Projekt 24997/01

Optimierung der Trockenmassebildung von Winterzwischenfrüchten und der Nmin-Absenkung über Winter vor Mais zur Biogasnutzung

Projektträger

Georg-August-Universität GöttingenDepartment für NutzpflanzenwissenschaftenAbteilung Pflanzenbau
Von-Siebold-Str. 8
37075 Göttingen
Telefon: 05 51/39-43 51

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Es sollen die Winterzwischenfrüchte ausfindig gemacht werden, die über Winter viel mineralischen Stickstoff aus dem Boden aufnehmen, die Nmin-Mengen im Boden stark absenken und hohe Trockenmasse-Erträge für die Biogasnutzung liefern. Die Summe der Trockenmasse aus den Winterzwischenfrüchten und dem nachgebauten Mais soll Anhaltspunkte dafür liefern, welche Kombination für die Biogasnutzung Erfolg versprechend ist. In diese Bewertung ist die ökologische Leistung, insbesondere die Absenkung der Nmin-Mengen im Boden durch die Winterzwischenfrucht, mit einzubeziehen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Standort für die Experimente dienen konventionell bewirtschaftete Flächen des Versuchsgutes Reinshof der Universität Göttingen. Folgende 34 + 5 = 39 Prüfglieder werden angelegt: Gräser (4 Sorten), Roggen (4 Sorten), Gerste (4 Sorten), Triticale, Raps (4 Sorten), Rübsen, Markstammkohl, Wegwarte, Spitzwegerich, Ackerbohne, Erbse, Zottelwicke, Steinklee, Rotklee, Inkarnatklee, Wickroggen, Ackerbohne + Erbse, Raps + Wegwarte, Triticale + Spitzwegerich, Landsberger Gemenge, Schwarzbrache. Die Winterzwischenfrüchte werden im Mai der Versuchsjahre geerntet, Mais (Sorte Atletico) wird nachgebaut. Der Mais bleibt ungedüngt, um die spezifischen Vorfruchteffekte der Winterzwischenfrüchte herauszuarbeiten. 5 Prüfglieder werden noch einmal angelegt: Weidelgras, Roggen, Raps, Erbse und Landberger Gemenge. Auf diesen Flächen werden nach der Ernte der Winterzwischenfrüchte und vor dem Legen des Maises 50 m3 Gärsubstrat aus der Biogasanlage Relliehausen der Universität Göttingen ausgebracht. Dies entspricht mehr der landbaulichen Praxis und soll den verschiedenen positiven Wirkungen der Gärsubstrate, z.B. Nährstoffwirkung, Humusreproduktion, Förderung der Bodenmikroorganismen, Rechnung tragen. Die Nmin-Bestimmungen (NO3-N + NH4-N) werden mit Hilfe der luftsegmentierten Durchflussanalyse vorgenommen. Die Bodenwassergehalte werden mehrfach, insbesondere auch vor der Maissaat, bestimmt. Der in der Sprossmasse der Winterzwischenfrüchte aufgenommene Stickstoff wird zusammen mit der gebildeten oberirdischen Trockenmasse und dem C-Gehalt erfasst (Elementaranalyse). Das Wurzelwachstum der Winterzwischenfrüchte wird vor Einsetzen der Bodenerwärmung im zeitigen Frühjahr und zum Zeitpunkt der Zwischenfruchternte im Mai abgeschätzt (Bohrkernmethode). Es sind 2 Versuchsjahre, jeweils mit den Winterzwischenfrüchten und dem Mais, vorgesehen.


