Biodiversität - Im Spannungsfeld der Bioenergie? - Biobeth
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Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
17. Thüringer <strong>Bioenergie</strong>tag - 21. Februar 2011 -<br />
Biodiversität -<br />
<strong>Im</strong> <strong>Spannungsfeld</strong> <strong>der</strong><br />
<strong>Bioenergie</strong><br />
Dr. habil. Armin Vetter Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
„... In Deutschland kann sich ein Biomasse Boom<br />
durch erweiterten Anbau von Mais und Raps negativ<br />
auf die Humusbilanz <strong>der</strong> Landwirtschaft, die Biodiversität<br />
und die landwirtschaftliche Vielfalt auswirken.<br />
Zudem kann eine Zunahme groß dimensionierten<br />
Biomasse-Anbaus und entsprechen<strong>der</strong> Verarbeitungsanlagen<br />
mit <strong>der</strong> Wertschöpfungskette einer<br />
unternehmerischen und nachhaltigen Landwirtschaft<br />
in Konflikt geraten. Wir müssen uns entscheiden, wie<br />
viel Fläche wir für die energetische Nutzung bereitstellen<br />
wollen. Die Lebensmittelproduktion muss<br />
Vorrang haben. ...“<br />
Quelle: Rat für Nachhaltige Entwicklung, Texte Nr. 21, April 2008 Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Ökonomie<br />
Ökologie<br />
Nachhaltigkeit<br />
<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
„Effizienz und Nachhaltigkeit in <strong>der</strong><br />
<strong>Bioenergie</strong>forschung“<br />
Soziales<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Lebensmittelgruppe<br />
Getreide (Mehl)<br />
Hülsenfrüchte<br />
Kartoffeln<br />
Zucker<br />
Gemüse<br />
Obst<br />
Öle und Fette<br />
Fleisch, Milch, Eier, Butter, Käse<br />
Bier<br />
<strong>Im</strong>porte<br />
Wein<br />
Reis<br />
Zitrusfrüchte<br />
Kaffee<br />
Tee<br />
Sicherheitszuschlag für nicht erfasste Nahrungsmittel (z. B. Kakao,<br />
Bananen)<br />
Summe<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Ackerflächenbedarf zur Absicherung <strong>der</strong> Ernährung in Thüringen<br />
m²<br />
170<br />
3<br />
15<br />
29<br />
30<br />
26<br />
140<br />
600<br />
72<br />
24<br />
10<br />
26<br />
120<br />
5<br />
100<br />
≈ 1.370<br />
%<br />
12,4<br />
0,2<br />
1,1<br />
2,1<br />
2,2<br />
1,9<br />
10,2<br />
43,8<br />
5,3<br />
1,8<br />
0,7<br />
1,9<br />
8,8<br />
0,4<br />
7,3<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Prozentualer Anteil Maisanbau an <strong>der</strong> Ackerfläche<br />
Gesamtviehdichte je ha landwirtschaftlicher Nutzfläche<br />
Maisanbau (% <strong>der</strong> AF)<br />
Viehbesatz GV/ha LF<br />
VDLUFA untere Werte/<br />
Cross Compliance<br />
VDLUFA obere Werte<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
REPRO/HE dynamisch*<br />
2 Landkreise mit<br />
negative Humusbilanzen<br />
31 Landkreise mit<br />
negative Humusbilanzen<br />
~ 50 Landkreise mit<br />
negative Humusbilanzen<br />
Quelle: Deutsches Maiskomitee, Statistische Landesämter (2008)<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Quelle: Weiser & Vetter 2011, TLL & *Reinicke, INL<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
1
Standortangepasste Anbausysteme für Energiepflanzen<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Umweltwirkungen <strong>der</strong> <strong>Bioenergie</strong>erzeugung in einem typischen Thüringer Betrieb<br />
