13 April 2004

Energiegeladen: Biogas-Mais-Sorten

Nicht nur die Novellierung des Erneuerbaren Energien-Gesetzes (EEG) sorgt für Bewegung in der Biogas-Branche - der Einsatz spezieller Maissorten in Biogasanlagen kann die Rentabilität erhöhen

Beim Silomais konzentrierten sich Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung bisher ausschließlich auf die Optimierung der Nahrungs- und Futtermittelerzeugung. Energiepflanzen hingegen haben andere und auch leichter zu erfüllende Anforderungen an Wachstum und Inhaltsstoffe: Es kommt nicht auf das letzte Prozent Stärke oder Zucker an. Entscheidend sind hohe Energiegehalte, Masseerträge und Methanausbeuten pro kg organischer Trockensubstanz (oTS) und eine gute Silier- und Lagerfähigkeit.

SMBild1klDurch das Einkreuzen von Zuchtmaterial aus wärmeren und tropischen Regionen können spezielle Sorten geschaffen werden

Neue Kombinationen
Diese Anforderungen erlauben den Züchtern und Pflanzenbauern neue Kombinationen und Möglichkeiten. Es werden Pflanzenarten oder Fruchtfolgen interessant, die bis spät in den Herbst hinein noch wachsen und somit auch mehr Licht nutzen. Wie wenig dieses bisher berücksichtigt wurde, zeigt sich daran, dass Früchte wie Raps oder Getreide im Juni, Juli, August – zu Zeiten der höchsten Lichtintensität – geerntet werden. Für die Energieproduktion sind spätreife, hochwüchsige Sorten mit viel Trockenmasse und einer Kältetoleranz von Vorteil. Die für den Gasertrag wichtigen Stoffgruppen sollten hohe Gehalte aufweisen.

Am Institut für Pflanzenzüchtung der Landesanstalt für Landwirtschaft in Freising wird seit zwei Jahren zusammen mit dem Institut für Agrartechnik, Hohenheim, und der KWS Saat AG, Einbeck, an der Entwicklung und Überprüfung von speziellen Biogas- Mais-Sorten und Winterzwischenfrüchten als Energiepflanzen für die Biogasanlagen gearbeitet. Silomais als Hauptfrucht wurde aus mehreren Gründen gewählt: Nach wie vor erzielt dieser die höchste Gasertragsleistung pro Hektar. Außerdem zeichnet Silomais sich durch eine hohe Massebildung aus. Nur Futterrüben liefern dem Silomais vergleichbare Flächenerträge. Sie passen sich aber nicht so gut dem betrieblichen Ablauf an wie Mais und sind schwierig zu lagern und zu verarbeiten.

Ein weiterer Pluspunkt für Silomais ist die in der Regel im Betrieb vorhandene Produktionstechnik. Es muss für den Anbau keine neue aufwändige Technik angeschafft werden und auch die Lagerung und Konservierung sind einfach und die Verfahren bekannt. Mais ist außerdem gut silierfähig; dies ist wichtig, da für die Biogaserzeugung das ganze Jahr Material benötigt wird.

Mais ist als C4-Pflanze sehr nährstoff- und wassereffizient. Er kann die Blattöffnungen bei großer Hitze schließen und nachts bei angenehmeren Temperaturen wieder öffnen. Dadurch spart Mais sehr viel Energie und erreicht auch bei heißen Temperaturen hohe Zuwächse.

Steigerungsfähig
Rein züchterisch betrachtet steht Mais vor großen Entwicklungsmöglichkeiten. Durch das Einkreuzen von Zuchtmaterial aus wärmeren und tropischen Regionen können spezielle Sorten geschaffen werden, die zwar nicht den Anforderungen der Fütterung entsprechen, dafür jedoch umso mehr Energie in die Biogasanlage bringen. Nach Meinung der Züchter führen Kombination aus Sorten mit hohem Masseanteil und deutschen Sorten, die die weltweit höchste Kältetoleranz aufweisen, zu Trockenmassezuwächse von bis zu 100% gegenüber dem heutigen Niveau.

In Anbauversuchen aus den Jahren 2002 und 2003 wurden in Bayern (Freising) und Weser Ems (Bersenbrück und Wehnen) zwölf verschiedene Sorten hinsichtlich ihrer Erträge bei verschiedenen Standweiten, ihrer Inhaltsstoffe und Gasausbeute untersucht. Zusätzlich wurde das Ertragsverhalten bei einer späteren Saat (Ernte der Winterzwischenfrucht) und bei vier verschiedenen Ernteterminen untersucht.

Die Sorten zeichneten sich durch extreme Spätreife mit FAO Zahlen von über 400 bis 900 aus. Als Vergleich diente die deutsche Sorte Gavott mit einer gängigen Reifezahl von 250. Am Standort Bersenbrück wurden im Mittel über alle Sorten und Standweiten auf Grund der günstigen Wetterverhältnisse im Jahr 2002 um 20 dt (8,5%) mehr Trockenmasse (TM) pro ha geerntet.

Der mittlere TM-Ertrag über alle Sorten und Standweiten im Jahr 2002 lag bei 235,87 dt/ha. Hybride 13 und Mikado erzielten die höchsten Erträge mit über 250 dt/ha. Innerhalb der verschiedenen Herkünfte und Reifegruppen lieferten die italienischen Hybriden die höchsten TM-Erträge bei einem TS-Gehalt von unter 30%.

