Rekultivierungsfläche Brandenburg - Thüringer Landesanstalt für ...

Ökonomische und ökologische Bewertung 

von Agroforstsystemen – Rekultivierungsfläche Brandenburg 

2. Rostocker Forum Agroforstsysteme 

Bioenergieforum 

Rostock, 29. und 30. 14./15. Oktober Mai 2009 2008 

Forum Agroforstsysteme 

Jena, 14./15. Mai 2009 

Ökonomische und ökologische 

Bewertung von Agroforstsystemen in 

der landwirtschaftlichen Praxis 

Teilprojekt 2: 

Rekultivierungsfläche Brandenburg 

Christian Böhm, Dirk Freese, Reinhard F. Hüttl 

Lehrstuhl für Bodenschutz und Rekultivierung, BTU Cottbus 





14./15. Mai 2009 

Rekultivierungsfläche 

Brandenburg 

Koordination, 

Ackerfläche Thüringen 

Acker- und Grünlandflächen 

Niedersachsen 

Verbundprojekt 

Laufzeit: 01.07.2008 – 31.03.2010 

Ökonomische 

Begleitforschung 

Lehrstuhl für Bodenschutz und Rekultivierung, BTU Cottbus




14./15. Mai 2009 

Spezifische Zielstellungen Teilvorhaben Brandenburg 

Wiederherstellung der Einkommensfunktion marginaler 

Standorte durch integrierten Anbau von holzartiger Biomasse 

in Form von Alley-Cropping-Systemen 

Verringertes Risiko von Ertragsausfällen durch verbessertes 

Mikroklima (Wasserverfügbarkeit) 

Aufwertung degradierter Standorte (Bergbaufolgelandschaften) 

mit Blick auf ihre Schutz- und Erholungsfunktion 





14./15. Mai 2009 


Versuchsfläche Welzow-Süd 

Grenzertragsstandorte 

grundwasserferne Standorte im Initialstadium der Bodenentwicklung; 

Gefügeinstabilität des Substrates 

sorptionsschwache, vornehmlich ziemlich arme bis mittlere, quartäre Kipp- 

Lehmsande und -tone sowie arme, tertiäre, kohleführende Kipp-Reinsande 

Substrate größtenteils humusfrei, geringe Nährstoffgehalte 

Grundmelioration: in Abhängigkeit des Standortes 

ca. 100 kg N, P, K ha -1 , 150 dt Kalkmergel ha -1 

Jahresniederschlag: 570 mm; Jahresdurchschnittstemperatur: 9,4 °C 

Strukturarmut, Weitflächigkeit häufige, starke Winde 

ausgeprägte Trockenheitsphasen 





14./15. Mai 2009 



Welzow-Süd 

ca. 50 ha Energiewald 

und Alley-Cropping 





14./15. Mai 2009 


Energiewald 

N 

2005 

2006 

2007 

ca. 8 ha 

2007 

Alley-Cropping 





14./15. Mai 2009 

Alley-Cropping – Versuchsfläche Welzow-Süd 

Norden 

Ackerstreifen 

Ackerstreifen 

24 m 24 m 

1,80 m 0,75 m 

Süden 

1,30 m 





14./15. Mai 2009 

Versuchsfläche 

N 

reiner Sand bis 

schwach lehmiger Sand 

stark lehmiger Sand bis 

stark sandiger Lehm 

mittel bis stark sandiger Ton 

stark sandiger Ton bis 

lehmiger Ton (humos) 

stark kohlehaltiger Sand 





14./15. Mai 2009 

Flächencharakterisierung 

pH(CaCl 2 

)-Wert (0-30 cm) 

N 





14./15. Mai 2009 

pH(CaCl 2 

)-Wert 

0-30 cm 30-60 cm 60-90 cm 

90-120 cm 120-150 cm 150-200 cm 





14./15. Mai 2009 


Corg-Gehalt (0-30 cm) 

N 

[g kg -1 ] 





14./15. Mai 2009 


Nt-Gehalt (0-30 cm) 

N 

[g kg -1 ] 





14./15. Mai 2009 


P-Gehalt (0-30 cm) 

N 

[mg kg -1 ] 





14./15. Mai 2009 


K-Gehalt (0-30 cm) 

N 

[mg kg -1 ] 





