Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Auswirkungen des Miscanthusanbaus auf das Agrar\u00f6kosystem sind bisher nicht befriedigend gekl\u00e4rt. Auf der Basis von Untersuchungen zu den Schwerpunkten N\u00e4hrstoffhaushalt in etablierten Miscanthusbest\u00e4nden, C-Freisetzung und N-Umsetzung der Miscanthusr\u00fcckst\u00e4nde, Ver\u00e4nderung phy-sikalischer und chemischer Bodeneigenschaften, Wasserhaushalt und insbesondere Grundwasserneubildung, Entwicklung des Gesundheitszustandes soll eine Bewertung der langfristigen \u00f6kologischen Auswirkung des Anbaus erfolgen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Grundlage der Untersuchungen stellten Miscanthus-Feldversuche auf 4 Standorten verschiedener Naturr\u00e4ume Deutschlands (Mecklenburger Grundmor\u00e4ne, L\u00fcneburger Heide, Mainfr\u00e4nkische Platte) mit stark variierenden Boden- und Klimaverh\u00e4ltnissen dar. Die Miscanthusbest\u00e4nde waren zu Beginn der 3-j\u00e4hrigen Projektarbeit 4 bis 6 Jahre alt. Direkt am Versuchsort erfolgte j\u00e4hrlich mehrmals die Merkmalserfassung zur Biomassebildung und Inhaltsstoffver\u00e4nderung sowie zur Bodenfeuchte und Witterung. Die Erntemenge wurde bestimmt Ende Februar\/Anfang M\u00e4rz durch maschinelle Kernbeerntung der Parzellen, der Biomasseaufwuchs zum Vegetationsende und die Biomasseverluste auf der Basis repr\u00e4sentativer Stichproben (Z\u00e4hlstrecken, Einzelpflanzenanalysen), die unterirdische Miscanthusmasse (Rhizome und Wurzeln) im Fr\u00fchjahr vor dem Wiederaustrieb. Die Bodenwassergehalte wurden in 30, 60 und 90 cm Tiefe zu 4 Terminen von Ende April bis Anfang November gemessen (TDR-Me\u00dfger\u00e4t). Sie dienten der Anpassung des Simulations-Modells LEACHM, das zur Modellierung des Bodenwasserhaushaltes genutzt wurde. Bodenchemische und bodenphysikalische Merkmale wurden einmal j\u00e4hrlich bestimmt. F\u00fcr entsprechende Laboruntersuchungen dienten insgesamt 150 Beutel- und 600 Stechzylinderproben der Varianten mit und ohne Miscanthus. Die Untersuchungen zum Abbauverhalten der Miscanthusr\u00fcckst\u00e4nde im Boden erfolgten in Modellversuchen unter kontrollierten Laborbedingungen. Sie wurden durch die organische Stoffgruppenanalyse erg\u00e4nzt. Die Angaben zum Schaderregerauftreten sind das Ergebnis der Beobachtungsforschung in den genannten Feldversuchen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Miscanthus ist in der Lage, auch unter sehr differenzierten Standortbedingungen in Deutschland hohe Biomasseertr\u00e4ge zu bilden. Im Mittel der 3-j\u00e4hrigen Untersuchungen wurden auf den Pr\u00fcfstandorten zwischen 30,3 und 17,0 t\/ha Trockenmasse (oberirdisch) gebildet. Bei der gegenw\u00e4rtigen Erntezeit-spanne ab Ausgang des Winters bis kurz vor dem Wiederaustrieb der Pflanzen besteht eine gro\u00dfe Diskrepanz zwischen Biomasseaufwuchs und Erntemenge, die in den Versuchen nur maximal 19,8 t\/ha erreichte und durchschnittlich 10 – 15 t\/ha betr\u00e4gt. Ursache sind die Vorernteverluste (nahezu alle Blattspreiten und die Triebspitzen) mit 4 – 5 t\/ha entsprechend 29 % des Biomasseaufwuchses, Ernter\u00fcckst\u00e4nde in Form der Stoppeln mit 1,3 bis 3,1 t\/ha und verfahrensbedingte Stengelverluste bei der Ernte. Die Biomasse des unterirdischen Speichersystems, das aus mindestens 3 vitalen Rhizomgenerationen besteht, wird \u00fcber mehrere Jahre gespeichert. In den 7 und 8 Jahre alten Best\u00e4nden waren im Krumenbereich (ca. 25 cm Bodentiefe) 10 bis 20 t\/ha Rhizommaterial akkumuliert. Der Anteil postmortaler Teile lag im Untersuchungszeitraum erst bei maximal 7 %, was auf eine Rhizom-Lebensdauer von 5 – 6 Jahren hinweist. Die Wurzelmasse kann mit 6 – 8 t\/ha Trockenmasse kalkuliert werden.
