Einjährige und mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich

Landvolkbildung Thüringen e. V.: Agrarpolitisches
Forum und Pflanzenschutztage 27.-31.01.2014,
31.01.2014 in Pfiffelbach
.
Dr. agr. Lothar Boese
Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (LLFG)
Sachsen-Anhalt, Zentrum für Acker- und Pflanzenbau Bernburg
Einjährige und mehrjährige
Energiepflanzen im Vergleich
2013: 2,40 Mio. ha = 20 % der Ackerfläche
(dar. 18 % für Energiepflanzen)
(2010: 2,15 Mio. ha = 17 % der Ackerfläche)
= 12 %
= 88 %
Einjährige
Kulturen
Einjährige Energiepflanzen im Vergleich
Feldversuche 2008…2013 an den
Standorten Bernburg und Iden
- Bernburg: Löß-Schwarzerde, 469 mm mittl. JNS (1961-1991)
- Iden
: lehmiger Sand, 512 mm mittl. JNS
(1961-1991)
A: Art
B: Sorte
1: Wintergerste
- je Art fünf Sorten
2: Winterroggen
- Sortenwechsel nach je zwei Jahren
3: Wintertriticale
4: Winterweizen
Ernte:
5: Silomais
jeweils späte Milchreife
6: Sorghumhirse
bis frühe Teigreife
Prüfmerkmale:
Gesamttrockenmasseertrag (dt/ha)
Methanausbeute (l/kg oTS)
Methanertrag (m³/ha)
Ganzpflanze für Biogas, Mittel 2008-13
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
300
250
200
150
Bernburg (Lö)
215
196
192
187
Iden (lS)
175
175
150
164
139
100
50
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
138
120
112
- April und Mai sehr trocken und warm
- Juni und Juli sehr feucht
- April trocken, Mai feucht
- Juni und August sehr trocken
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2013
300
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
W-Gerste
W-Roggen
W-Triticale
W-Weizen
Mais
Hirse
250
202
200
150
100
50
0
208
198
174
135
- spätes Frühjahr, April warm/trocken, Mai feucht
- Sommer wechselnd, teils Hitze
213
Ganzpflanze für Biogas, Mittel 2008-13
Gesamttrockenmasse (% zu Mais)
120
100
80
100
Bernburg (Lö)
91
89
87
100
81
70
94
Iden (lS)
79
60
40
20
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
79
69
64
Methanausbeuten
und potenzielle
Methanerträge
Schätzung der Biogas- bzw. Methanausbeute
anhand der Inhaltstoffgehalte nach Weender FuttermittelAnalyse und der Verdaulichkeiten nach DLG-Futterwerttabellen nach BASERGA (SCHATTAUER und WEILAND 2006)
Weender Analyse
Rohasche (RA)
Rohprotein (RP)
Rohfett (RL)
Rohfaser (RF)
N-freie Extraktstoffe (NfE)
Ganzpflanze für Biogas,
350
Methanausbeute (l/kg oTS, n. BASERGA)
W-Gerste
300
200
150
100
50
0
W-Roggen
271
253
250
Mittel Bernburg + Iden, 2008-11
W-Triticale
272
W-Weizen
261
Mais
290
Hirse
248
Methanausbeuten von Energiepflanzen nach verschiedenen Methoden
(Bernburg 2010)
Methanausbeute (l/kg oTS)
450
W-Gerste
W-Roggen
W-Triticale
W-Weizen
400
Mais
350
300
250
200
150
BASERGA
Labortest
100
50
0
(je Art fünf Sorten)
WEISSBACH
Hirse
Methanausbeuten von Energiepflanzen nach verschiedenen Methoden
(Bernburg 2011)
Methanausbeute (l/kg oTS)
450
W-Gerste W-Roggen W-Triticale
W-Weizen
400
Mais
350
300
250
200
150
BASERGA
Labortest
WEISSBACH
100
50
0
(je Art fünf Sorten)
Hirse
Standard-Methanausbeuten nach KTBL
Substrat
Maissilage
Sorghumhirsesilage
Getreideganzpflanzensilage
Zuckerrübe
Rübenblatt
Methanausbeute
(lN/kg oTS, gerundet)
340
310
320
360
310
Quelle:
Energiepflanzen − Daten für die Planung des Energiepflanzenbaus
(KTBL-Datensammlung), 2. Auflage, Darmstadt 2012
Ganzpflanze für Biogas, Mittel 2008-13
Methanertrag (m³/ha)
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1)
Iden (lS)
Bernburg (Lö)
6970
5820
5630
5550
5710
5180
4420
4770
4260
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
1)
4190
3650
3390
Methanausbeuten
nach Standardwerten
Ganzpflanze für Biogas, Mittel 2008-13
Methanertrag je Hektar (% zu Mais)
120
100
80
60
100
Bernburg (Lö)
84
81
80
Iden (lS)
100
84
74
1)
75
73
63
64
59
40
20
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
1)
Methanausbeuten
nach Standardwerten
Welche Sorten?
