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
bgefr
. Sen
f)
Sonne
nbl.(n
ach a
bgefr
. Sen
f)
Winterr
übse
/Mais
Winterr
übse
/Sonne
nblum
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gen/M
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Rogge
n/Zuc
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Rogge
n/Mais
-SB
Ro-W-E
rbse/M
ais
Ro-W-E
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Ro-W-E
rbse/M
ais-S
B
Ro-Gers
te/Sud
angra
s
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!!
