Schließt Gärsaft Stroh auf? - Landwirtschaftskammer Schleswig

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Pflanze
der von der EU gesetzten Umweltziele sicherzustellen. Die Neufassung der Düngeverordnung muss
deshalb genutzt werden, um notwendige Nachjustierungen zur Verbesserung der Nährstoffeffizienz in
der Landwirtschaft vorzunehmen.
Gärreste in N-Obergrenze
einbeziehen
Von grundsätzlicher Bedeutung wird die vorgesehene Einbeziehung der sogenannten pflanzlichen Wirtschaftsdünger (in der
Regel Gärreste) in die Berechnung
des Anfalls organischer Düngemittel je Flächeneinheit sein. In einigen tierhaltenden Betrieben, die
gleichzeitig eine Biogasanlage betreiben, wird dies zu einer Überschreitung der Obergrenze von
170 kg N/ha führen. Ausnahmegenehmigungen (Derogationsrege-
BAUERNBLATT | 9. April 2016 ■
lung), um Wirtschaftsdünger über
diese Grenze hinaus auf ausgewählten Flächen (intensiv genutztes Grünland oder Feldfutterbauflächen) düngen zu können, beabsichtigt die EU-Kommission erst
dann zu ermöglichen, wenn die
Düngeverordnung novelliert ist.
Düngeplanung und
Bilanzüberschüsse
Bereits in der aktuellen Düngeverordnung wird eine Düngeplanung gefordert. Zukünftig werden
die Vorgaben zur Durchführung
der Düngeplanung konkretisiert.
Für die N-Düngung werden für
Basiserträge bundeseinheitliche
N-Sollwerte festgelegt, die unter
Berücksichtigung von N-Auf- und
Abschlägen in Abhängigkeit vom
Standort und dem Ertragsniveau
zu einer nachvollziehbaren N-Dün-
Übersicht: Die wichtigsten Änderungen der neuen
Düngeverordnung für Schleswig-Holstein
(Ausschnitt; Stand: 18.12.2015)
Obergrenze von 170 kg N/ha:
●● Einbeziehung pflanzlicher und tierischer Wirtschaftsdünger
●● Derogation: Genehmigung durch EU-Kommission erforderlich
Düngeplanung:
●● verbindlich und mit konkreten Vorgaben
●● N-Sollwerte für Basiserträge mit Zu- und Abschlägen
●● ab 25 mg P2O5/100 g Boden (DL) höchstens Entzug
Nährstoffbilanzüberschüsse:
●● maximal + 50 kg N/ha ab 2018
●● maximal + 10 kg P2O5/ha ab 2018
●● Länderermächtigung: in Gebieten mit hohen Nitratgehalten + 40 kg N/ha
Sperrfristen:
●● Ackerland: 1. Oktober bis 31. Januar
Herbstdüngung maximal 30 kg NH3-N/ha oder 60 kg Gesamt-N/ha
nur zu Zwischenfrüchten, Winterraps, Feldfutter und Wintergerste
keine Herbstdüngung zu Stoppelweizen
●● Grünland: 1. November bis 31. Januar
Lagerkapazität:
●● mindestens 6 Monate
●● bei > 3 GV/ha mindestens 9 Monate ab 2020
Ausbringungstechnik:
●● bestelltes Ackerland: streifenförmig, d.h. bodennah ab 2020
●● Grünland: streifenförmig, d.h. bodennah ab 2025
gemenge führen. Ergänzt werden
diese Vorgaben durch zusätzliche
Vorschriften für die Herbstdüngung auf Ackerflächen: Grundsätzlich sollen nur noch maximal 30 kg/
NH3-N/ha beziehungsweise 60 kg
Gesamt-N/ha zu Winterraps und
Wintergerste zulässig sein. Eine
N-Düngung zu Stoppelweizen ist
bisher nicht vorgesehen. Zur Einhaltung dieser Vorgaben sind deshalb Anpassungsstrategien der
Ackerbaufruchtfolgen erforderlich. In Futterbaubetrieben werden Einschränkungen der Phosphordüngung (ab 25 mg (DL-Methode) P2O5/100 g Boden = Düngung
höchstens auf Entzug) in Abhängigkeit von den Bodengehalten zu
Änderungen der Flächenbewirtschaftung führen. Dies gilt letztendlich auch mit Blick auf die zukünftig einzuhaltenden maximalen
Bilanzüberschüsse: Beginnend mit
dem Düngejahr 2018 sollen Überhänge im Betriebsdurchschnitt von
maximal 50 kg N/ha beziehungsweise 10 kg P2O5/ha zulässig sein.