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2008
300
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
250
W-Weizen
W-Roggen
W-Triticale
200
Mais
W-Gerste
150
Sorghumhirse
100
50
0
100
200
300
Bestandeshöhe (cm)
400
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2008
300
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
W-Triticale
250
W-Roggen
200
,
150
100
300
W-Weizen
W-Gerste
400
500
600
700
Ährenzahl / m²
800
900
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2010
6000
Methanertrag (m³/ha)
5000
4000
Mais
Sorghumhirse
W-Triticale
,
W-Gerste
W-Roggen
W-Weizen
3000
(je Fruchtart 5 Sorten)
2000
220
240
260
280
Methanausbeute (l/kg oTS)
300
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2010
6000
Methanertrag (m³/ha)
Mais
Sorghumhirse
5000
W-Roggen
4000
,
W-Weizen
3000
W-Triticale
W-Gerste
(je Fruchtart 5 Sorten)
2000
100
150
200
250
Gesamttrockenmasseertrag (dt/ha)
300
Wintergerste
250
200
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
2010-11
Bernburg (Lö)
2012-13
Iden (lS)
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
150
100
50
0
Highlight, Zzoom (Hyb.) /
Hobbit, KWS Tenor
Winterroggen
250
200
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
2010-11
Bernburg (Lö)
2012-13
Iden (lS)
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
150
100
50
0
Palazzo, Brasetto, KWS Magnifico
Wintertriticale
300
250
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
2010-11
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
2012-13
Bernburg (Lö)
200
150
100
50
0
Massimo, Cosinus, Tulus
Iden (lS)
Winterweizen
250
200
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
2012-13
2010-11
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
150
100
50
0
Hybred (Hyb.), Boomer (A), Hermann (C), JB Asano (A)
Mais
300
250
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
Bernburg (Lö)
2010-11
Iden (lS)
Bernburg (Lö)
2012-13
Iden (lS)
200
150
100
50
0
S 260: Ingrid,
Busti CS, LG 3216
S 290: Palmer
Sorghumhirse
350
300
250
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
2012-13
2010-11
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
Bernburg (Lö)
Iden (lS)
200
150
100
50
0
Typ bicolor
: Herkules, KWS Zerberus, KWS Tarzan
Typ sudanense: Lussi, KWS Sole
Rübe als
Energiepflanze
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2012
350
Gesamttrockenmasse Zuckerrübe (dt/ha)
Rübenkörper
Kopf + Blatt
Rübe gesamt
300
276
250
212
200
150
100
65
50
0
Ganzpflanze für Biogas, Bernburg 2013
350
Gesamttrockenmasse Zuckerrübe (dt/ha)
Rübenkörper
Kopf + Blatt
Rübe gesamt
300
254
250
206
200
150
100
50
0
48
Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg 2012-13
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
250
200
150
225
214
199
197
209
181
144
100
57
50
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg 2012-13
Gesamttrockenmasse (% zu Mais)
120
105
100
80
100
93
92
98
85
67
60
40
27
20
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
Methanausbeuten und Aschegehalte
Substrat
Methanausbeute
(lN/kg oTS,
gerundet)
Aschegehalt
