Fachgebiet Grünlandwissenschaft und Nachwachsende RohstoffeFachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau

Rüdiger Graß

Biomasseanbau –Auswirkungen auf Umwelt- und Naturschutz:

Chancen und/oder Risiken?

Gründe für den Einsatz regenerativer Energien

Umweltbelastung - Klimawandel

Endlichkeit fossiler RessourcenEnergie aus Krisenregionen

Derzeit werden ca. 80 % der NAWARO-Flächen für die

Biogasproduktion mit Mais bestellt (ca. 150.000 ha)!

Bei Ausschöpfung des Potenzials (2-3Mio ha Energie-

Pflanzenanbau) und Beibehaltung der Fixierung auf den

Mais würden auf deutlich mehr als 1/3 der

Ackerfläche Mais angebaut werden (Futter und NAWARO).

Umweltwirkung - Nachhaltigkeit??

Auswirkungen von Maisanbau in Monokultur bzw. engen

Fruchtfolgen:

• Bodenerosion

• Nitratauswaschung

• Zunahme von Krankheiten und Schädlingen

• vermehrter Pestizideinsatz

• Einsatz von Gentechnik!?

ökonomische Risiken bei Fixierung auf Mais

Foto: LWK Niedersachsen

Auswirkungen auf die Gärbiologie bei Mono-Maisvergärung

Verfügbarkeit und Bedarf an Nährstoffen und Spurenelementen bei der Vergärung

nach Langhans, zitiert bei Franke 2006

„Agrarlandschaften“ - Übersicht Ackerlandschaft bei Grandenborn. Foto: Haaß, 2005

Offenlandschaft nördlich von Renda mit Baumhecke und angrenzender Ackernutzung. Foto: Haaß, 2005

Ausgangslage

uneffektiv – kaum BiotopverbundEinzelflächenlage (Insellage)ausgeräumte Landschaften wenig Naturschutz in der Fläche

Interessenkonflikt Landwirtschaft und Naturschutz

Probleme – ökologische Ausgleichsflächen:Pflege und BewirtschaftungVerwertung der AufwüchseAuflagen der Nutzung

Ausgangslage

Probleme der Landwirtschaft (nicht nur) in Mittelgebirgsregionen:

• Rückgang der Viehhaltung (Milchpreis)

• schwierige Erhaltung wertvoller Vegetationen

• fehlende Einkommensquellen und Perspektiven

• zunehmender Flächenverbrauch außerhalb der Landwirtschaft

Ausgangslage

Probleme der Gesellschaft:

• teuere und aufwändige Ausgleichsregelung

• Veränderung der Landschaft (Sukzession)

• Veränderung der Landschaft bei

einseitigem Energiepflanzenanbau

• Auswirkung auf Tourismus

• fehlende Wertschöpfung in ländlichen Regionen

• steigende Energiepreise - Klimawandel

Herausforderungen

• ökonomisch rentabler Energiepflanzenbau

• ökologisch verträglich (Artenvielfalt, Bodenschutz,Grundwasserschutz, Nährstoffkreisläufe, usw.)

• ökologisch wertvolle Flächen vernetzen und nutzen

• Verbindung Naturschutz und Landwirtschaft?!

• Einkommensperspektiven für Landwirtschaft -

regionale Wertschöpfung

Randstreifenkonzept zur Biotopvernetzung durch Energiepflanzenanbau

(Randstreifen, späte Mahd 1x jährlich, August, September)

Randstreifen, Mahd 2x jährlich, Juni, August/September,

Ackerschonstreifen: 2-Kulturennutzung, niedrigwüchsig

Zweikulturnutzungssystem

Waldrand oder ökol. Schutzflächen

Das Zweikulturnutzungssystem

• kombinierter Anbau von einer Winter- und einer Sommerkultur im Laufe eines Jahres

• Ernte vor der Vollreife

0

2

4

6

8

10

12

14

März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt.

t/TM/ha

Getreide W.Erbsen Raps u.a. Mais

Sonnenblumen Zuckerhirse Hanf u.a.

Milchreife Vollreife

Verlauf der Trockenmasseentwicklung verschiedener Energiepflanzen

Erstkulturen

WeizenRoggenTriticaleWinterhaferRapsRübsenWeidelgras u.a.WintererbsenInkarnatkleeWinterwicken

Zweitkulturen

MaisSonnenblumenZuckerhirseSudangrasHanfSenfPhaceliaÖlrettichWickenErbsen

Pflanzen für das Zweikulturnutzungssystem

Das Zweikulturnutzungssystem

• kombinierter Anbau von einer Winter- und einer Sommerkultur im Laufe eines Jahres

• Ernte vor der Vollreife

• Konservierung als Silage - „Feuchtgutlinie“

• reduzierte Bodenbearbeitung zur Zweitkultur

• Tolerierung von Wildpflanzen (mechanische Regulierung)

• Erhöhung der Arten- und Sortenvielfalt

Erstkultur Roggen und Wintererbsen

Erstkultur Raps (mit Mohn)

Erstkultur Getreidemischung

Zweitkultur Mais und Sonnenblumen

Zweitkultur Energiemais

Zweitkultur„Energie“ –Sonnenblumen

Zweitkultur Topinambur

Direktsaat von Mais

Gesamterträge von zwei Kulturen (2004)