Hiervon abweichend sollen die
Länder ermächtigt werden, in Gebieten, in denen die Grundwasserkörper hohe Nitratgehalte (40 mg
NO3/l mit steigendem Trend oder
50 mg NO3/l) aufweisen, den maximal zulässigen Bilanzüberschuss
auf 40 kg N/ha weiter abzusenken.
Mehr Lagerkapazitäten
schaffen
Neben den bereits genannten Anforderungen hinsichtlich
der Herbstdüngung wird die Ausweitung der Sperrfristen für die
N-Düngung (Grünland: 1. November bis 31. Januar beziehungsweise
Ackerland: 1. Oktober bis 31. Januar) weitere Investitionen in die Lagerkapazität (Minimum: sechs Monate) von Wirtschaftsdünger erfor-
derlich machen. Auch im Bereich
der Ausbringungstechnik muss investiert werden: Auf bestelltem
Ackerland darf Wirtschaftsdünger
ab 2020 nur streifenförmig, das
heißt, mit bodennahen Ausbringungstechniken ausgebracht werden. Diese Regelung soll für Grünland ab 2025 gelten.
FAZIT
Insgesamt zielen die beschriebenen Änderungen der Düngeverordnung darauf ab, die
N-Effizienz landwirtschaftlicher Produktionssysteme zu
verbessern. Welche Anpassungsstrategien für einzelne Betriebstypen in Schleswig-Holstein erforderlich sind,
soll in den folgenden Wochen
im Rahmen einer Artikelserie
diskutiert werden. Ob und
gegebenenfalls welche Änderungen im Rahmen des weiteren Gesetzgebungsverfahrens vorgenommen werden,
ist momentan nicht absehbar, deshalb sollten diese Artikel lediglich als erste grundlegende Information gesehen
werden. Neben den pflanzenbaulichen Herausforderungen und den damit verbundenen Folgekosten sind bereits
jetzt notwendige Investitionen der Betriebe erkennbar:
Einige Betriebe werden Wirtschaftsdünger abgeben, viele Betriebe werden in Lagerkapazität und Ausbringungstechnik für Wirtschaftsdünger investieren müssen.
Dr. Conrad Wiermann
Landwirtschaftskammer
Tel.: 0 43 31-94 53-300
[email protected]
Maissilierung für die Biomassenutzung
Schließt Gärsaft Stroh auf?
Silomais für die Biogaserzeugung
wird häufig unter 30 % Trockenmasse (Gärsaftbildungsgrenze) geerntet und in der Regel auch sehr
kurz gehäckselt. Zudem führen relativ große Stapelhöhen zu einem
vergleichsweise hohen Sickersaftanfall. Mittels einer Strohunterlage unter dem Mais wird in der Praxis versucht, diesen zuckerhaltigen
Saft zu binden und damit Verluste
zu reduzieren. Führt der vom Stroh
aufgesaugte Gärsaft auch zu einem Aufschlusseffekt beim Stroh,
und wenn ja, wie hoch ist dieser?