(% in TM)
Mais
340
~4
Sorghumhirse
310
~6
Getreideganzpflanze
320
~5
Zuckerrübe
360
~2
Rübenblatt
310
~ 20
Quellen:
Methanausbeuten: Energiepflanzen − Daten für die Planung des Energiepflanzenbaus
(KTBL-Datensammlung), 2. Auflage, Darmstadt 2012
Aschegehalte
: eigene Daten
Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg 2012-13
Methanertrag (m³/ha)
8000
7000
6000
5000
6500
7380
6940
5940
5920
5340
4270
4000
3000
2000
1210
1000
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
Ganzpflanze für Biogas, Mittel Bernburg 2012-13
Methanertrag (% zu Mais)
120
100
80
60
94
106
100
86
85
77
62
40
17
20
0
(je Art Mittel aus fünf Sorten)
Zwischenfazit
Sechs Jahre Feldversuche mit vier Wintergetreidearten, Mais und
Sorghumhirse mit je fünf Sorten an den Standorten Bernburg
(Schwarzerde) und Iden (anlehmiger Sand) brachten folgende
Ergebnisse:
1. Im Sortenmittel über alle Jahre erzielte am Standort Bernburg Mais mit
215 dt/ha den höchsten Gesamttrockenmasseertrag. Relativ zum Mais
folgen Triticale mit 91 %, Sorghumhirse mit 89, Roggen mit 87 und
Weizen mit 81 %. Gerste fällt mit 70 % im Ertrag deutlich ab.
2.
Am Standort Iden ergibt sich bei einem deutlich niedrigeren Ertragsniveau im sechsjährigen Mittel eine ähnliche Rangfolge. Jedoch liegt
Hirse mit relativ 94 % zu Mais vor Roggen und Triticale (mit je 79 %),
Weizen (69 %) und Gerste (64 %).
3. In den Einzeljahren ist die Rangfolge der Kulturen je nach Witterungsverlauf sehr unterschiedlich.
4. Die Ertragsunterschiede zwischen den Sorten einer Art sind oft
größer als die Differenzen der Artenmittel.
Zwischenfazit (2)
5. Bezüglich der nach verschiedenen Methoden bestimmten bzw.
geschätzten Methanausbeuten erreicht Mais die höchsten und
Sorghumhirse die geringsten Werte. Die Getreidearten nehmen eine
Mittelstellung ein.
6. Durch die Vorzüglichkeit des Maises bezüglich der Methanausbeute
vergrößert sich die Spreizung der Kulturen im Merkmal Methanertrag
je Hektar. Gerste als schlechteste Kultur erzielt nur 63 % (Bernburg)
bzw. 59 % (Iden) im Vergleich zu Mais mit etwa 7000 bzw. 5700 m³/ha.
7. Der Methanertrag je Hektar ließ sich korrelativ deutlich stärker auf den
Trockenmasseertrag zurückführen als auf die Methanausbeute. Für
die Arten- und Sortenwahl hat deshalb der Trockenmasseertrag
deutlich größere Bedeutung als die Methanausbeute. Bestandeshöhe
bzw. Bestandesdichte und Trockenmasseertrag der Sorten einer Art
waren selten miteinander korreliert. Eine Sortenwahl nach diesen
Kriterien scheint deshalb wenig erfolgversprechend.
Zwischenfazit (3)
7. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wintergetreidearten, vor allem
Triticale und Hybridroggen, daneben auch Sorghumhirsen, interessante und wichtige Ergänzungen zum Mais als Biogassubstrat
darstellen. Im Interesse des Risikoausgleichs sollte der Anteil
dieser Arten in der Biogasfruchtfolge nicht zu gering gewählt
werden.
8.
Zuckerrübe als Biogaspflanze (zweijährige Ergebnisse vom
Standort Bernburg) ist ähnlich dem Mais eine Fruchtart mit hohem
Ertrags- und Methangasbildungspotenzial.