(Marktfrucht- und Futterbaubetrieb in Randlage des Erfurter Beckens)<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Modellfall: Tierproduktion wird beibehalten, Güllenutzung in<br />
BGA<br />
Strohverkauf zur thermischen Nutzung (ausgeglichene<br />
Humusbilanz)<br />
Energiepflanzen 25 % an <strong>der</strong> Fruchtfolge (Mais, ZR,<br />
Ethanolweizen, Raps)<br />
Rapsverwertung im Betrieb (Kraftstoff, Futter)<br />
Wirkungen<br />
- Umweltindikatoren<br />
werden bei Humus- und<br />
Energiesaldo sowie THG-<br />
Emissionen verbessert<br />
-Ökonomische und soziale<br />
Indikatoren bleiben<br />
weitestgehend konstant<br />
-Fruchtartendiversität wird<br />
verbessert<br />
Fruchtfolge<br />
Biodiversität<br />
Anbaukonzentration<br />
Anbauverfahren<br />
(Quelle: Breitschuh, Th., u. a. 2009) Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Anbaukonzentration in Abhängigkeit von <strong>der</strong> Agrarstruktur<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Anbauflächen ausgewählter Fruchtarten (ha) 2010<br />
VEREDELUNG<br />
Vechta (NI)<br />
3,2 GV/LN<br />
2 GV/LN Schwein<br />
ACKERBAU<br />
Kyffhäuser (TH)<br />
Ackerbauregion<br />
0,27 GV/ha LFN<br />
MILCHVIEH<br />
Rosenheim(BY)<br />
2,2 GV/LN<br />
1 GV Milchvieh<br />
Winterweizen<br />
(einschl. Dinkel)<br />
Winterraps<br />
Wintergerste<br />
Sommergerste<br />
Silomais<br />
Triticale, Roggen<br />
Feldgras, Luzerne, Klee<br />
Futtererbsen<br />
Zuckerrüben<br />
Grünland<br />
233.100<br />
120.100<br />
67.300<br />
35.100<br />
49.200<br />
27.300<br />
20.800<br />
8.400<br />
8.000<br />
172.800<br />
(Vetter, Reinhold, Hilse, 2010)<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Quelle: vorläufig aus den Berichten des TLS Nr. 03204 Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Dr. Arlett Nehring, TLL<br />
Fruchtfolgen<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Jahre 1 2 3 4 5<br />
Sommergerste Sudangras /<br />
SG + US Hafersortenmischung<br />
(GPS) / Ölrettich Produktionstechnik<br />
WZF Mais / WZF Luzerne o.<br />
2005 (SZF) Futterroggen Futterroggen Kleegras (GPS)<br />
2006 Mais (HF) Mais (ZF)<br />
Wintertriticale<br />
(GPS) / SZF Wintertriticale<br />
2007 Zuckerhirse (Korn)<br />
Winterweizen Winterweizen<br />
2008 (Korn)<br />
(Korn)<br />
Ökologie<br />
Sudangras<br />
(ZF)<br />
Wintertriticale<br />
(GPS) / einj.<br />
Weidelgras<br />
Winterweizen<br />
(Korn)<br />
Ökonomie<br />
Luzerne o.<br />
Kleegras<br />
Luzerne o.<br />
Kleegras<br />
Winterweizen<br />
(Korn)<br />
Wintertritcale<br />
(GPS)<br />
Winterraps<br />
(Korn)<br />
Winterweizen<br />
(Korn)<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Flächenbedarf von Biogasfrüchten<br />
Methankosten ct/m³ CH4<br />
100,0<br />
80,0<br />
60,0<br />
40,0<br />
20,0<br />
0,0<br />
Art<br />
t TM/ha<br />
Silomais<br />
100%<br />
14,8<br />
34,0<br />
WT GPS<br />
114% 113%<br />
13,7<br />
35,9<br />
Sudangras<br />
36,1<br />
AWS Luz.<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
BKR-Lößstandorte <strong>der</strong> Ackerebene Mitte-Ost<br />
200%<br />
179%<br />
13,1<br />
Problem: Mais hat d. geringsten Flächenbedarf u. d. niedrigsten Substratkosten<br />
Lösung: Bereitstellung von Alternativkulturen durch unterschiedliche Boni (). Dazu ist nach<br />