Aufgrund einer Anfrage aus der
Praxis galt es zu untersuchen, ob
durch die Zugabe von Gärsaft aus
Mais zu Stroh ein Aufschlusseffekt
durch den Gärsaft zum Beispiel in
Form einer Erhöhung der Methan-
ausbeuten festzustellen ist. Das
Stroh wurde aus Lagerbeständen
und der Gärsaft aus Maissilagen
der Ernten 2013 und 2014 der Rixdorfer Biogasanlage gewonnen.
Die Mischsilagen aus Stroh und
Gärsaft wurden auf der Versuchsstation Futterkonservierung der
Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein in Futterkamp angelegt und betreut. Die Ermittlung
der Methanausbeuten erfolgte im
Institut für Verfahrenstechnik (ILV)
der Christian-Albrechts-Universität
zu Kiel, erarbeitet von Dr. Susanne Ohl.
Versuchsanlagen
in Futterkamp
Vor Anlage der Laborsilagen wurde das Mischungsverhältnis von
■ BAUERNBLATT | 9. April 2016
●●Gärsaft September 2014 (Saft
9/14)
●●Weizenstroh Rixdorf
●●drei Silagen Rixdorf (Mix 2)
Bei der Anlage von Silagen des Mixes
aus Stroh und Gärsaft.
Stroh und Gärsaft ermittelt. Die
Analyse des TM-Gehaltes der Strohunterschicht unter Maissilagen
aus der Praxis hatte einen mittleren Trockenmasse-Gehalt (TM) von
25 % ergeben. Demnach konnte geschlussfolgert werden, dass 1 kg trockenes Stroh (88 % TM) zirka 3 bis
3,5 l Gärsaft (8 % TM) absorbieren
könnte. In Vorversuchen mit nassen Jutesäcken bestätigte sich diese Annahme. Das Mischungsverhältnis von Stroh zu Gärsaft betrug auf
Gewichtsbasis 1 zu 2,4.
Mit Gärsaft vom April 2014 und
Gerstenstroh aus Futterkamp
(Mix 1) sowie Gärsaft vom September 2014 mit Weizenstroh aus Rixdorf (Mix 2) erfolgte am 9. Oktober 2014 die Anlage der Laborsilagen mit dreifacher Wiederholung
in 1,5-l-Weckgläsern. Das gehäckselte Stroh wurde lose in das Laborglas eingefüllt, verdichtet und
anschließend mit Gärsaft aufgefüllt. Bei Mix 1 betrug die durchschnittliche Stroheinwaage 250 g,
hier wurde mit 600 g Gärsaft aufgefüllt, bei Mix 2 waren es zirka
200 g Stroh und 480 g Gärsaft. Die
Gläser wurden sofort gasdicht verschlossen und für 90 Tage bei 25° C
in einer temperierten Silierkammer
gelagert. In dieser Zeit wurden die
Verluste durch Wiegung ermittelt.
Nach der Beendigung der Lagerung wurden die Gläser entleert
und die Proben eingefroren; anschließend wurden sie zum ILV verbracht.
Folgende Varianten standen für
weitere Untersuchungen (Inhaltsstoffe, Gasbildungspotenzial) zur
Verfügung:
●●Gärsaft April 2014 (Saft 4/14)
●●Gerstenstroh Futterkamp
●●drei Silagen Futterkamp (Mix 1)
Unterproben dienten zur Erhebung folgender Inhaltsstoff-Parameter in einem externen Labor, die
Bestimmung erfolgte nach Methoden des Vdlufa, die TS-Korrektur
nach Weissbach (2009):
Das Ausgangsmaterial (AM) vor
dem Silieren waren Stroh (TM,
oTM, Rohasche (XA), Rohprotein
(XP), Rohfett (XF), Zucker, ADF,
UDP, RNB, ME, NEL) und Gärsaft
(TM, oTM, Rohasche, Gärsäuren,
Alkohole).
Die Silagen Tag 90 setzten sich
wie folgt zusammen: TM, oTM,
Rohasche, ADF, Gärsäuren (Milch(MS), Essig- (ES) und Propionsäure,
Alkohole inklusive Ethanol (Eth)
und Propanol.
