomische Merkmale Trockensubstanzgehalte, Kolbenanteil Inhaltsstoffe ADF, NDF, Stärke enzymatische Abbaubarkeit ELOS, IVDOM IPZ4a-J.Eder-15

Methanausbeute und ADF über Orte 2002 360 355 y = -3,0447x + 416,26 R 2 = 0,6201 350 345 340 335 330 325 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ADF% IPZ4a-J.Eder-16 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und ADF Ernteterminversuch Ingolstadt 2004 CH4 Liter/kg OTS 375 370 365 360 355 350 345 y = -1,0867x + 382,74 R 2 = 0,1419 340 18 20 22 24 26 28 30 ADF % IPZ4a-J.Eder-17 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und Stärkegehalt über Orte 2002 360 355 y = 1,0696x + 311,47 R 2 = 0,4591 350 CH4 NL/kgOTS 345 340 335 330 325 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Stärke% IPZ4a-J.Eder-18 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und Stärkegehalt Ernteterminversuch Ingolstadt 2004 CH4 Liter/kg OTS 375 370 365 360 355 350 345 340 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Stärke % IPZ4a-J.Eder-19 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Qualitätsparameter zur Sortenbewertung Korrelationen agronomische Merkmale Trockensubstanzgehalte, Kolbenanteil Inhaltsstoffe ADF, NDF, Stärke enzymatische Abbaubarkeit ELOS, IVDOM IPZ4a-J.Eder-20

Methanausbeute und ELOS Sortenversuch Freising, Wehnen 2002 360 355 y = 2,2689x + 191,1 R 2 = 0,5925 350 CH4 NL/kgOTS 345 340 335 330 325 60 62 64 66 68 70 72 74 ELOS% IPZ4a-J.Eder-21 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und IVDOM Sortenversuch Freising, Wehnen 2002 360 355 y = 5,1888x - 27,785 R 2 = 0,6419 350 CH4 NL/kgOTS 345 340 335 330 325 68 69 70 71 72 73 74 IVDOM% IPZ4a-J.Eder-22 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und IVDOM Methanausbeute in l / kg ots 370 360 350 340 330 320 310 y = 2,3302x + 176,45 R 2 = 0,3153 Ernteterminversuch Freising 2003 Saat April Saat Mai 300 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 IVDOM in % IPZ4a-J.Eder-23 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und IVDOM Ernteterminversuch Ingolstadt 2004 Methanausbeute in l / kg ots 375 y = 1,4358x + 253,91 370 R 2 = 0,2932 365 360 355 350 345 340 65 67 69 71 73 75 77 79 IVDOM in % IPZ4a-J.Eder-24 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und IVDOM Ernteterminversuch Karlshof 2004 Methanausbeute in l / kg ots 390 380 y = 3,3735x + 100,54 R 2 = 0,2499 370 360 350 340 Doge Ernte 1 330 KX 2385 Ernte 1 Doge Ernte 2 320 310 KXA 4171 Ernte 1 Provender Ernte 1 300 65 67 69 71 73 75 77 79 IVDOM in % IPZ4a-J.Eder-25 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Qualitätsparameter zur Sortenbewertung Fazit: Am besten geeignet für eine Qualitätsbewertung von Maissorten erscheinen die Verdaulichkeitsparameter, hier vor allem der Wert der Invitro-Verdaulichkeit nach Tilley und Terry. Hier ergibt sich ein linearer Zusammenhang. Die Korrelationskoeffizienten werden aber oft durch einige Proben mit sehr niedrigen Gasausbeuten reduziert. Aus den Ergebnissen des Jahres 2002 lässt sich eine vorläufige Schätzformel von CH 4 l/kg ots (Hohenheimer Biogastest) = IVDOM *5,19 27,8 ableiten. IPZ4a-J.Eder-26

Die Gaserträge pro Flächeneinheit bei verschiedenen Mais - Qualitäten (berechnete Werte) IVDOM CH4/kg ots CH4 m3/ha bei Erträgen von 200-300 dttm/ha % l/kg ots 200 220 240 260 280 300 70 336,2 6724 7396 8069 8741 9414 10086 72 346,6 6932 7625 8318 9012 9705 10398 74 357 7140 7854 8568 9282 9996 10710 76 367,4 7348 8083 8818 9552 10287 11022 78 377,8 7556 8312 9067 9823 10578 11334 80 388,2 7764 8540 9317 10093 10870 11646 IPZ4a-J.Eder-27