\nLimitierender Wachstumsfaktor f\u00fcr Miscanthus zur landwirtschaftlichen Nutzung ist das Wasser. Der Verdunstungsfaktor, der PAN-Faktor des LEACHM-Modells, lag in den untersuchten Umwelten zwischen 2,2 und 2,5 und damit deutlich \u00fcber dem von Kartoffeln (1,45 – 2,1) oder Winterweizen (1,1 – 1,9). Der j\u00e4hrliche Transpirationsverbrauch lag zwischen 360 und 540 mm und damit der Wasserbedarf je 10 t\/ha Trockenmasse bei 250 mm. Als Folge konnten keine Grundwasserneubildungsmengen ermittelt werden. Damit sind Stoffaustr\u00e4ge im Grundwasser oder durch Dr\u00e4nwasser unwahrscheinlich. Allerdings kann bei gro\u00dffl\u00e4chigem Miscanthusanbau die sehr starke Aussch\u00f6pfung des Bodenwasserspeichers zu Grundwasserabsenkungen f\u00fchren.
\nDie Ergebnisse zur Mineralisierung der Miscanthusr\u00fcckst\u00e4nde zeigen, da\u00df C-Abbauraten wie bei der in der Landwirtschaft bekannten Strohzersetzung erreicht werden. Allerdings bestehen Unterschiede in der N-Immobilisation. Beim Abbau der Miscanthusr\u00fcckst\u00e4nde wird soviel Stickstoff frei, da\u00df der N-Bedarf der Mikroben im Mineralisierungsproze\u00df nahezu gedeckt wird. Die j\u00e4hrlich potentiell anfallende N-Menge kann mit ca. 60 kg\/ha allein aus den Vorernteverlusten kalkuliert werden, f\u00fcr >8 bis 10 Jahre alte Best\u00e4nde kommt die gleiche Menge aus der Rhizom- und Wurzelzersetzung hinzu. Daraus resultiert: N-D\u00fcngungsma\u00dfnahmen werden nicht ertragswirksam, solange die Wachstumsfaktoren Wasser und Temperatur limitierend wirken. Unter den nat\u00fcrlichen Produktionsbedingungen der untersuchten deutschen Standorte kann eine N-D\u00fcngung nicht empfohlen werden.
\nAufgrund der ermittelten Koeffizienten f\u00fcr die Reproduktionswirkung auf den Boden-Kohlenstoff in der j\u00e4hrlich anfallenden Menge an Miscanthusr\u00fcckst\u00e4nden ist Miscanthus als humusmehrende Kulturpflanzenart (j\u00e4hrlich 8,5 t\/ha ROS) noch vor Luzerne (6 – 7 t\/ha ROS) einzuordnen.
\nUnter den etablierten Miscanthusbest\u00e4nden zeichnete sich eine nachhaltige Beeinflussung der chemischen Bodeneigenschaften ab. C- und N-Gehalte sowie der Gehalt an organischer Bodensubstanz waren deutlich erh\u00f6ht auf den Standorten mit sandigen B\u00f6den. Der Anstieg der Kationenaustauschkapazit\u00e4t und des K-Versorgungsgrades der B\u00f6den wird im Zusammenhang mit der gro\u00dfen Menge an zugef\u00fchrter reproduktionswirksamer organischer Substanz gesehen. Eine Beeinflussung des pH-Wertes und des P-Gehaltes wurde nicht festgestellt. Von den bodenphysikalischen Parametern werden die Trockenrohdichte (verringert) und Porosit\u00e4t (erh\u00f6ht) am deutlichsten beeinflu\u00dft, gefolgt von der Was-serretention (erh\u00f6ht). Bei den phytopathologischen Untersuchungen konnten von phytopathogenen Pilzen lediglich Fusarium-Arten festgestellt werden. Als Pflanzenschutzmittel sind nur Herbizide im Pflanzjahr, evtl. auch zu Beginn des 2. Jahres, erforderlich. Weitere Ma\u00dfnahmen sind nicht n\u00f6tig.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ver\u00f6ffentlichungen zum Thema Nachwachsende Rohstoffe und Bodenfruchtbarkeit in wissenschaftlichen Zeitschriften (10 erschienen, 3 eingereicht) und in der Fachpresse (5), zahlreiche Vortr\u00e4ge auf nationalen und internationalen wissenschaftlichen Tagungen, Kolloquien und Workshops.
\nAnfertigung von 2 Dissertationen<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die im Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, da\u00df die umweltrelevanten Parameter zur Bodenfruchtbarkeit, zu den Stofffl\u00fcssen und zum Einsatz von D\u00fcnge- und Pflanzenschutzmitteln f\u00fcr den Miscanthusanbau sprechen. Die hohe Aussch\u00f6pfung des Bodenwasserspeichers wirkt einerseits durch ausbleibende Grundwasserneubildung negativ, schr\u00e4nkt dadurch aber andererseits Stoffaustr\u00e4ge ein.
\nDie aufgezeigten \u00f6kologischen Vorteile des Anbaus k\u00f6nnen dazu beitragen, da\u00df sich durch die Gesellschaft die Anbauchancen f\u00fcr Miscanthus in Deutschland verbessern, wenn weitere Faktoren stimmen (Pflanzgutqualit\u00e4t, Auswinterungsprobleme, \u00d6konomie der Rohstoffnutzung und -verarbeitung).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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