Alle Silagekenngrößen wurden
gemäß der DLG-Prüfrichtlinie für
Siliermittel (Stand: 2013) bestimmt.
Die Ermittlung der Methanausbeuten im diskontinuierlichen Gärtest
(Batch-Versuch) erfolgte am Institut für landwirtschaftliche Verfahrenstechnik der CAU Kiel nach der
VDI-Richtlinie 4630 (2006). Die Auswertungen der spezifischen Me
thanproduktion erfolgte nach VDI,
die Bilanzierung nach der DLG-Silierrichtlinie.
Für die Untersuchungen zum
Gasbildungspotenzial wurden zehn
Substratvarianten ausgewählt, um
diese in einem Versuchsdurchgang
zu untersuchen und dadurch eine
größtmögliche Vergleichbarkeit
der Ergebnisse zu erzielen.
●●Gärsaft April mit Gerstenstroh
(Futterkamp) frisch gemixt (Referenz für AM Mix 1),
●●drei Silagen Futterkamp,
●●Gärsaft September (mono),
●●Weizenstroh Rixdorf (mono),
●●Gärsaft September mit Weizenstroh (Rixdorf) frisch gemixt
(Referenz für AM Mix 2),
●●drei Silagen Rixdorf.
Eine Untersuchung von Gärsaft April (mono) sowie des Gerstenstrohs (mono) im selben Ansatz war aufgrund der beschränkten Kapazität der Versuchsanlage
nicht möglich.
Vor dem Einsatz im Batch-Versuch wurden die Strohvarianten
im Thermomix für zweimal 15 s zerkleinert, um eine Kantenlänge von
unter 1 cm, wie sie in der VDI-Richtlinie 4630 (2006) gefordert wird, zu
gewährleisten und eine bestmögliche Homogenisierung zu erreichen. Die Silagen wurden hierfür
im tiefgekühlten Zustand verwendet, um der Verflüchtigung von
Cheminova Deutschland GmbH & Co. KG
cheminova.de
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Pflanze
BAUERNBLATT | 9. April 2016 ■
Gärsäuren und Alkoholen vorzubeugen.
Als Inokulum für die Batch-Versuche diente ausfermentierter, auf
1 mm gesiebter Klärschlamm der
Kläranlage Bülk. Es wurde mit vier
Wiederholungen je Substratvariante gearbeitet. Die Fermentationstemperatur betrug 37,5 °C, die
Versuchsdauer 49 Tage.
Die Auswertung der Methanausbeute im Rahmen der Bilanzierung bezieht sich auf die Basis von
1 kg eingelagerter Trockenmasse,
um eine Vergleichbarkeit sowohl
der Stroh-Sickersaft-Gemische als
auch der Silierwiederholungen zu
ermöglichen. Darüber sollte die
Frage beantwortet werden, welcher Methanertrag vor Beginn
der „Strohsilierung“ aus 1 kg Trockenmasse (Stroh-Sickersaft-Gemisch) erzielt werden kann beziehungsweise wie viel Methan nach
der Silierung/Lagerung unter Be-
Tabelle 1: Kenngrößen des
Weizenstroh
Siliertes Weizenstroh vor (li.) und nach (r.) der Zerkleinerung mit dem Thermomix.
rücksichtigung der auftretenden schiede zwischen den Silagen aus
Verluste noch erzielbar ist. Zur Be- Futterkamp und Rixdorf hinsichtstimmung, ob signifikante Unter- lich der untersuchten Parameter
vorliegen, wurde der Kruskal-WalAusgangsmaterials Gersten- und lis-Test verwendet.