Fazit: Qualitätsparameter zur Sortenbewertung Mit fast allen für den Bereich Tierernährung wichtigen Inhaltsstoffen ergeben sich signifikante Korrelationen mit der Gasbildung. Am besten geeignet für eine Qualitätsbewertung erscheinen die Verdaulichkeitsparameter, hier vor allem der Wert der In-vitro-Verdaulichkeit nach Tilley und Terry. Hier ergibt sich ein linearer Zusammenhang. Die Korrelationskoeffizienten werden aber oft durch einige Proben mit sehr niedrigen Gasausbeuten reduziert. Aus den Ergebnissen des Jahres 2002 lässt sich eine vorläufige Schätzformel von CH 4 l/kg ots (Hohenheimer Biogastest) = IVDOM *5,19 27,8 ableiten. Maisanbau für die Biogasanlage erfordert Sorten mit hohen Massenerträgen, die aber bestimmte Qualitätsstandards erfüllen müssen. IPZ4a-J.Eder-28

Optimale Erntetermine IPZ4a-J.Eder-29

Trockenmasseerträge in t/ha Trockenmasseerträge Ernteterminversuch Karlshof 2004 KXA4171 Vitalina KX 2385 20 18 FAO 280 FAO 280 FAO 400 16 14 12 10 8 6 4 2 0 27.08. 14.09. 06.10. 22.10. 10.11. 27.08. 14.09. 06.10. 22.10. 10.11. 27.08. 14.09. 06.10. 22.10. 10.11. TS% 20 29 32 34 35 20 25 32 32 36 20 26 29 31 34 Stä% 1 22 35 33 35 2 20 29 28 34 2 16 30 34 38 IVDOM 69 77 77 77 74 72 76 76 77 73 74 77 78 77 76 IPZ4a-J.Eder-30 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Methanausbeute und Erntetermin Ernteterminversuch Karlshof 2004 Methanausbeute in l / kg ots 380 370 360 350 340 330 320 310 300 KXA4171 Vitalina FAO 280 FAO 280 * * * KX 2385 FAO 400 27.08. 14.09. 06.10. 22.10. 10.11. 27.08. 14.09. 06.10. 22.10. 10.11. 27.08. 14.09. 06.10. 22.10. 10.11. TS% 20 29 32 34 35 20 25 32 32 36 20 26 29 31 34 Stä% 1 22 35 33 35 2 20 29 28 34 2 16 30 34 38 IVDOM 69 77 77 77 74 72 76 76 77 73 74 77 78 77 76 IPZ4a-J.Eder-31 * Gasanalytik: M. Mukengele, H. Oechsner, Landesanstalt für Landtechnik, Universität Hohenheim

Optimaler Erntetermin Fazit: Bei Sorten aus einem adaptierten Reifebereich erscheint ein Erntetermin im Bereich von 30% TS der Gesamtpflanze als optimal. Sorten mit späterer Reife liefern nur dann gute Gaswerte wenn ein Minimum an Stärke vorhanden ist (15%?). Aussagen zum optimalen Erntezeitpunkt in Bezug auf TS- Werte sind bei spätreiferen Sorten auf der Basis der derzeitigen Daten noch nicht möglich. IPZ4a-J.Eder-32

2004: Karlshof Erntetermine IPZ4a-J.Eder-33

Bestandesdichte IPZ4a-J.Eder-34

Bestandesdichte Ertragsparameter 2004 über Orte 250,0 41,0 TM dt/ha 240,0 230,0 220,0 210,0 200,0 190,0 180,0 55 dt 14 % 43 dt 13,5 dt 34 dt 39,0 37,0 35,0 33,0 31,0 29,0 TS % 170,0 27,0 160,0 25,0 150,0 6 8 10 12 14 6 8 10 12 14 6 8 10 12 14 6 8 10 12 14 Gavott (FAO 250) KX 2386 (FAO 400) Mikado (FAO 600) KXA 4566 (FAO 600) 23,0 IPZ4a-J.Eder-35

03/04: Saattermine und Zwischenfrüchte IPZ4a-J.Eder-36

Zwischenfruchtversuche Gavott ohne Bewässerung 300 Saat Mais: 26.04. Ernte-TS Mais: 42,5 % Saat Mais: 18.05. Ernte-TS Mais: 39,3 % TM Erträge in dt/ha 250 200 150 100 50 0 202.5 0 176.2 22.9 203.1 0 166.9 57.4 175.9 34.8 167.5 0 133.3 72.9 158.0 24.4 125.9 102.4 146.7 76.1 Nullparzelle W. Weidelgras Wintererbsen Winterroggen Nullparzelle W. Weidelgras Wintererbsen Winterroggen Vorfrucht 2003-2004 / Mais 2004 IPZ4a-J.Eder-37

Danksagung Projektmitarbeiter Dr. H. Oechsner, M.Mukengele; Institut für Agrartechnik, Universität Hohenheim Dr. W. Schmidt, KWS Saat AG Dr. B. Krützfeldt, Dr. C. Papst, B. Eder; Landesanstalt für Landwirtschaft Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung LK Weser-Ems Fa. John Deere & Co NIRS-Labor Team der LfL IPZ4a-J.Eder-38