0

50

100

150

200

250

300

W-Wick

e/Han

fWE/M

ais-SB

WE-Ro/M

aisPerk

o/SB

Raps/S

orghu

m

WW/Pha

c.-Senf

WW-Tr-W

R/Gras

WR/Mais

-SB

dt T

M/h

a

ZweitkulturErstkultur

Gesamterträge von zwei Kulturen

0

5

10

15

20

25

30

Mais (n

ach a

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f)

Sonne

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B

Ro-Gers

te/Sud

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Ro-Gers

te/Mais

-SB-A

maranth

t TM

/ha

ZweitkulturErstkultur

2006

Voraussetzung: ausreichende Wasserversorgung!!

Methangehalte verschiedener Pflanzen der Zweikulturnutzung

0

100

200

300

400

500

Mais

Raps

Rogge

nSon

nenb

lume

Topina

mbur

Tritica

leW-W

eizen

W-Erbs

eNl

CH4

/kg

oTM

Methanerträge je ha verschiedener Kombinationen der Zwei-kulturnutzung im Vergleich zu Mais

0102030405060708090

100

WE/M

ais-S

BRo/M

aisRap

s/SB

WW

-Trit/

Topin

Mais

in T

ause

ndm

3 CH 4

/ha

Zweitkultur

Erstkultur

Biomasse von NaturschutzflächenErträge und Methangehalte

Ertrag Methan (kalkul.)l/kg oTM

P1 = Fuchsschwanz-Flutrasen: 8,3 t/a 308P2 = Glatthaferwiese: 8,0 t/a 308P3 = Sukzessionsfläche 5,1 t/a 297P4 = Glatthaferwiese 6,4 t/a 295P5 = Glatthaferwiese 3,3 t/a 226P7 = Sukzessionswiese 4,0 t/a 226

Fruchtfolgekonzept für Zweikulturnutzungsflächen

Jahr1 2 3 4

Saat/Ernte

Sep/Ende Mai

Mai/ Okt

Okt/Juni Juni/Aug Aug/Juni Juni/Okt Okt/Juni Juni/Sep

Kulturen WE/Ro Mais Tritic/W-Hafer

Phac. Raps Mais-SB WW/Tritic

Senf

Abkürzungen: WE/Ro: Wintererbsen-Roggen-GemengeTritic: TriticaleW-Hafer: WinterhaferMais-SB: Mais-Sonnenblumen-GemengeWW: WinterweizenPhac.: Phacelia

Mosaikstruktur

Wohlfahrtswirkungen des Zweikulturnutzungssystems

Wohlfahrtswirkungen

Systemvarianten

Standard Sorten (Zwei- kulturnutzung)

Intercropping mit Wild- pflanzen

max. Intercropping

CO2 - neutrale Energie

pestizidfreier Anbau

Biodiversität

Reduzierung von Nährstoffausträgen

Bodenschutz

naturnahere Biotope

Randstreifenkonzept zur Biotopvernetzung durch Energiepflanzenanbau

(Randstreifen, späte Mahd 1x jährlich, August, September)

Randstreifen, Mahd 2x jährlich, Juni, August/September,

Ackerschonstreifen: 2-Kulturennutzung, niedrigwüchsig

Zweikulturnutzungssystem

Waldrand oder ökol. Schutzflächen

Varianten für Ackerschonstreifen

• ZKN: Weizen-Triticale-Roggen/Senf• Landsberger Gemenge (mehrschnittig)• Grasstreifen (mehrschnittig)• autochthone Arten ?!

verringerte Saatstärken, angepasste Erntetermine,keine Pestizide, reduzierte Düngung

Perspektive: AlternativeNutzungsverfahren

Perspektive: Erhalt und Nutzung der Landschaft

Biomasse von NaturschutzflächenErträge und Methangehalte

Ertrag Methan (kalkul.)l/kg oTM

P1 = Fuchsschwanz-Flutrasen: 8,3 t/a 308P2 = Glatthaferwiese: 8,0 t/a 308P3 = Sukzessionsfläche 5,1 t/a 297P4 = Glatthaferwiese 6,4 t/a 295P5 = Glatthaferwiese 3,3 t/a 226P7 = Sukzessionswiese 4,0 t/a 226

mechanische Entwässerung

Presssaft Pressgut

BHKW

Dünger

WärmeStrom

Fermentation

Biogas CH4

Stroh

Vielfalt der Pflanzenarten

Silage

Roggen

0

0,5

1

1,5

2

N P K Ca Mg Na Cl

Geh

alte

in %

TS

frischgepreßt

Trocknung

Brennstoff

Verkauf

„ZentraleVergasung“

Fischer-Tropsch-Synthese

BTL(Sunfuel)

Vergasung

Pelletierung

Biomasse= CO2- neutrale Energie

• kombinierbar mit Zielsetzungen des Naturschutzes• ertragreicher und ökologischer Energiepflanzenanbau• Notwendigkeit innovativer Anbausysteme• Nutzung von Grenzertragstandorten• Notwendigkeit innovativer Konversionstechnik• noch viel Arbeit!!