14./15. Mai 2009 

Versuchsdesign 

N 

reiner Sand bis 

schwach lehmiger Sand 

stark lehmiger Sand bis 

stark sandiger Lehm 

mittel bis stark sandiger Ton 

stark sandiger Ton bis 

lehmiger Ton (humos) 

stark kohlehaltiger Sand 

Gehölzstreifen 

Monitoring-Plot 

Rasterpunkt 

50 x 50m 





14./15. Mai 2009 

Versuchsdesign 

Hauptwindrichtung 

Luv-Seite 

Saum 

Lee-Seite 

Ackermitte 

Gehölzstreifen 





14./15. Mai 2009 

Untersuchungsparameter 

Biomasse 

• Bäume: Durchmesser (WHD) 

Höhe 

• Ackerkultur: Gesamtbiomasse 

• Blattanalysen (P, K, Mg, Ca) 

X 

X X X 

Aufnahme: 

• Bäume: Winter; Ackerkultur (und Blätter der Bäume): (Spät)-Sommer 

• Aufnahmefläche: Bäume: alle im Plot; Ackerkultur: 1 m² 





14./15. Mai 2009 


Boden 

• C-Sequestrierung 

• N-Gehalt 

• P- und K-Gehalte 

• (mikrobielle Biomasse) 

X 

X X X 

Beprobung: 

• Frühjahr, (Herbst) 

• je Versuchsplot Mischprobe aus 6-8 Einzelproben 

• Tiefenstufen: 0-3, 3-10, 10-30, (30-60 cm) 

• Referenzflächen: benachbarter Energiewald und Ackerfläche 





14./15. Mai 2009 


Biodiversitätsindikatoren 

• Vegetation (Artenzahl und 

Abundanz insgesamt und 

in Plots) 

X 

XX X X 

Aufnahme: 

• Frühjahr/ Frühsommer/ Spätsommer 

• Aufnahmefläche je Versuchsplot = 3 x 1 m 

• Aufnahme nach Abundanzklassen bzw. anlehnend an Braun-Blanquet 





14./15. Mai 2009 



• Laufkäfer und Spinnen 

(Artenzahl) 

X 

(X) 

X 

X(X) Erfassung: 

• Frühjahr bis Spätsommer; 

14-tägiges Beprobungsintervall 

• je Versuchsplot eine Barberfalle 

• Referenzfläche: Energiewald 





14./15. Mai 2009 



• Vögel (Artenzahl) 

Erfassung: 

• Frühjahr; 5 Kontrollgänge 

• Methode: Brutvogel-Siedlungsdichte-Revierkartierung 





14./15. Mai 2009 


Mikroklima 

• Lufttemperatur, Luftfeuchte, 

Globalstrahlung, Niederschlag, 

Windgeschwindigkeit 

X X X 

• Bodenfeuchte, 

Bodentemperatur 

Erfassung: 

• 3 Wetterstationen 

• Meßhöhe 1 m über GOF 

• Meßintervall 10 min 





14./15. Mai 2009 

Höhenverteilung Robinie – 

Agroforst-Versuchsfläche Welzow-Süd 

Anzahl der Probebäume 

450 

400 

350 

300 

250 

200 

150 

100 

Höhe nach 2 Vegetationsperioden 

(Stand Winter 08/09) 

n = 1106 

50 

0 

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 

Höhe [cm] 





14./15. Mai 2009 

Wurzelhalsdurchmesserverteilung Robinie – 


700 

WHD nach 2 Vegetationsperioden 

(Stand Winter 08/09) 

Anzahl der Probebäume 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

n = 1106 

0 

0 1 2 3 4 5 

WHD [cm] 





14./15. Mai 2009 

Zuwachsentwicklung Robinie – 


Wurzelhalsdurchmesser [cm] 

1,8 

1,6 

1,4 

1,2 

1 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0 

1 2 

Vegetationsperioden 

Höhe [cm] 

140 

120 

0,8 58 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

1 2 

Vegetationsperioden 





14./15. Mai 2009 

Zuwachsentwicklung Robinie – 

Energiewald-Versuchsfläche Welzow-Süd 

4,5 

Zunahme des Wurzelhalsdurchmessers 

während vierjähriger Umtriebszeit 

1,8 

400 

Höhenzuwachs während 

vierjähriger Umtriebszeit 

160 

WHD (cm) 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

WHD 

1,3 

1,2 

0,8 

1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

Zuwachs (cm) 

Baumhöhe (cm) 

350 

300 

250 

200 

150 

100 

Baumhöhe 

92 

133 

76 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

Zuwachs (cm) 