Ergebnisse und Diskussion

Die Auswertung der Versuchsergebnisse hat ergeben, dass die angebauten Winterzwischenfrüchte die an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich (a) der Nmin-Absenkung im Boden über Winter, (b) der Lieferung hoher Trockenmasse- und Methanerträge und (c) einer günstigen Vorfruchtwirkung auf den nachgebauten Energiemais, durchaus unterschiedlich zu erfüllen vermögen. Die Futtergräser und Kreuzblütler, aber auch die kleinkörnigen Leguminosen, Inkarnatklee und Zottelwicke, konnten die Nmin-Werte im Winter deutlich abzusenken. Die Wintergetreide-Varianten sowie die großkörnigen Leguminosen Winterackerbohnen und Wintererbsen waren nicht geeignet, die Nmin-Werte im Winter merklich zu reduzieren. Die Wintergetreide-Varianten, Landsberger Gemenge und Wickroggen, mit etwas Abstrichen auch Inkarnatklee, waren in der Lage, hohe Trockenmasse- und Methanerträge hervorzubringen. Nach Schwarzbrache oder nach dem Anbau von Leguminosen wurden die höchsten Maiserträge erzielt (Mais ungedüngt). Die Maiserträge waren am geringsten, wenn Mais den Kräutern oder den Weidelgras-Varianten folgte (Mais ungedüngt). - Der Feldaufgang des Maises verlief nach Schwarzbrache etwas zügiger als nach den Winterzwischenfrüchten. Dies hing vermutlich mit den Anfang Juni in den Zwischenfruchtparzellen leicht geringeren Bodenwassergehalten zusammen. Später in der Vegetationszeit des Maises konnten keine Unterschiede im Bodenwassergehalt mehr festgestellt werden. - Die Anbauwürdigkeit der untersuchten Winterzwischenfrüchte wurde mit dem neu entwickelten Index IRA abgebildet. In IRA geht die Nmin-Absenkung über Winter, der Methan-Flächenertrag der Winterzwischenfrüchte sowie der Mais-Trockenmasseertrag ein. Nach Maßgabe des IRA-Wertes sind das Landsberger Gemenge (IRA = +1,11), der Wickroggen (IRA = +1,11) und der Inkarnatklee (IRA = +0,98) die Winterzwischenfrüchte, die insgesamt am anbauwürdigsten erscheinen. Dagegen erwiesen sich die Wintererbsen (IRA = -0,84) und die Winterackerbohnen (IRA = -0,98) sowie einige Getreidearten einschließlich Triticale (IRA = -0,87) als am wenigsten anbauwürdig. Die relative Vorzüglichkeit von Landsberger Gemenge und Wickroggen ergab sich auf Grund der günstigen Werte hinsichtlich der Nmin-Absenkung und des Methan-Flächenertrages. Allerdings war der Vorfruchtwert bei diesen beiden Varianten leicht negativ. Demgegenüber zeigte Inkarnatklee bei allen drei Teilindizes positive Werte. Die z.T. stark negativen IRA-Werte bei den Wintergetreidearten und -sorten beruhten auf schlechten Nmin-Werten und unterduchschnittlichen Vorfruchteffekten. Die günstigen Methan-Flächenerträge konnten diesen Nachteil nicht ausgleichen. Wintererbsen und Winterackerbohnen konnten die negativen Werte beim Teilindex Nmin und beim Teilindex Methan-Flächenertrag auch durch hohe Vorfruchteffekte für den Mais nicht kompensieren. - Bei Gärrestdüngung waren die Maiserträge nach Deutschem Weidelgras mit 122 dt TM/ha am geringsten und nach den Wintererbsen am höchsten (162 dt TM/ha). Gerade umgekehrt waren die düngungsbedingten Zuwächse beim Maisertrag nach dem Deutschen Weidelgras mit 66 dt TM/ha am größten und nach den Wintererbsen am kleinsten (26 dt/ha). Dies unterstützt die These, wonach es in den Weidelgrasparzellen zu einer Stickstoffimmobilisierung gekommen ist, die durch die Düngung zum Mais teilweise wieder aufgehoben werden konnte. Zum anderen dürfte die Düngung nach den Wintererbsen beim Mais zu einem Nährstoff-Luxuskonsum geführt haben.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Versuchsflächen waren Gegenstand der pflanzenbaulichen Übungen für Studierende der Agrarwissenschaften. Präsentationen der Flächen gab es in kleinem und größerem Rahmen, z.B. Feldbegehung am 23. Juni 2009; ein reges Interesse kam von Seiten der KWS Saat AG in Einbeck (Dr. Walter Schmidt). Über Versuchsergebnisse wurde im Rahmen der 51. und 52. Jahrestagung der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften (Göttingen 2008, Halle 2009) berichtet. Am 3. Februar 2010 trug der Bearbeiter (Dipl.-Ing.agr. Christian Menke) über seine Untersuchungen im Rahmen des Carl-Sprengel-Kolloquiums an der Fakultät für Agrarwissenschaften in Göttingen vor. Ein sehr deutliches Interesse an den Ergebnissen signalisierte die Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft in Jena (Dr. Armin Vetter).


Fazit

Die Anbaueignung der geprüften 33 Winterzwischenfrucht-Varianten erwies sich als sehr unterschiedlich. Mit der Anwendung des neuen IRA-Indexes ist ein Werkzeug verfügbar, um die Tauglichkeit von Winterzwischenfrüchten einschließlich der Effekte auf den nachfolgenden Mais zu quantifizieren. Das (nach IRA) eher schwache Abschneiden der in der landbaulichen Praxis verbreitet angebauten Wintergetreidearten einschließlich Triticale war so nicht erwartet worden, ist aber auf Grund der schlechten Leistungen sowohl hinsichtlich der Nmin-Absenkung als auch des Vorfruchtwertes eindeutig zu erklären. Landsberger Gemenge und Wickroggen erscheinen (nach IRA) als sehr günstige Winterzwischenfrüchte. - Auf Grund der vergleichsweise starken Berücksichtigung der Nmin-Absenkung über Winter durch die Zwischenfrüchte sind die Untersuchungen nicht nur relevant für den Energiepflanzenanbau zur Biogasgewinnung, sondern auch für die Auflagen seitens der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie.