Boden- und Gewässerschutz mit nachwachsenden Rohstoffen

FNR präsentiert Forschungsergebnisse

Seit der Novelle der Dünge-Verordnung gewinnt das Thema Gewässerschutz auch im Biogassektor weiter an Bedeutung. Schließlich spielt Mais als wichtigste Energiepflanze für Biogasanlagen eine Sonderrolle beim Gewässerschutz: Einerseits kann Mais große Mengen Stickstoff in Ertrag umsetzen, andererseits zeichnet sich die Kultur durch eine späte Frühjahrsbestellung, eine langsame Jugendentwicklung und eine fehlende Bodenbedeckung im Winterhalbjahr aus – Faktoren, die die N-Auswaschungsgefahr erhöhen.

Als Alternative zum Maisanbau kommen u. a. verschiedene Dauerkulturen in Frage, wie zum Beispiel Durchwachsene Silphie, Wildpflanzenmischungen oder Riesenweizengras. Sie können Standzeiten von bis zu 12 Jahren und länger haben, in denen die jährliche Bodenbearbeitung entfällt. Dauerkulturen weisen außerdem eine längere Vegetationsdauer auf, treiben nach der Ernte wieder aus und bilden ein ausgeprägteres Wurzelwerk als annuelle Kulturen. Diese Eigenschaften prädestinieren sie für den boden- und gewässerschonenden Anbau. Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Projektträgerin des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), fördert im Auftrag des BMEL verschiedene Projekte zu Dauerkulturen und weiteren boden- und gewässerschonende Kulturen und Anbausystemen für Biogasanlagen, etwa dem Mais-Bohnen-Mischanbau.

Wildpflanzen-Mischungen

Mehrjährige Blühpflanzenmischungen mit Wildpflanzen für Biogasanlagen stellen einen Kompromiss zwischen Ökonomie und Ökologie dar: Die bislang verfügbaren Mischungen liefern zwar geringere Methanerträge als Mais, erhöhen jedoch die Biodiversität im größtmöglichen Maße. Insekten, Vögel, Fledermäuse und Wildtiere finden Deckung und Nahrung. In Untersuchungen zum Insektenvorkommen auf solchen Flächen wurden ein breites Artenspektrum nachgewiesen, darunter auch vom Aussterben bedrohte Arten.

Auch für den Gewässerschutz bringt die Dauerkultur Potenziale mit: Versuche der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) zeigten, dass sich mit Wildpflanzenmischungen der Vor-Winter-Gehalt des mineralisierten Stickstoffs im Boden (Nmin) gegenüber Mais deutlich reduzieren lässt. In Düngeversuchen kristallisierte sich zudem heraus, dass mehr als 120 kg N/Jahr bei den LWG-Mischungen keine Ertragssteigerung mehr bringen.

Einheimische Wildpflanzen wurden bislang nicht züchterisch bearbeitet. Hier besteht ein großes Potenzial, Ertragsleistung und weitere agronomische Eigenschaften wie Keimung und Erntezeitpunkt zu optimieren. Die Saaten Zeller GmbH widmete sich diesem Ziel in einem vom BMEL geförderten Projekt. Sie führte bei den Arten Rainfarn, Wegwarte und Beifuß Kreuzungs- und Selektionsarbeiten durch. Mit der Rainfarn-Linie „Goliath“, die ähnliche Biomasseerträge wie Silomais aufweist, konnte sie bereits sehr aussichtsreiches Material entwickeln. In einem neuen Projekt setzt Saaten Zeller die Arbeiten nun fort und erprobt Mischungen mit „Goliath“ auf Praxisstandorten auf insgesamt 50 Hektar. Außerdem werden Stickstoffbilanzen erstellt, um die Stickstoffverwertung aus organischen Düngern und das Risiko einer N-Auswaschung zu beurteilen.

Durchwachsene Silphie

Das Julius-Kühn-Institut verglich in einem vom BMEL geförderten Projekt eine Silphie-Dauerkultur, eine Mais-Selbstfolge und mehrjähriges Feldgras bezüglich ihrer Boden- und Gewässerschutzleistung. Im Ergebnis zeigte die Silphie hohe Wurzeldichten in bis zu 1 m Tiefe, hohe Wasserinfiltrationsraten, einen geringen Oberflächenabfluss, geringe Bodenverluste durch Erosion und niedrige mineralische Stickstoffgehalte vor Winter im Vergleich zu Mais. Der Anbau bietet sich daher insbesondere in Hanglagen zur Minderung von Bodenerosion an.