0,5 

0,2 

50 

20 

0,0 

1 

2 

Vegetationsperiode 

3 

4 

0,0 

0 

1 

2 

Vegetationsperiode 

3 

4 

0 





14./15. Mai 2009 

Anwuchsrate Robinie – 


Mindestanforderungen bei Aufforstungen von Kippenstandorten: 

Anwuchssicherheiten nach 3 Jahren zwischen 85 – 90 % (Vattenfall, LMBV, 2007) 

Agroforstfläche: 84,6 % nach 1 Jahr 

Energiewald: 86,0 % nach 1 Jahr; 84,1 % nach 4 Jahren 

Agroforstversuchsfläche Jänschwalde 

Anwuchsrate [%] 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

Androscoggin 

Hybride 275 

Robinie 

Weide 

3 6 9 

Jahre nach Etablierung 





14./15. Mai 2009 

Biomassekenndaten Robinie – 

Energiewald-Versuchsfläche Welzow-Süd 

nach 4 Jahren mittlerer WHD = 4,3 cm und mittlere Baumhöhe = 3,8 m 

nach 4 Jahren mediane Einzelbaumfrischmasse = 2,7 kg 

mittlerer Wassergehalt = 41,4 %, mittlerer Brennwert = 18,2 MJ kg -1 

Holzdichte = 0,75 g cm³ (Richter, 2000) 

erzielter Ertrag (real) = 3 t atro 

ha -1 a -1 

Korrelationskoeffizient y = -2,9686 + 1,452*x r = 0,8996 

Masse (kg) 

16 

14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

Korrelationskoeffizient r = 0,8996 

n = 635 

Einzelbaummasse 

(Median: 2,7) 

WHD (Mittel: 4,3) 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

Wurzelhalsdurchmesser (cm) 





14./15. Mai 2009 

Erträge verschiedener Baumarten – Versuchsfläche Jänschwalde 

(Grünewald et al., 2007) 

Umtriebszeiten: 3, 6+3, 9 Jahre 

Weide (9) 

Weide (6;9) 

Weide (3;6;9) 

Robinie (9) 

Robinie (6;9) 

Robinie (3;6;9) 

Hybride 275 (9) 

Hybride 275 (6;9) 

Hybride 275 (3;6;9) 

Andoscoggin (9) 

Andoscoggin (6;9) 

Andoscoggin (3;6;9) 

Ernte nach 3 Vegetationsperioden 



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 

[t TM ha -1 ] 





14./15. Mai 2009 

Biomasse Feldfrucht (Luzerne-Gras-Gemisch) – 


Biomassebestimmung 1 Jahr nach Etablierung des Agroforst-Systems 

4,50 

Trockenmasse (t ha -1 ) 

4,00 

3,50 

3,00 

2,50 

2,00 

1,50 

1,00 

0,50 

0,00 

Mittelwert Lee Mittelwert Mitte Mittelwert Luv 





14./15. Mai 2009 

P-Gehalte 


P (DL) -Gehalt in Abhängigkeit der Nutzungsform 

(Erstinventur Frühjahr 2008, 0-3 cm) 

140 

Tiefenprofil 

120 

Median 25%-75% Min-Max 

18,00 

16,00 

100 

14,00 

P (DL) -Gehalt (mg kg -1 ) 

80 

60 

40 

AF-Gehölz 

AF-Acker Lee 

AF-Acker Mitte 

AF-Acker Luv 

Energiewald 

Ackerfläche 

P-Gehalt [mg kg -1 ] 

12,00 

10,00 

8,00 

6,00 

4,00 

0-3 cm 

3-10 cm 

10-30 cm 

30-60 cm 

20 

2,00 

0 

0,00 

Gehölz Lee Mitte Luv 





14./15. Mai 2009 

Kohlenstoffgehalte 


C-Gehalt [%] 

Ct-Gehalt in Abhängigkeit der Bestockungszeit 

5,0 

4,5 

0-3 cm 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

Median 

25%-75% 

Min-Max 

15 Jahre 4 Jahre 2 Jahre 

10 Jahre 3 Jahre 

Ct-Gehalt in Abhängigkeit der Bestockungszeit 

2,6 

2,4 

Median 

2,2 

25%-75% 

2,0 

Min-Max 

1,8 

C-Gehalt [%] 

0,6 

0,4 


Ct-Gehalt in Abhängigkeit 10 Jahre der 3 Bestockungszeit 

Jahre 

2,6 

2,4 

2,2 

2,0 

1,8 

1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 Median 

0,6 25%-75% 

0,4 Min-Max 

0,2 


10 Jahre 3 Jahre 

C-Gehalt [%] 

