Energiepflanzenfruchtfolgen auf sandigen Standorten Dr. G. Ebel und Dr. G. Barthelmes Referat Ackerbau und Grünland - Güterfelde 09.12.2009 0
Gliederung Energiepflanzenanbau Projekt EVA Anbau und Ertragsleistung von Energiepflanzen Fazit und Ausblick 09.12.2009 1
Projekt EVA Entwicklung und Vergleich des Biomassepflanzenanbaus zur Optimierung von standortangepassten Anbausystemen für Energiepflanzen in Fruchtfolgeregimen Förderung: Projektträger: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. EVA 1: 03/2005 01/2009 (FNR: 22002305) EVA 2: 02/2009 01/2012 (FNR: 22013008) 09.12.2009 2
Interessensschwerpunkte Eignung verschiedener Pflanzenarten für für die die Biogaserzeugung und deren Einordnung in in die die Fruchtfolge standortbezogenes Ertragspotenzial (TM-; Methangasertrag) die die ökologische und ökonomische Bewertung Anbauempfehlungen für für die die Roggen-Kartoffel-Region Deutschlands 09.12.2009 3
- Projekt EVA Gesamtkoordination Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena / Dornburg (www.tll.de/vbp) Ökologische Begleitforschung Leibnitz-Zentrum für Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung (ZALF) e.v. (BB) Ackerfutter und Grünland (NS, TH, BB, MV, BY) Mischanbau Mais/Hirse (BY, MV) Faktoreinsatz (TH, BY) Zweikulturen-Nutzungssystem 6 Standorte, Leitung Universität Kassel Fruchtfolgesysteme Thüringen (TH) Mecklenburg-Vorpommern (MV) Sachsen (SN) Bayern (BY) Baden-Württemberg (BW) Brandenburg (BB) Sachsen-Anhalt (ST) Niedersachsen (NS) Silierung und Gärversuche ATB Potsdam (BB) Gärrestdüngung (BY, BW, SN, TH, MV, NS) Vegetationszeitausnutzung (BB) Wasserversorgung (JKI, BW, ZALF) Ökonomische Begleitforschung Universität Gießen 09.12.2009 4
Regionen und Versuchsstandorte EVA-Projekt Raps-C-Weizen-Region Futterbau-Veredlungsregion Standorte Teilprojekt 1 Standorte Teilprojekt 6 Teilprojekte 2-6 Körnermais-Sonnenblumen-Region Roggen-Kartoffel-Region E-Weizen-Region Standort Kreis Bodenart Ackerzahl Niederschlag mm Temperatur o C Ackerfutter-Wintergersten-Region der Vorgebirgslagen Güterfelde Potsdam Mittelmark D/lehmiger Sand 29-33 545 9,1 Grafik: Koordinator TLL Jena 09.12.2009 5
Standardfruchtfolgen für den Energiepflanzenanbau 2005 2009 (Gärsubstrate und Marktfrüchte) FNR-Projekt (FKZ: 22002305) Fruchtfolge 1 2 3 4 5 Anlage 1: 2005 Anlage 2: 2006 Anlage 1: 2006 Anlage 2: 2007 Anlage 1: 2007 Anlage 2: 2008 Sommerroggen / Ölrettich (SZF) Mais Wintertriticale / Sorghum bicolor (SZF) Sudangras- Hybride Grünschnittroggen (WZF) / Mais (ZF) Wintertriticale Grundversuch (GV) Mais Grünschnittroggen (WZF) / Sudangras H(ZF) Wintertriticale / E. Weidelgras (SZF) Sommerroggen / Klee- bzw. Luzernegras Klee- bzw. Luzernegras Klee- bzw. Luzernegras Hafer Wintertriticale Winterraps Anlage 1: 2008 Anlage 2: 2009 Winterroggen Winterroggen Winterroggen Winterroggen Winterroggen zeitversetzt zwei Anlagen 09.12.2009 6
Regionalfruchtfolgen für den Energiepflanzenanbau Standort Güterfelde 2005 2009 FNR-Projekt (FKZ: 22002305) Fruchtfolge 6 7 8 9 Anlage 1: 2005 Anlage 2: 2006 Anlage 1: 2006 Anlage 2: 2007 Anlage 1: 2007 Anlage 2: 2008 Sommerroggen / Senf (SZF) Sonnenblume / Ölrettich (SZF) Topinamburkraut Lupine Erbsen Topinamburkraut Winterroggen / Sorghum bicolor (SZF) Regionalversuch (RV) - Brandenburg Wintertriticale / Sorghum bicolor (SZF) Topinamburkraut und -knolle Artengemisch (Hafer, Erbsen, Leindotter) Winterraps / Buchweizen (SZF/GD) Grünschnitt-roggen (WZF) / Sudangras H(ZF) Anlage 1: 2008 Anlage 2: 2009 Winterroggen Winterroggen Winterroggen Winterroggen 09.12.2009 7