Kenngrößen
TM
g/kg
FM
Roh
asche
g/kg
TM
oTM
g/kg
TM
Gerstenstroh
Weizenstroh
904
937
70
55
930
945
Roh
Roh
protein faser
g/kg
g/kg
TM
TM
42
29
360
466
Rohfett
g/kg
TM
ADF
g/kg
TM
NEL
NEL/kg
TM
13
n. b.*
439
566
4,0
3,8
Tabelle 2: Kenngrößen des Ausgangsmaterials Gärsäfte
Kenngrößen
Saft 4/14
Saft 9/14
TM
g/kg
FM
TMk
g/kg
TM
oTM
g/kg
TM
Roh
asche
g/kg
TM
pH
26
91
29
97
930
866
121
134
3,97
n. b.*
Gär Alko
säuren hole
g/kg
g/kg
TM
TM
172,6
30,5
38,3
9,92
NEL
NEL/
kg TM
8,0
n. b.*
Tabelle 3: Kenngrößen der Silagen, Mittelwerte (STABW)
Kenngrößen
TM
TMk
oTMk
XA
924
(1,15)
943
(21,8)
75,7
(1,15)
57,0
(21,8)
[g/kg FM]
Gerstenstroh- 271
299
Silage
(10,15) (0,53)
Weizenstroh311
331
Silage
(16,8) (19,0)
Fotos (2): Dr. Susanne Ohl
Essig Milch- Ethanol Buttersäue säure
säure
[g/kg TM]
66,9
(11,9)
32,7
(9,0)
5,8
(0,9)
71,2
(32,2)
8,8
(1,6)
30,8
(9,9)
0,9
(0,2)
n. b.*
aber einen wesentlich höheren Anteil an Gärprodukten.
Die TM-Gehalte beider Mischsilagen mit Werten um 30 % und
oTM-Gehalten um 93 % sind relativ
ähnlich. Im Vergleich dazu unterscheiden sich die GärproduktmusErgebnisse
ter deutlich aufgrund des Zusatzes
Ausgangsmaterial
der qualitativ verschiedenen GärDie beiden Ausgangsmaterialien säfte (Tabelle 3).
(zwei Strohherkünfte, zwei Gärsäfte) für die Anlage der Silagen und
Ergebnisse
ihre wertbestimmenden KenngröMethanbildung
ßen sind in den Tabellen 1 und 2
wiedergegeben.
Die Batch-Versuche ergaben für
Das Gerstenstroh enthält auf- den reinen Gärsaft (9/14) eine högrund des höheren Aschegehaltes here spezifische Methanproduktiweniger oTM, aber aufgrund gerin- on als für das Weizenstroh (Tabelger Anteile der Strukturkohlehyd- le 4), die Methanproduktion des
rate eine höhere Energiedichte von frischen Gemisches liegt in dem Be0,2 MJ NEL/kg TM.
reich, der aus den jeweiligen AnDie Gärsäfte unterscheiden sich teilen an der Mischung zu erwarmarkant hinsichtlich des TM und ten war. Die Methanproduktion
oTM-Gehaltes sowie hinsichtlich der silierten Mischungen liegt bei
der Gärprodukte. Der Gärsaft vom dem Gerstenstroh unter der des
April weist einen erheblich gerin- Ausgangsmaterials, bei dem Weigeren Gehalt an TM auf, enthält zenstroh teilweise darüber.
Tabelle 4: Mittelwerte der spezifischen Biogas- und Methanproduktion sowie des durchschnittlichen Methangehalts
Inhalt
Saft
Stroh
Stroh-Sickersaft-Gemisch
Variante
Zustand GlasNr.
9/14
Weizenstroh (Rixdorf)
Gerstenstroh
frisch gemixt
(Futterkamp)
siliert
1
2
3
Weizenstroh
frisch gemixt
(Rixdorf)
siliert
1
2
3
* n. b. = nicht bestimmt
Biogas
[lN/kgoTS]
646
458
495
462
476
468
486
507
536
485
Methan CH4-Gehalt
[%]
[lN/kgoTS]
399
293
315
296
302
294
312
318
339
303
62
64
64
64
64
63
64
63
63
63
Die Gärsäfte stammten aus Maissilagen.