bisherigem Kenntnisstand eine Differenz bei optimaler Intensität von 1,5 - 2<br />
Cent/kWh notwendig<br />
9,9<br />
40,6<br />
Flächenbedarf<br />
CH4-Kosten<br />
38,2<br />
FuRo+ZF Mais<br />
88%<br />
4,4 + 13,9<br />
150%<br />
100%<br />
50%<br />
0%<br />
Flächenbedarf<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
2
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
1 2 3<br />
1 2 3<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
1 2 3<br />
21<br />
1 2 3<br />
Individuenanzahl je Falle<br />
Quelle: Glemnitz (2008)<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Komplementäre Effekte verschiedener<br />
Kulturarten auf die Blütenbesucherfauna<br />
Daten aus Fel<strong>der</strong>hebungen (2005-2007), Gebiet Thüringen<br />
26<br />
24<br />
22<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
Winterweizen<br />
Mais<br />
5 6 7 8 9<br />
Monat<br />
Solitärbienen<br />
Hummeln<br />
Schwebfliegen<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
1 - Monokultur<br />
2 - zwei<br />
unterschiedliche<br />
Fruchtarten<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Artenvielfalt: Zusammenhang Kulturartengruppen/<br />
Fruchtfolge und Vielfalt Begleitflora/-Fauna<br />
kalkuliert mit Daten aus Felduntersuchungen und Parzellenversuchen<br />
BK_Artenanzahl<br />
Artenanzahl<br />
SP_AZ<br />
-58%<br />
1<br />
Anzahl Kulturartengruppen<br />
2 3 1<br />
Anzahl Kulturartengruppen<br />
2 3<br />
3 - drei<br />
-13%<br />
unterschiedliche<br />
Fruchtarten<br />
Spinne<br />
Anzahl Anzahl Kulturartengruppen n<br />
Anzahl Anzahl Kulturartengruppen<br />
Quelle: Glemnitz (2008) Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
+<br />
18%<br />
+<br />
41%<br />
Artenanzahl<br />
LK_AZ<br />
Artenanzahl<br />
BB_Artenanzahl<br />
-28%<br />
-60%<br />
+<br />
11%<br />
+ 8%<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Erntetermin und Reproduktion typischer Brutvögel<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Überschneidung <strong>der</strong> Erntetermine für Winterzwischenfrüchte (WZF), früher Ganz-pflanzenernte<br />
(GPS), Kornernte mit Brutperioden typischer Brutvögel auf Ackerflächen*<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Vergleich Biogas- und Methanausbeuten<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Mischung Winterroggen/Wintererbse<br />
Mischanbau Winterroggen/Wintergerste<br />
Foto ackerbohne o<strong>der</strong> erbse o<strong>der</strong> wicke im<br />
getreide<br />
Fruchtart<br />
Winterweizen<br />
Ackerfuchsschwanz<br />
Windhalm<br />
Biogas<br />
(l N /kg oTS )<br />
630,04<br />
560,02<br />
545,55<br />
Methan<br />
(l N /kg oTS )<br />
353,74<br />
318,41<br />
308,67<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
3
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
dt TM/ha<br />
A3<br />
Luzernegras<br />
TH<br />
Dornburg<br />
Quelle: Peyker, Gödeke, Vetter 2008<br />
Spätes Neu Schnittregime christoph<br />
A3<br />
Rotklee-<br />
/Luzernegras<br />
A3<br />
TH<br />
Burkersdf.<br />
Rotkleegras<br />
TH<br />
Haufeld<br />
A3<br />
Rotkleegraas<br />
TH<br />
Oberweißb.<br />
A3<br />
Rotkleegras<br />
TH<br />
Dornburg<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Satellitenprojekt mehrjähriges Ackerfutter:<br />