Wie hoch ist das Ertragspotenzial einzelner Pflanzenarten? 09.12.2009 8
Ganzpflanzenertrag der Fruchtarten (Bsp.) innerhalb des Fruchtfolgeversuchs, Güterfelde, 2005-2008 Mais Hauptfrüchte Sorghum (b. x s.) Nutzungsjahre 2005 bis 2007 2005 bis 2007 Ganzpflanzen-TM-Ertrag (Mittel der Jahre) dt/ha % Spanne dt/ha 145 100 85 192 134 92 99 153 Winterroggen 2007 / 2008 88 61 68 108 Wintertriticale 2006 bis 2008 70 48 64 82 Luzernegras 2007 / 2008 106 73 98 114 Kleegras 2006 / 2007 64 44 46 82 Sonnenblumen 2005 / 2006 64 44 55 72 Topinamburkraut 2005 bis 2007 80 55 50 104 09.12.2009 9
Standortvergleich - TM-Erträge von Sorghum (b.xs.) und Mais in Hauptfruchtstellung 300 250 Trockenmasseertrag dt/ha 200 150 100 50 0 Werlte Gülzow Güterfelde Trossin Dornburg Ascha Ettlingen NS MV BB SN TH BY BW Sudangrashybride 2005 Sudangrashybride 2006 Mais 2005 Mais 2006 Mais 2007 Dr. Arlett Nehring, TLL 09.12.2009 10
Haupt- und Zweitfruchtanbau innerhalb des EVA-Fruchtfolgeversuchs; Güterfelde, 2006 und 2007 Ganzpflanzen-Trockenmasseertrag (dt/ha) 250 200 150 100 50 0 Mais Sorghum (s.xb.) "Susu" Sorghum (s.xb.) "Lussi" Grünschnittroggen 2006 2007 2006 2007 ZF-Anbau bisher keine signifikant höheren Mehrerträge gegenüber alleinigen HF-Anbau; ZF-Anbau eher für Standorte mit gesicherter Wasserversorgung (AZ > 40); Sorghum mögliche Ergänzung mit vergleichbarem Ertragsniveau wie Mais in Trockenjahren 09.12.2009 11
Vergleich der Fruchtarten (Mittelwerte), Güterfelde, 2005-2008 Humussaldo nach Vorgaben Cross Compliance und der Annahme einer Gärrestausbringung - Willms (2008); DB = Deckungsbeitrag nach Toews (2009) Hauptfrüchte - Ganzpflanzennutzung errechnete CH 4 -Ausbeute (Nl/ kg ots) % errechnete CH 4 -Ertrag (m³ CH 4 / ha) % Humussaldo kg C/ha DB /ha Mais 297 100 4130 100-132 271 Sorghum (b.xs.) 244 82 2987 72 0 Winterroggen 287 97 2375 57-39 193 Wintertriticale 282 95 1893 46-32 -10 Luzernegras 285 96 2684 65 1093-27 Kleegras 287 97 1660 40 868-144 Sonnenblumen 288 97 1645 40-14 -387 Topinamburkraut 275 93 1978 48-476 09.12.2009 12
Zusammenfassung EVA - Anlage 1, Güterfelde (2005 2008) Fruchtfolgen Summe relativ % 1 Trockenmasseertrag 2005 bis 2008 dt/ha 398 94 421 100 408 97 Methanertrag 2005 bis 2008 m³/ha Summe relativ % 8739 133 2 6547 100 3 9419 144 4 271 64 4986 76 5 314 75 3292 50 6 352 84 6702 102 7 365 87 6720 103 8 354 84 6129 94 9 427 101 8207 Humus-Saldo kg C /ha nach CC mit Ausbringung von Gärresten (2005-2007) Willms 2009 Summe relativ % 4 1 363 100 334 92 1686 464 459 127 Deckungsbeitrag 2005 bis 2008 /ha (nach Toews, 2009) DB Mittel/a relativ % -67 42 21 100-134 29-12 66-11 66 444 122-93 36 499 137-210 21-273 18 125 1015 279-54 46 09.12.2009 13
Zusammenfassung Biomasseertrag - Mais ertragsstärkste Fruchtart aber schlechteste Humusbilanz, - Sorghum kann insbesondere in Trockenjahren Ertragsvorteile gegenüber Mais ausweisen, - Zweitfruchtanbau ist für NO-Deutschland nur eingeschränkt zu empfehlen, - jahresabhängige Ertragsschwankungen bei der Flächenplanung berücksichtigen Fruchtarten wie Winterraps, Sonnenblumen, Topinamburkraut... sind auf Grund erhöhter Schwefel- bzw. Aschegehalte sowie niedriger TM-Gehalte zur Ernte für die Vergärung ungeeigneter 09.12.2009 14
