energieholz aus kurzumtriebsplantagen - bfn · 2008. 9. 29. · energieholz aus...
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Energieholz aus Kurzumtriebsplantagen Chancen und Risiken
mit Blick auf eine naturschutzgerechteAgroforstwirtschaft
Energieholz auf dem Acker – zwischen Eingriff und AusgleichFachveranstaltung des BfN, Insel Vilm, Sept. 2008
N. Lamersdorf
Forschungszentrum Waldökosysteme &
Büsgen-InstitutAbt. Ökopedologie der gemäßigten Zonen
Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie
Georg-August-Universität Göttingen
Foto: Walotek
Foto: www.agropark.orgFoto: KnustFoto: LamersdorfFoto: LamersdorfFoto: Lamersdorf
Gliederung
• Einführung
Positionierung von KUPs im Kontext agroforstlicherAnbausysteme (AFS)
• Chancen und Risiken von KUPs
Übersicht / ausgesuchte Beispiele
• Das DBU-Projekt NOVALIS
Untersuchungsansatz / erste Ergebnisse
• Schlussfolgerungen und Ausblick
Foto: Knust
Definition Agroforstwirtschaft (I)
…. is an intensive land-management system that combines trees and/orshrubs with crops and/or livestock (Stamps et al., 2001)
…. when trees and crops get together (AFTA, Association for Temperate Agroforestry, Québec 2007)
…. agroforestry systems embrace both production (food and wood) andthe provision of “services” that may ultimately be manifested inchanges in soil properties, micro and macro climatic parameters,nutrient distribution or a combination of these and other environmentalor ecological characteristics (Gordon & Thevathasan, 2001)
…. best-designed when minimizing negative (e.g. shade) and maximizingpositive interactions (e.g. nutrient cycling) between trees and crops
(Gordon & Thevathasan, 2001)
Foto: Lamersdorf
… ist damit kein Konzept, das die Entwicklung der Nutzfläche einer mehr oder weniger freien Sukzession überlässt bzw.
primär auf den menschlichen Eingriff verzichtet.
Definition Agroforstwirtschaft (II)
Foto: www.agropark.orgFoto: www.agropark.orgFoto: www.agropark.org
Foto: USDA / NACFoto: Lamersdorf Foto: Lamersdorf
Definition Agroforstwirtschaft (III)
5 Grundtypen
Silvopasture(F, Foto: www.agropark.org)
Forest Farming(Québec, CA)
Windbreaks(Québec, CA)
Riparian Buffers(US, Foto: www.aftaweb.org / Iowa State University )
Alley-Cropping(GB, Foto: www.agropark.org)
Association for Temperate Agroforestry (www.aftaweb.org)
Foto: Lamersdorf
Foto: Lamersdorf
Foto: Walotek
Warum Energieholz / Agrarholz / holzige Biomasse ?
Substitutionspotential
Heizöl• 280 L• 200 L • 200 L• 140 L
• 100 L• 70 L
• 320 L• 500 L
Holz1 Fm Buche Rundholz1 Fm Fichte Rundholz 1 Rm Buche Scheitholz1 Rm Fichte Scheitholz
1 Srm Buche Hackschnitzel1 Srm Fichte Hackschnitzel
1 Srm Holzpellets1 t Holzpellets
Bild:Pflüger-Grone
(nach Walotek, 2006)
KUP = ca. 30 – 40 Srm (7-10 t lutro) / ha / a = ca. 2000 – 3000 L Heizöl
Fotos: C. Knust
• Erosionsschutz
• Wasserschutz
• Klimaschutz
• Förderung der C-Speicherung / Humusbildung
• Extensivierung (Vergleich Ackerbau)
• Steigerung der Diversität
Fotos:Hofmann
Ökologische Chancen von KUPs
Foto: Lamersdorf
Beispiel 1: Minderung der N2O-Emission
Brache (10 Jahre / vergrast) 2,53 Raps 2,30 Eiche 0,96 Pappel (10 Jahre) 0,48 Pappel (5 Jahre + 100 kg N) 0,46 Pappel (5 Jahre) 0,21
aus Flessa et al. (1998) und Teepe (1999)
[ kg N2O-N ha-1 a-1 ]
Foto: Lamersdorf
Beispiel 2: Förderung der C-Sequestrierung
Abschätzung (!):
Eintrag über Blattstreu (TM) = 5-6 t ha-1 a-1 (ca. 50 % C)Eintrag an C = 3 t (1/3 Speicherung, 2/3 CO2 Verlust)
C-Sequestrierung = 1 t ha-1 a-1
x 10 Jahre = 10 t C ha-1
= + 30 % der im Oberboden vorhandenen C-Vorräte
Literaturdaten = + 32 - 41 % C in 6 Jahren (Kahle und Hildebrandt 2006)