Thüringer Ergebnisse<br />
Vergleich <strong>der</strong> einheitlich angebauten Mischung A3 ( Mischungen 06/07, spätes<br />
Schnittregime (Weidelgrasbetont=hellgrün; Luzerne/ - Kleegras=dunkelgrün)<br />
ø beste Mischung: 129,9 dt TM/HNJ<br />
Frühes Schnittregime<br />
ø beste Mischung: 115,4 dt TM/HNJ<br />
Mischung A3: Welsches Weidelgras, Bastardweidelgras, Deutsches Weidelgras<br />
A3<br />
Gräsermischung<br />
TH<br />
Burkersdf.<br />
A3<br />
Rotkleegras<br />
TH<br />
Haufeld<br />
A3<br />
2007<br />
2006<br />
Rotkleegraas<br />
TH<br />
Oberweißb.<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Fazit Anbauverfahren - Fruchtfolge<br />
Für alle aufgeführten Varianten des Energiepflanzenanbaus<br />
lässt sich als Fazit ziehen, dass die Intensität<br />
des Anbauverfahrens dem Produktionsziel anzupassen<br />
ist. Die betriebswirtschaftliche Vorzüglichkeit<br />
<strong>der</strong> Biogaspflanzen ist standortspezifisch. Raps für<br />
den Food- und Non-Food-Anbau sowie Qualitätsweizen<br />
haben in Thüringen sicher auch in Zukunft die<br />
höchste relative Vorzüglichkeit. Bei den Pflanzen für<br />
die Biogasproduktion ist es <strong>der</strong> Mais. Um den Anbau<br />
von Alternativen zu beför<strong>der</strong>n sind Än<strong>der</strong>ungen, z. B.<br />
bei <strong>der</strong> Einspeisevergütung des EEG notwendig bzw.<br />
zukünftig in die 2. Säule <strong>der</strong> GAP entsprechende<br />
Maßnahmen zu integrieren.<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Artenvielfalt <strong>der</strong> Grünlandvegetation - KULAP<br />
L 1<br />
L 2<br />
L 31<br />
L 32<br />
L 33<br />
L 4<br />
L 6<br />
N 12<br />
N 13<br />
N 14<br />
N 15<br />
N 2<br />
N 3<br />
N 4<br />
N 5<br />
W 1<br />
W 21<br />
W 22<br />
KULAP-Thüringen - ausgewählte Maßnahmen -<br />
KULAP-Maßnahmen<br />
Ökologische Anbauverfahren<br />
P<br />
Artenreiche Fruchtfolge<br />
P<br />
Blütenstreifen auf Ackerland<br />
o P<br />
Ackerrandstreifen<br />
o P<br />
Uferrandstreifen<br />
o P<br />
Artenreiches Grünland<br />
P<br />
Pflege von Hecken und Schutzpflanzungen o P<br />
Hamsterschutz<br />
P<br />
Nahrungs- und Nistschutzflächen<br />
o P<br />
Rotmilanschutz<br />
P<br />
Stilllegung Ackerflächen für Naturschutzzwecke o P<br />
Biotoppflege durch Beweidung<br />
P<br />
Biotoppflege durch Mahd<br />
P<br />
Pflege von Streuobstwiesen<br />
P<br />
Umwandlung Ackerland in Grünland<br />
(P)<br />
Reduzierung des Stickstoffaustrages<br />
P<br />
Anbau von Zwischenfrüchten/Untersaaten<br />
P<br />
Anwendung Mulch- o<strong>der</strong> Direktsaaten im Ackerbau P<br />
FILET-<br />
Flächenziel (ha)<br />
21.000<br />
87.300<br />
400<br />
400<br />
500<br />
45.000<br />
300<br />
500<br />
400<br />
800<br />
400<br />
59.000<br />
10.000<br />
2.800<br />
1.500<br />
100.000<br />
5.000<br />
6.500<br />
Zielerreichung<br />
2009 (%)<br />
111<br />
138<br />
45<br />
7<br />
4<br />
83<br />
30<br />
58<br />
49<br />
2<br />
8<br />
64<br />
136<br />
81<br />
11<br />
100<br />
10<br />
286<br />
Quelle: Hochberg, H.; Schwabe M. (2008) Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
o P = ohne Produktion Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Ernte des Roggen-Wicken-Gemisches<br />
Projekt:<br />
„Energie aus<br />