1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

3-10 cm 

10-30 cm 





14./15. Mai 2009 


Beeinflussung mikroklimatischer Kenngrößen 

Auswirkungen von Gehölzstreifen 

auf Mikroklima sind vielfältig, 

bezüglich angebauter Ackerkultur 

größtenteils positiv 





14./15. Mai 2009 



Gehölzstreifen reduzieren als 

halbdurchlässige Windschutzstreifen 

signifikant die Windgeschwindigkeit 

Verringerung von Erosion 

Minderung direkter Windschäden 

Reduzierung der Evaporation 





14./15. Mai 2009 

Mikroklima – 


3 

Monatsmittel der Windgeschwindigkeiten von 

Juni 2008 bis Dezember 2008 

Windgeschwindigkeit (m s -1 ) 

2,5 

2 

1,5 

1 

0,5 

0 

Referenzfläche 

Leeseite Ackerstreifen 

Mitte Ackerstreifen 

Luvseite Ackerstreifen 

Juni Juli August September Oktober November Dezember 





14./15. Mai 2009 



Gehölzstreifen können zur Erhöhung 

der Wasserverfügbarkeit und damit zur 

Ertragsstabilität beitragen 





14./15. Mai 2009 



Bodenfeuchte (vol%) 

18 

16 

14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

18 

16 

14 

2009-04-01 

2009-04-03 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

2009-04-01 

2009-04-03 

2009-04-05 

2009-04-05 

2009-04-07 

2009-04-09 

2009-04-11 

2009-04-13 

2009-04-15 

2009-04-17 

2009-04-19 

2009-04-21 

2009-04-23 

2009-04-25 

2009-04-07 

2009-04-09 

2009-04-11 

2009-04-13 

2009-04-15 

2009-04-17 

2009-04-19 

2009-04-21 

Luv 5 cm 

Mitte 5 cm 

Lee 5 cm 

Luv 20 cm 

Mitte 20 cm 

2009-04-27 

2009-04-29 

Lee 20 cm 

2009-04-23 

2009-04-25 

2009-04-27 

2009-04-29 





14./15. Mai 2009 



Bodenfeuchte (vol%) 

26 

22 

18 

14 

10 

6 

2 

-2 

2009-04-01 

2009-04-03 

Luv 50 cm 

Mitte 50 cm 

Lee 50 cm 

2009-04-05 

2009-04-07 

2009-04-09 

2009-04-11 

2009-04-13 

2009-04-15 

2009-04-17 

2009-04-19 

2009-04-21 

2009-04-23 

2009-04-25 

2009-04-27 

2009-04-29 





14./15. Mai 2009 

Vegetation 

1 Jahr nach Melioration und Begründung des Alley-Cropping-Systems 

• 47 Arten nachgewiesen (davon 6 Arten ausgesät) 

• abgesehen von den ausgesäten Arten gab es bezüglich 

Artzusammensetzung bzw. Artenvielfalt keine erkennbaren 

Unterschiede zwischen Gehölz- und Ackerstreifen 

• Deckungsgrad auf Ackerstreifen tendenziell höher 





14./15. Mai 2009 

Vögel 

1 Jahr nach Melioration und Begründung des Alley-Cropping-Systems 

• 23 Arten nachgewiesen (davon 1 Art Erstbeobachtung im Gebiet 

[Temminckenstrandläufer]) 

• dominierende Art: Feldlerche (über 20 Reviere) 

• „Hühnerwasser“ fördert Arten, die Gewässernähe bevorzugen 





14./15. Mai 2009 

Ausblick 

Weiterführung der Bonituren und Analysen 

Nähere Beleuchtung des C-Haushaltes 

(C-Sequestrierung: Heißwasserextraktion, Dichtefraktionierung, mikrobielle 

Biomasse) 

!! Ausdifferenzierung innerhalb des Alley-Cropping-Systems erst nach 

weiteren Jahren wahrscheinlich (C-Sequestrierung, Nährstoffgehalte, 

Biodiversität, Mikroklima) 

Einbindung der Biomassedaten in Ertragsmodell; Erstellung einer 

allometrischen Funktion anhand gemessener Daten 

Ansätze betriebswirtschaftlicher Bewertung von Alley-Cropping-Systemen 

Publikation und Präsentation der Daten 

(u.a. Weltkongreß für Agroforstwirtschaft, Nairobi)

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