= 0 - + 20 % nach 7-9 Jahren (Jug et al., 1999)
Foto: Lamersdorf
Beispiel 3: N-Bindung / Wasserschutz (1)
aus Jug et al., 1999
Foto: Lamersdorf
Beispiel 3: N-Bindung / Wasserschutz (2)
aus Jug et al., 1999
Foto: Lamersdorf
Ökologische Risiken von KUPs
• Verlust an Diversität (Vergleich Brache)
• Vereinheitlichung des Landschaftsbilds (Monokultureffekt)
• Erhöhter Wasserverbrauch
• Herbizideinsatz / lokale Bodenverdichtung(Vergleich Brache)
• Einbringung standortsfremder Arten
• Erhöhte CO2-Freisetzung durch Umbruch / Rückwandlung
Foto: Walotek
Foto: Lamersdorf
Fotos: C. Knust
Beispiel 1: Erhöhter WasserverbrauchFoto: Walotek
Nach Knur et al., 2007, Projekt DENDROM (Pappel, 3- und 9-jährig, Standort Neuruppin, Mittel LS/CS)
[mm a-1]
3-jährig 9-jährig
Freilandniederschlag = 586 591 Interzeptionsverdunstung = 118 (20%) 172 (29%)
Evapotranspiration = 351(60%) 360 (61%)
Versickerung = 117 (20%) 59 (10%)
Versickerung Feldfrüchte = 215 (37%)
Fotos: C. Knust
Beispiel 2: Erhöhte CO2-FreisetzungFoto: Walotek
Beispiel: Freisetzung nach Umbruch von Grünland = 12,6 t Corg / ha (Jug et al., 1999)
Foto: Vetter / TLLFoto: M. Hofmann / HERO Foto: NOVALIS / Gütersloh
Fotos: C. Knust
Beispiel 3: Verlust an DiversitätFoto: Walotek
Zoodiversität → Vortrag U. Schulz / Projekt NOVALIS
Phytodiversität → Erste Ergebnisse aus dem Projekt NOVALIS
&
Landschaftsökologie
Zur naturverträglichen Produktion von Energieholz in der
Landwirtschaft
Ein Verbundprojekt des Forschungszentrums Waldökosysteme
der Universität Göttingen
LaufzeitSep.2006 – Aug.2009
KoordinationFoto: Lamersdorf
Ausgangszustand
Anpflanzungs-und
Aufwuchsphase
Degradation(Verlust an Humus, Nährstoffen, Arten und Diversität, Gefahr von Verdichtung,
Erosion, Sickerwasserkontamination, Belastung von Nachbarökosystemen, Verlust an Landschaftsvielfalt)
Bestand / Ernte(Alter <= 3 Jahre)
Bestand / Ernte(Alter 4-10 Jahre)
Bestand / Ernte(Alter > 10 Jahre)
Erhalt(Ausgeglichene C- und Nährstoffbilanz, Erhalt von Arten/Diversität,
Porenvolumen, Erhalt von Landschaftsstrukturen)
Aufwertung(Netto C-Sequestrierung, Zunahme von Arten- und Strukturdiversität,
Nährstoffspeicherung, Porenvolumen, Filterfunktion, Verbesserung der Landschaftsfunktionen)
Charakterisierung
Optimierung
Validierung und Bewertung
Entwicklung der Standorts- und Landschaftsqualität
Bewirtschaftung
Ausgangszustand
Anpflanzungs-und
Aufwuchsphase
Degradation(Verlust an Humus, Nährstoffen, Arten und Diversität, Gefahr von Verdichtung,
Erosion, Sickerwasserkontamination, Belastung von Nachbarökosystemen, Verlust an Landschaftsvielfalt)
Bestand / Ernte(Alter <= 3 Jahre)
Bestand / Ernte(Alter 4-10 Jahre)
Bestand / Ernte(Alter > 10 Jahre)
Erhalt(Ausgeglichene C- und Nährstoffbilanz, Erhalt von Arten/Diversität,
Porenvolumen, Erhalt von Landschaftsstrukturen)
Aufwertung(Netto C-Sequestrierung, Zunahme von Arten- und Strukturdiversität,
Nährstoffspeicherung, Porenvolumen, Filterfunktion, Verbesserung der Landschaftsfunktionen)
Charakterisierung
Optimierung
Validierung und Bewertung
Entwicklung der Standorts- und Landschaftsqualität
Bewirtschaftung
Untersuchungsansatz
• Abt. Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen Universität Göttingen (A. Dohrenbusch, B. Stoll)
• Abt. Ökopedologie der gemäßigten Zonen, Universität Göttingen (F. Beese, N. Lamersdorf)
• FG Tierökologie, Fachhochschule Eberswalde (U. Schulz)
• Inst. für Waldökologie und Waldinventuren, Eberswalde (A. Bolte, F. Kroiher, J. Bielefeldt)
• Göttinger Bodeninitiative GBI e.V. (N. Lamersdorf)
• Büro für Landschaftsökologie BALSA, Göttingen (G. Busch)
• WMG Wald-Marketing GmbH, Uelzen (M. Hecker)
• Stadtwerke Gütersloh (M. Meier)