Mehrjährige
Kulturen
Energiepflanzenpark Bernburg der LLFG
Standort Bernburg (Saale):
östliches Harzvorland, Südrand der Magdeburger Börde
469 mm NS, 9,1 °C, Löss-Schwarzerde (6 dm)
Lösslehm (bis 13 dm), BWZ um 90, pH 7,0…7,4
200 mm nFK (1 m)
Durchwachsene Silphie
Silphium perfoliatum L.
(Kompass-, Becherpflanze)
- ausdauernder Korbblütler
- Ursprung Nordamerika
- 1,80…2,50 m hoch
- 3…5 Stängel/Pflanze
- Aussaat/Pflanzung ab Mitte April
- 8 kf. Samen bzw. 4 Pflanzen/m²
- Ernte im September bei 25…30 % TS
- Erträge bis >20 dt/ha TM (Praxis)
- dem Mais z. T. ebenbürtig
- Nutzungsdauer >10 Jahre
2013 bundesweit
ca. 400 ha
Sandmalve (Sida)
- Sida hermaphrodita L.
(Riesenmalve)
>
- Herkunft Nordamerika
- 1955 in Polen eingeführt
- 3…4 m hoch, winterhart
- Erträge bis 20 dt/ha TM
- Nutzung bis 20 Jahre
- in Polen Anbau auf
> 200 ha
- seit 2011 pilliertes
Saatgut verfügbar
Energieampfer („Rumex Schavnat“)
(Rumex spec.)
in der Ukraine gezüchtet
(Kreuzung aus Ampfer und Spinat)
früher Austrieb, Ernte im Mai
Wuchshöhe bis 2,50 m
absolut winterhart
bei ausreichend Niederschlag bis
drei Schnitte im Jahr und insgesamt
160 dt/ha TM (Literatur)
Staudenknöterich
Igniscum®
- Zuchtform des SachalinStaudenknöterich
(Fallopia sachalinensis)
- Heimat Ostasien
- bis 4 m hoch
- Ausläufer treibend
- Erträge bis über 200 dt/ha TM
- Vermehrung über Rhizome
- Probleme:
- invasiv
- Rodung schwierig
Rutenhirse („Switchgrass“)
- Panicum virgatum L.
- Ursprung Nordamerika
- in Europa Zierpflanze
- bis 2,7 m hoch
- winterhart, ausdauernd
- Saat möglich
- Nutzungsdauer >10 Jahre
Verbrennungsversuche an der LLFG
- gute heiztechnische Eigenschaften
- geringe K- und Cl-Gehalte, keine Verschlackung
- wenig Staub im Abgas (weniger als Stroh)
- Brennwert 18.500 J/g TM (Stroh 17.500, Holz 19.500)
Blaustängelgras („Big Bluestem“)
Andropogon gerardii
- Ursprung Nordamerika
- 1…3 m hoch
Bernburg 2008-13: Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
Jahr
Durchwachsene
Silphie
Sandmalve
2008
173
116
86
2009
141
134
60
155
178
2010
145
85
53
178
202
105
2011
175
--- 1)
Neusaat 2)
146
196
102
2012
194
171
59
161
193
161
2013
147
118
56 3)
188
138
Mittel
162
125
63
180
126
Energie- Staudenampfer knöterich
Igniscum
Rutenhirse
Blaustängelgras
123
160
1) reduzierte Bestandesdichte wegen Krankheit 3) Summe zweier Schnitte
2) nach Umbruch wegen Krankheit
Bernburg 2008-13: Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich
Methanausbeute (l/kg oTM)
Jahr
Durchwachsene
Silphie
Sandmalve
2008
378
120
489
2009
286
211
257
135
232
2010
228
235
317
163
212
285
2011
213
231
Neusaat 1)
133
226
213
2012
218
189
288
126
226
238
2013
175
174
252/334 2)
196
206
Mittel
250
193
323
203
236
Energie- Staudenampfer knöterich
Igniscum
1) nach Umbruch wegen Krankheit
Rutenhirse
Blaustängelgras
124
139
2) 1. / 2. Schnitt
Bernburg 2008-13: Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich
Methanertrag (m³/ha)
Jahr
Durchwachsene
Silphie
Sandmalve
2008
5860
1320
3910
2009
3520
2660
1440
1970
3830
2010
2940
1860
1580
2770
4010
2820
2011
3300
Neusaat 2)
1780
4090
2020
2012
3680
3000
1560
1880
3960
3550
2013
2310
1930
1420 3)
3470
2680
Mittel
3600
2150 1980
3460
2770
--- 1)
Energie- Staudenampfer knöterich
Igniscum
Rutenhirse
Blaustängelgras
1440
2100
1) reduzierte Bestandesdichte wegen Krankheit 3) Summe zwei Schnitte
2) nach Umbruch wegen Krankheit
Miscanthus
(„Chinaschilf“, „Elefantengras“)
M. sinensis
M. sacchariflorus
Miscanthus x giganteus = natürlicher Bastard
www.miscanthus.de
ab 1960er Jahre
als Energiepflanze
zur Verbrennung
in Dänemark
Miscanthus am Standort Bernburg 1998...2012
250
Gesamttrockenmasse (dt/ha)
200
150
100
50
0
98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Daten: HS Anhalt
Jahr
Triarrhena
(Triarrhena lutarioriparia)
Ziergras aus China
dort zur Papierproduktion
verwendet
bis 6 m hoch, sehr frosthart
Standort Bernburg:
Pflanzung 2010
Aufwuchs 2011: 59 dt/ha TM
Aufwuchs 2012: 74 dt/ha TM
Riesenweizengras „Szarvasi-1“
Thinopyrum ponticum Hybr. (Pontische Quecke)
Ursprung Südosteuropa, Kleinasien
hohe Trockentoleranz, sehr frostbeständig
Wuchshöhen bis 2,5 m
Standort Bernburg:
Aussaat Frühjahr 2011
Aufwuchs 2011: 101 dt/ha TM (87 % TS am 16.03.2012)
Aufwuchs 2012: 240 dt/ha TM (47 % TS am 23.08.2012)
102 dt/ha TM (76 % TS am 26.04.2013)
Aufwuchs 2013: 99 dt/ha TM (47 % TS am 12.08.2013)
(Methanausbeute: 209 bzw. 178 l/kg oTM)
Bernburg 2009-13: Energiepflanzen im Vergleich
Gesamttrockenmasse relativ zu Mais (%)
Energieampfer
Staudenknöterich
Igniscum
Rutenhirse
85
75
64
61
27
71
81
2010 (212)
98
87
82
70
71
68
40
25
84
95
50
57
2011 (249)
88
59
57
50
51
70
16
59
79
41
55
24
2012 (220)
107
91
87
85
69
69
51
27
73
88
73
68
34
2013 (208)
102
95
97
84
65
71
57
27
90
66
MW (222)
93
86
83
75
66
72
50
26
87
58
72
Riesenweizengras
„Szarvasi-1“
Sandmalve
91
Triarrhena
Durchwachsene
Silphie
98
Miscanthus
Wintergerste
68
Blaustängelgras
Winterweizen
2009 (219)
Mais (dt/ha)
Winterroggen
Mehrjährige
Wintertriticale
Einjährige (Mittel 5 Sorten)
Sorghumhirse
Jahr
71
109
48
63
29
78
Zusammenfassung:
Seit 2007 werden am Standort Bernburg (Löss-Schwarzerde im
mitteldeutschen Trockengebiet) verschiedene mehrjährige Energiepflanzen angebaut.
Im Vergleich zum Mais wurden im fünfjährigen Mittel (2009-13)
bei starker jährlicher Streuung hinsichtlich Trockenmasseertrag
mit Rutenhirse (191 dt/ha = 87 %), Durchwachsener Silphie
(160 dt/ha = 72 %) und Staudenknöterich Igniscum® (160 dt/ha
= 72 %) bisher die besten Ergebnisse erzielt.
Die potenziellen Methanhektarerträge der drei genannten Arten
betrugen im Mittel (2008-13) 3460, 3600 bzw. 2100 m³/ha. Die höchsten mittleren Methanausbeuten im Labortest erreichten Energieampfer mit 323 und Durchwachsene Silphie mit 250 l/kg oTM.
Vielen Dank für die
Aufmerksamkeit!