Düngung der durchwachsenen Silphie

Versuchsergebnisse des Thüringer Landesamtes für Landwirtschaft und Ländlichen Raum (ehemals Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft) zeigten, dass die Durchwachsene Silphie bei angemessener N-Düngung (N-Sollwert von 150 kg/ha ·a) nach der Ernte nur sehr geringe N-Mengen im Boden hinterlässt. Eine Ertragsminderung war auch bei Düngung unterhalb des N-Sollwerts nicht zu verzeichnen. Daraus lässt sich ableiten, dass etablierte Bestände durch ihr stark ausgeprägtes Feinwurzelsystem bei reduzierter N-Düngung den im Boden vorhandenen Stickstoff sehr gut erschließen können. Gleichzeitig belegten die Erträge, dass die ausgebrachten Gärreste von der Pflanze gut verwertet wurden. Unterschiede im Ertrag und auch im Nach-Ernte-Nmin konnten zwischen mineralischer und organischer N-Düngung nicht festgestellt werden.

Riesenweizengras

Das Haus Düsse der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen untersuchte die Gewässerschutzleistung von zweischnittigem Riesenweizengras im Vergleich zu Mais. Die Untersuchungen zeigen das Potenzial von Riesenweizengras, aufgrund der durchgängigen Bodenbedeckung und später Erntetermine Stickstoffverlagerungen und somit N-Auswaschungen zu vermeiden. Wichtig ist dabei die standortangepasste und ertragsabhängige Düngung. Zudem sollte keine N-Gabe nach dem zweiten Schnitt am Ende des Jahres erfolgen.

Mais-Bohnen-Mischanbau

Silomais lässt sich – geeignete Sorten vorausgesetzt – sehr gut in Mischkultur mit Stangenbohnen anbauen. Der Mais dient den Bohnen als Rankhilfe, die Bohnen wiederum bringen als Leguminosen Stickstoff in das System ein. Dieses ursprünglich aus Südamerika stammende Anbausystem verspricht gegenüber dem Mais-Reinanbau ökologische Vorteile bei relativ geringen wirtschaftlichen Einbußen.In BMEL/FNR-Projekten wurden erste Selektions- und züchterische Arbeiten durchgeführt, um Mais und Stangenbohnen wieder fit für den Mischanbau zu machen. Auf Grundlage dieser Arbeiten wurde inzwischen eine für den Mischanbau gut geeignete, kleinkörnige und phasinarme Stangenbohnen-Sorte "WAV 612" selektiert, die seit 2019 für den praktischen Anbau zur Verfügung steht.

Weitere empfehlenswerte Sorten sind die etwas großkörnigeren „Anellino Giallo“ und „Anellino Verde“ (aufgrund des höheren Phasingehaltes nur für Biogasanlagen, nicht als Tierfutter empfohlen). Als Maissorte sollte man eine früh abreifende, standfeste Sorte wählen, die den niedrigeren TS-Gehalt der Bohnen ausgleichen kann.

In einem aktuellen Projekt wollen Forscher der HfWU Nürtingen nun herausfinden, ob das Anbausystem dazu beitragen kann, N-Überschüsse zu reduzieren.

Die FNR-Broschüre Gewässerschutz mit nachwachsenden Rohstoffen ist als 2. aktualisierte und erweiterte Auflage erschienen. Wie schon in der 1. Auflage werden Ansätze zum gewässerschonenden Anbau nachwachsender Rohstoffe anhand von Versuchsergebnissen dargestellt. Neu im Portfolio sind Kulturen wie Wildpflanzenmischungen oder Gewässerschutzstreifen mit schnellwachsenden Baumarten, aber auch Verfahren zur Behandlung von organisch belastetem Oberflächenwasser auf Biogasanlagen oder Vermarktungsstrategien für Biogas-Gärprodukte.

Die Broschüre steht hier zum Download bereit.