Projektpartner
Untersuchungsflächen
Ansatz: Unechte Zeitreihe
Vernetzung mit den NachbarprojektenDENDROM und AGROWOOD
Ausgesuchte Fragestellungen
Phytodiversität
vTI, Institut für Waldökologie und Waldinventuren, Eberswalde
A. Bolte, F. Kroiher, J. Bielefeldt
1. Welche Faktoren bestimmen die Pflanzenartenvielfalt in Agrargehölzen?
2. Welche Rolle spielt der Artenpool der umgebenden Landschaft?
3. Wie verhält sich die Phytodiversität im Vergleich zu unmittelbar angrenzenden Ökosystemen?
Untersuchungsflächen
Schlussfolgerungen Phytodiversität(vorläufig)
1. Die Faktoren „Wüchsigkeit“ und „Flächengröße“ bestimmen die Artenvielfalt.
Flächen Georgenhof
y = 1,1699x0,4532
R2 = 0,98
y = 0,2994x0,5107
R2 = 0,97
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
m² Flächengröße
Arte
nanz
ahl G
efäß
pfla
nzen
Klon - Max 4 (gering wüchsig)
Klon - Hybrid 275 (rasch wüchsig)
2. Bestandesalter (Kronenschluss) und Standortsunterschiede bestimmen die Pflanzenartenvielfalt im Vergleich zur Umgebung.
y = 0,3599x0,4114
R2 = 0,99
y = 0,5055x0,3873
R2 = 0,99
y = 0,6953x0,3718
R2 = 0,99
0
3
6
9
12
15
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
m² Flächengröße
Art
enan
teil
am A
rten
pool
auf
25km
² Um
land
[%] (
Gef
äßpf
lanz
en)
Hamerstorf (1-jährig, Sand)Thammenhain (8-jährig, Sand)Methau (8-jährig, Löß)
3. Nachbarökosysteme zeigen vergleichbare oder geringere Pflanzenartenzahlen.
y = 0,6292x0,5066
R2 = 0,99
0
20
40
60
80
100
120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
m² Flächengröße
Art
enan
zahl
kumulative Artenzahlabsolute Artenzahl
Grün-land
Weg WaldPappel-agrarholz-
fläche
Landnutzung der Umgebung
Fläche Georgenhof 2006
Ausgesuchte Fragestellungen
Landschaftsökologie
Büro für Landschaftsökologie BALSA, Göttingen
G. Busch
1. Was sind die standörtlichen Rahmenbedingungen für den Anbau von Agrarholz (Pappel / Weide) unter Berücksichtigung verschiedener Umtriebszeiten?
2. Können Landschaftsfunktionen positiv beeinflusst werden?
Untersuchungsflächen
Untersuchungsraum Landkreis Uelzen, Samtgemeinde Suderburg
1. Die nutzbare Feldkapazität und die Rotationsdauer spielen eine wesentliche Rolle bei der Standortswahl (> 8-jährige Rotation).
Schlussfolgerungen Landschaftsökologie(vorläufig)
2. Veränderungen der Rotationsdauer wirken positiv auf die Wasserbilanz.
(3-jährige Rotation)
Schlussfolgerungen und Ausblick
KUPs besitzen ein erhebliches positives ökologisches Potential.
Negative Effekte lassen sich durch ein gezieltes Management eingrenzen – es fehlt jedoch noch an klaren Vorgaben und Handlungsanweisungen.
Die Einbindung von KUPs in das Konzept der modernen Agroforstwirtschaft ist anzustreben. Dadurch erweitert sich das Anwendungsspektrum. Gleichzeitig steigt die Akzeptanz.
In Detailfragen besteht erheblicher Forschungsbedarf.
Foto: Stoll
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