Empfehlungen für die Roggen-Kartoffel-Region kombinierte Fruchtfolgen: - mit Mais, Sorghum, Getreide (Winterroggen) für die Ganzpflanzennutzung - mit Marktfrüchten, Stroh verbleibt auf der Fläche - Integration standortangepasster Ackerfuttermischungen - Gärrestrückführung - Ziel: negative Humusbilanzen verhindern 09.12.2009 15
Warum kombinierte Fruchtfolgen mit Pflanzen für die Gärsubstratbereitstellung und Marktfrüchten? Risikostreuung Unterbrechung von Krankheits- und Schädlingsketten Erosionsschutz (Zwischenfrüchte) - Bodenbedeckung im Winter Humusreproduktion Die Gestaltung von Fruchtfolgen gehört zur guten fachlichen Praxis. Mais als Monokultur ist pflanzenbaulich klar abzulehnen. Die Erfordernis der Einhaltung von Fruchtfolgen sowie das standorttypische Ertragsniveau sind bei der Flächenplanung für die Gärsubstratbereitstellung zu berücksichtigen. 09.12.2009 16
Flächeneinheit je Einheit installierte elektrische Leistung (ha kw/a) eigene Berechnung nach Karpenstein-Machan (2005) Gülle NawaRo Maisertrag-Ernte in dt TM/ha (bei TS 32%) Vorhandene in t FM/Tag in t FM/Tag 80 110 150 180 Großvieheinheiten (GV) 500 Maisertrag-abzüglich 12% Verfahrensverluste in dt FM/ha kw 220 303 413 495 0 GV 0 38 1,26 0,92 0,67 0,56 100 GV 5 37 1,23 0,89 0,65 0,55 200 GV 10 36 1,19 0,87 0,64 0,53 500 GV 25 34 1,13 0,82 0,60 0,50 gültig bei ausschließlicher 1.000 GV 50 29 0,96 0,70 0,51 0,43 Flächenbedarf je Einheit installierte elektrische Leistung (ha kw/a) 0,4 Mais-/Gülle- Fütterung Anlage A 0,5 MW elektr. 200 Anlage B 20 MW elektr. 8.000 0,8 400 16.000 09.12.2009 17
Flächenbedarf in ha Fruchtfolge- Anbauszenario (GS = Gärsubstrat) Anteil Biomassepflanzen in der FF (%) CH 4 -Ertrag im Vergleich zum Mais (%) LFN (ha kw/a) Anlage A 0,5 MW elektr. Anlage B 20 MW elektr. Mais als GS 100 100 0,8 400 16.000 50 % Getreide als MF + 50 % Mais als GS 50 100 1,6 800 32.000 30 % Getreide MF + 40 % Luzernegras (GS)+ 15 % Mais (GS) + 15 % Sorghum (GS) 70 73 31.141 09.12.2009 18 1,6 779 Fruchtfolgegestaltung erfordert einen deutlich höheren Flächenbedarf
Nachdenken über den sinnvollen Einsatz von Biomasse als Gärsubstrat Ziel: Reduktion der CO 2 -Emissionen durch den Einsatz EE d.h., CO 2 -emissionsarme Produktion von Biomasse d.h., aus volkswirtschaftlicher Sicht geringe Transportentfernungen Welche Anlagengrößen und Entfernungen der Ernteflächen sind sinnvoll für eine nachhaltige Bereitstellung von Biomasse? Es besteht die Notwendigkeit der Bedarfsplanung (Anlagenanzahl, -größe, Standorte) aus ökonomischer und nachhaltiger Sicht für Land/Region/Kreis. 09.12.2009 19
Dezentrale Anlagen landwirtschaftlicher Unternehmen ermöglichen am ehesten die Einhaltung von Fruchtfolgen, nachhaltige Kreislaufwirtschaft Gärrestausbringung gegenüber Reststoffverwertung ohne genaue Kenntnis des Herkunftsorts, Risikominimierung Einhaltung der Rechtsvorschriften, regionale Wertschöpfung im landwirtschaftlichen Sektor. 09.12.2009 20
Dank http://www.tll.de/vbp und http://www.mluv.brandenburg.de - dem Bundesministerium für Ernährung, Verbraucherschutz - der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FKZ: 22013008; 22002305) - Herrn Rainer Piontek, Herrn Meik Schmidt 09.12.2009 21