Fotos (2): Dr. Johannes Thaysen
Pflanzenschutzmittel vorsichtig verwenden. Vor
Verwendung stets Etikett und Produktinformationen
lesen, Warnhinweise und -symbole beachten.
■ BAUERNBLATT | 9. April 2016
Übersicht: Veränderung des Methanertrages der Stroh-SaftGemische während der Silierung/Lagerung auf Basis einer
ursprünglichen Einwaage von 1 kg TM, dargestellt sind Minimum, Maximum und Mittelwert
300
Methanertrag [lN/kg TM]
290
280
270
260
250
240
Mix 1 frisch
Mix 1 siliert
Mix 2 frisch
Mix 2 siliert
Material
Mittelwert und Streuungsbreite
me des Methanertrages, die beim
Gerstenstroh (Mix 1) aufgrund des
geringeren Gasbildungspotenzials
Während der Silierung traten wesentlich stärker ausfällt als beim
bei beiden Stroh-Sickersaft-Vari- Weizenstroh (Mix 2).
anten Trockenmasseverluste in einem ähnlichen Bereich auf (Mix
Dr. Johannes Thaysen
1: 5,4 ± 1,9 %, Mix 2: 6,6 ± 3,4 %).
Landwirtschaftskammer
Die Bilanzierung des MethanertraTel.: 0 43 31-94 53-323
ges auf der Basis einer ursprü[email protected]
chen Einwaage von 1 kg Trockenmasse pro Glas ist in der Übersicht
Dr. Susanne Ohl
dargestellt. Bedingt durch den TroInstitut für Landwirtschaftliche
ckenmasseverlust und die VerändeVerfahrenstechnik
rung der spezifischen Methanproder Christian-Albrechts-
duktion kommt es zu einer AbnahUniversität zu Kiel
Ergebnisse
Bilanzierung
FAZIT
Die Zugabe von qualitativ unterschiedlichen Gärsäften zu
Gersten- beziehungsweise Weizenstroh bewirkte in der hier
vorgestellten Untersuchung für
die frischen Mischungen keine Unterschiede in der spezifischen Methanausbeute. Zwar
wies der Gärsaft (September)
wesentliche höhere Gasausbeuten als das Weizenstroh
(Rixdorf) auf, die Gasproduktion des frisch zusammengemixten Ausgangsmaterials war
aber genauso groß, wie es aus
den Anteilen an der Mischung
und den jeweiligen Gasproduktionen der Mischungspartner zu erwarten war. Für den
Gärsaft aus April und das Gerstenstroh (Futterkamp) konnten diesbezüglich keine Aussagen getroffen werden, da diese Substratvarianten aufgrund
der Kapazitätsengpässe nicht in
Monofermentation auf ihr Gasbildungspotenzial untersucht
werden konnten.
Die Mischungen silierten unter
Laborbedingungen mit Gärverlusten in Höhe von 6 % TM ohne
signifikante Unterschiede zwischen den Varianten. Die Verwendung von frischem Gärsaft führte nach der Silierung/Lagerung zu
signifikant höheren spezifischen
Methanausbeuten als die Verwendung von „siliertem“ Gärsaft
älterer Provenienz. Unter Berücksichtigung der Gärverluste wiesen die Ergebnisse der Bilanzierung auf Basis 1 kg Trockenmasse
darauf hin, dass die Verwendung
von Stroh mit frischem Gärsaft signifikant höhere Methanerträge ermöglicht als silierter Gärsaft mit Stroh. Ursache könnten
gewisse Aufschlusseffekte durch
die Zugabe von frischem Gärsaft
zu Stroh sein. Weiterführende Untersuchungen sollten einerseits
alle Ausgangsmaterialien in Monofermentation berücksichtigen,
andererseits auch Gemische derselben Strohherkunft mit qualitativ unterschiedlichem Gärsaft.
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