Wildpflanzen“<br />
Quelle: Biogas Journal, Son<strong>der</strong>heft, 2010<br />
Quelle: Biogas Journal, Son<strong>der</strong>heft, 2010<br />
4
Bestand Durchwachsene Silphie<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Trockenmasseerträge unterschiedlicher Herkünfte <strong>der</strong> Durchwachsenen<br />
Silphie in Abhängigkeit vom Standort (Durchschnitt 2008 bis 2010)<br />
300<br />
250<br />
TM (dt/ha)<br />
200<br />
150<br />
USA<br />
Norddeutschland<br />
Thüringen<br />
Russland<br />
Silomais<br />
100<br />
50<br />
0<br />
M. Conrad, A. Biertümpfel<br />
Dornburg Gülzow Bingen Heßberg<br />
Dornburg, A. VETTER, 2011<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Fruchtfolge ergänzt durch Dauerkultur:<br />
Beispiel Agroforst<br />
Weizenernte im Agroforst - 2010<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Agroforstsystem Dornburg 2009<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Anbau von Winterweizen in 2008/2009 auf 96 m (links) und 48 m breitem Ackerstreifen<br />
in Wendhausen (die kleinen Kreuze links oben in den Karten geben die Lage <strong>der</strong> Ackerstreifen<br />
auf dem Feld wie<strong>der</strong>, <strong>der</strong> weiße Streifen kennzeichnet den Baumstreifen) (Quelle: Greef et al. 2009)<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Nachgewiesene Tiergruppen im Agroforstsystem Dornburg (2008/2009)<br />
• Tagfalter<br />
14 Arten<br />
darunter: Zitronenfalter, Schachbrett, Distelfalter<br />
• Laufkäfer<br />
38 Arten<br />
darunter 7 geschützte Arten: z. B. Breithalskäfer,<br />
Goldschmied, Ried-Halmläufer<br />
• Vögel<br />
33 Arten<br />
darunter 4 RLT: z. B. Rotmilan, Wachtel, Mehlschwalbe,<br />
Rebhuhn<br />
• Säugetiere<br />
7 Arten<br />
darunter: Waldmaus, Rötelmaus, Feldhase<br />
5
Klassischer<br />
Naturschutz<br />
Waldmantel<br />
= Agrarholz<br />
„Hecken“ im<br />
Kurzumtrieb<br />
Quelle: Wagener, IfaS (ELKE-Projekt), 2010<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Modellstandort Marpingen<br />
Signifikante Steigerung<br />
<strong>der</strong> Vielfalt im Raum<br />
durch Kombination von<br />
altem mit neuem Wissen!<br />
Hecken<br />
Baumbestand<br />
= Agroforst<br />
Erosionsschutz<br />
+ neue Kulturen<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Fazit<br />
Mit dem Ausbau <strong>der</strong> <strong>Bioenergie</strong> ergeben sich sowohl<br />
Risiken als auch Chancen für die Biodiversität. Unter<br />
den agrarstrukturellen Voraussetzungen Thüringens,<br />
d. h. einem geringen Tierbesatz und einem hohen<br />
Getreideanteil in den Marktfruchtfolgen überwiegen<br />
eindeutig die Chancen durch eine erweiterte Integration<br />
von Energiepflanzen in die Kulturlandschaft.<br />
Vor allem <strong>der</strong> Rapsanbau für die Food- und Non-<br />
Food-Verwertung, Mais und neue Kulturarten für die<br />
Biogaserzeugung sowie die Integration von Energieholz<br />
eröffnen vielfältige Möglichkeiten zur Erhöhung<br />
<strong>der</strong> Biodiversität im Agrarraum.<br />
Pflanzenproduktion / Agrarökologie<br />
Weitere Informationen im Internet unter<br />
www.bioenergie-portal.info/thueringen o<strong>der</strong><br />
www.thueringen.de/de/tll im Agrarkalen<strong>der</strong><br />
6
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