Die späte Abreife dieser Genotypen bedingt bei günstigen Temperaturen einen weiteren Massezuwachs im Herbst, der bei früher abreifenden Sorten wie beispielsweise Gavott nicht gegeben ist. Auch die Kreuzungen aus italienischem und deutschem Material konnten ähnlich hohe Erträge bei niedrigem TSGehalt erzielen.

2002 wurden die höchsten Erträge bei Standweiten von zehn Pflanzen/m2 erzielt (Abbildung 1). Im Jahr 2003 hingegen wurde an beiden Standorten bedingt durch die extreme Trockenheit geringere Erträge erzielt, und der Standort Freising erreichte im Mittel höhere Erträge (Abbildung 2).

Auch die optimale Standweite lag im Jahr 2003 nicht mehr für alle Sorten bei zehn Pflanzen pro m2, sondern reduzierte sich auf Grund des Wassermangels auf acht Pflanzen/m2. Die Trockenmasseerträge bei zehn Pflanzen pro m2 zeigen, dass die spätreifen Sorten mit einer Kältetoleranz deutlich überlegen sind.

SilomaisAb1

Obwohl die Sorten unterschiedliche Inhaltsstoffe aufwiesen, die für die Methanausbeute wichtig sind, hatten diese keinen Einfluss auf die tatsächliche Gasausbeute. Sie war bei allen Sorten sehr ähnlich. Die Sorten erreichten im Durchschnitt eine Biogasbildung von 680 Normliter/ kg oTS mit einem durchschnittlichen Methangehalt von 50,4%. Daraus ergibt sich eine Methanausbeute von 340 Normliter/kg oTS. Bedeutende Einflüsse auf den Gasertrag sind weder durch die Sorten noch die Standweiten gegeben.

Eine geringere Verdaulichkeit der spätreifen Hybriden führte nicht zu einer Verringerung der Methanbildung bezogen auf die organische Substanz. Dies bedeutet, dass ab einem bestimmten Niveau an Nährstoffgehalten und Verdaulichkeit, die Bedeutung der einzelnen Nährstoffgruppen für die Gasbildung abnimmt. Die Methanbildung je Hektar (Abbildung 3) war damit ausschließlich von der Massebildung der Sorte abhängig. Diese wird wiederum vom Standort und der Standweite bestimmt.

SilomaisAb2

Sorten mit einem hohen Trockenmasseertrag wie die Hybride 13 oder Mikado erbrachten auch hohe Methan-Hektar-Erträge. Daraus wird ersichtlich, dass die Trockenmasseproduktion den Haupteinfluss auf die Biogasbildung je Flächeneinheit hat. Je nach Sorte konnte im Vergleich zu derzeit üblichen Methan-Hektar-Erträgen eine Verdoppelung der Flächenleistung erzielt werden.

Ausgewogene Fruchtfolge
Aber Mais allein kann und soll es nicht sein. Ziel einer nachhaltigen Energiepflanzenproduktion ist es, eine ausgewogene Fruchtfolge zu entwickeln, die alle Aspekte des landwirtschaftlichen Anbaues berücksichtigt – nicht nur die Energieproduktion. Anspruchslose Winterungen wie Winterroggen oder Stickstoff liefernde Leguminosen könnten interessant sein, aber auch frostunempfindliche Winterrübsen mit einem hohen Masseertrag scheinen für die Vergärung geeignet.

Als Zwischenfrüchte vor Mais und nach Getreide wurden 2003 vier Winterungen (Winterroggen, Winterrübsen, Wintererbsen, Welsches Weidegras) mit verschiedenen Aussaatterminen angebaut. Die Untersuchungen hierzu laufen noch.

Neu bewertet werden muss bei der Energieerzeugung in landwirtschaftlichen Biogasanlagen die Stickstoffbegrenzung aus Wirtschaftsdüngern für Grünland und Acker. Denn bei der Vergärung von Energiepflanzen bleiben die Nährstoffe nahezu vollständig im Substrat. Entzogen wird durch das Biogasgemisch im wesentlichen Kohlenstoff, der durch die Verbrennung wieder als lebensnotwendiges CO2 den Pflanzen zur Verfügung steht.

Nicht nur der Stickstoff, alle Nährstoffe, die durch die Energiepflanze aufgenommen wurden, bleiben im Kreislauf und führen somit auch nicht zu einer Mehrbelastung des Ökosystems. Deshalb sind Stickstoff-Obergrenzen hinfällig.

MaisAbb3

Wir halten fest:
Der Anbau von Energiepflanzen für die Biogasproduktion wird an Bedeutung gewinnen. Eine Verdoppelung der Flächenleistung beim Silomais ist möglich und die Rentabilität kann verbessert werden. Auch für kleinere Betriebe wird so die Energieproduktion interessant.

Fruchtfolgen müssen verstärkt auf den Energiepflanzenanbau ausgerichtet werden. Mischfruchtanbausysteme, die schon längst in Vergessenheit geraten sind, könnten wieder aktuell werden. Nach dem Motto: Die Erbse neben dem Mais liefert den Stickstoff für den Mais, zusammen liefern sie ein hoch verdauliches und massereiches Futtermittel für die Biogasanlage. Hierin liegt ein großes Potenzial, das es zu nutzen gilt.

(Vgl. Meldung vom 2003-11-19.)

Source: Landwirtschaftsblatt Weser-Ems Nr. 15, Seite 24 ff vom 2004-04-08.

Share on Twitter+1Share on FacebookShare on XingShare on LinkedInShare via email