Anwendung von Düngemitteln auf landwirtschaftlichgenutzten Flächen aus Sicht der DVGW
Sachgerechte Ausbringung von organischenDüngern und derenAusbringungsbegrenzung
Dr. Richard BeiseckerIngenieurbüro für Ökologie und Landwirtschaft (IfÖL),Kassel/Malsfeld
DWA-SeminarSuderburg 12.10.11
Vorstellung IfÖL
• IfÖL (Ingenieurbüro für Ökologie und Landwirtschaft)
Arbeitsschwerpunkte:– Bodenschutz
– Standortkartierungen/Standortbewertungen
– Gewässerschutz
– Umweltplanung
– Agrar- und Umweltberatung
• Beratung und Betreuung verschiedener Kooperationen undWasserversorger in Hessen, Thüringen, Nordrhein-Westfalenund Sachsen-Anhalt
• Sprecher des DVGW-PK „Landwirtschaft und Gewässerschutz“
• Mitglied im DVGW-TK „Grundwasser und Ressourcenschutz“
• Obmann der DWA-AG GB 6.4 „Diffuse Stoffausträge aus Wald und naturnahen Nutzungen“
Gliederung
1. Ausgangssituation
2. Problemanalyse
3. Gesetzliche Regelung (DüV)
4. Handlungsoptionen
5. Zusammenfassung
N-Haushalt und N-Verluste
-Pflanzen-entzug
(100-300)
biogeneStickstoff-bindung
(10– 250)
organischgebundener
Stickstoff Norg
ca. 2 – 10 t/ha
Zahlenangaben in kg N/(ha·a)nach Sauerbeck (1984), Scheffer (1986) und Nieder et al. (2005)
Ernterück-stände u.
Gründüngung
Ammoniak-
Verflüchtigung
(NH3)
AmmoniumNH4+
organischeDüngung(30-300)
minera-lische
Düngung(60– 200)
NitratNO3
-
Mineralisation
Nitrifikation
ImmobilisationassimilatorischeNitratreduktion
gasförmige
Stickstoffver-
flüchtigung
(N2, N2O)(10–30)
fixiertesAmmonium
30– 300 kg N/ha
Fix
ieru
ng
Fre
ise
tzu
ng
Grundwasseroberfläche
Denitri-fikationNitrit
NO2-
Aus-waschung
(10– 120)
atm.Deposition
1
• Verteilung der Nitratgehalte von 181 ausgewählten Grundwassermess-stellen des UBA-Belastungsmessnetzes; Auswertung der Grundwasser-datenbank (EU-Nitratmessnetz; Nitratbericht - UBA 2008)
Auswahl derMeßstellen
oberflächennaherGrundwasserleiter
bereits vor 1995deutlich erhöhterNitratgehalt
eindeutiger Bezug zulandwirtschaftlichgenutzten Flächen
Aussagefähigkeit fürein möglichst großesEinzugsgebiet
Nitratbelastung des Grundwassers1
Gliederung
1. Ausgangssituation
2. Problemanalyse
3. Gesetzliche Regelung (DüV)
4. Handlungsoptionen
5. Zusammenfassung
Sickerwasserrate [mm/a] bei AH = 1N-Überschuss[kg N/ha]
100 150 200
20 89 59 44
40 177 118 89
60 266 177 133
70 310 207 155
80 354 236 177
90 399 266 199
Tolerierbare N-Überschüsse für Gewässerschutz Ziel: Einhaltung der UQN 50 mg/l im Grundwasser
Beurteilung der Nitratauswaschung anhand der potenziellenNitratkonzentration im Sickerwasser unterhalb der Wurzelzone N-Auswaschungspotenzial N-Überschuss
Sickerwassermenge Grundwasserneubildung
N [kg N/ha] x 443 x AH[mg NO3/l] = ------------------------------------
SWR [mm]
Ermittlung der Austausch-häufigkeit AH des Bodenwassersanhand Sickerwasserrate SWR undWasserspeicherkapazität desBodens FKWe
Tolerierbare N-Überschüsse2
Austauschhäufigkeitdes Bodenwassers
Sickerwasserrate [mm/a]
100 150 200 300
50 % 23 34 45 68
75 % 15 23 30 45
100 % 11 17 23 34
150 % 8 11 15 23
200 % 6 8 11 17
Maximal tolerierbarer N-Überschuss [kg N/ha] zur Einhaltung von50 mg/L Nitrat im Sickerwasser
SWR [mm/a] x 50 mg Nitrat/l SWR = Sickerwasserrate [mm/a][kg N/ha] = ------------------------------------ AH = Austauschhäufigkeit auf Basis der FKWe [%]
AH x 443
Tolerierbare N-Überschüsse
Zielwert LAWA:Stickstoff-Bilanzsalden von max. 10 - 40 kg N/ha und Jahr
2
N-Verlustpfade bei Düngung
Definition Unvermeidbare Nährstsoffverluste: „Nährstoffverluste sindunvermeidbar, wenn sie trotz der Ausnutzung aller im Sinne der gutenfachlichen Praxis verfügbaren pflanzenbaulichen Maßnahmen zurErzielung optimaler Erträge und ausreichender Produktqualitätenauftreten.“ (n. BAD, 2003)
2
• Orientierungswerte für betriebstypabhängige unvermeidbareN-Verluste [kg N/ha und Jahr] im mehrjährigen Mittel (BAD 2003)
NutzungStandortgruppenmit mittlererN-Auswaschung
ViehloseBetriebe
Viehhaltende Betriebe
N-Ausscheidung< 100 kg /ha u. Jahr
N-Ausscheidung> 100 kg /ha u. Jahr
RindSchwein,Geflügel
RindSchwein,Geflügel
AckerlandI ( 5 – 15 kg N/ha) 25 60 70 80 90
II (20 – 30 kg N/ha) 40 75 85 95 105
III (35 – 40 kg N/ha) 55 90 100 110 120
GrünlandSchnittnutzung -- 60 -- 90 --
Weidenutzung -- 80 -- 130 --
Unvermeidbare N-Verluste2
Problem 1: Gasförmige Stickstoffverluste
Niederau, H. (2009); Bezirksregierung Münster
2
Problem 2: Organische Düngung
• Mittlere Gesamt-Stickstoffdüngung auf Ackerland von Betrieben mitmineralischer und organischer Düngung(WRRL-Modellvorhaben Weida, Thüringen; Beisecker et al., 2006)
0
50
100
150
200
250
Win
terrap
s
Silo
mai
s
E-W
eize
n
A-W
eize
n
Weize
n
Win
terg
erst
e
Triti
cale
Haf
er
N-D
üngung
[kg/h
a]
N organisch N mineralisch
Mittlere N-Düngeempfehlungen der Wasserschutzgebietsberatung
2
Kulturartspezifischer N-Flächenbilanzsaldo- WRRL-Modellvorhaben Weida, Thüringen (Beisecker et al., 2006)
N-Saldo Ackerland
-100
-50
0
50
100
150
200
250
Win
terr
aps
Silom
ais
Wei
zen
Win
terg
erst
e
E-Wei
zen
A-W
eize
n
Triti
cale
Haf
er
Som
mer
gers
te
Bra
uger
ste
Ges
amtm
ittel
N-S
ald
o[k
gN
/ha]
Zielwert Gewässerschutz: N-Saldo < 40 kg/ha
N-Flächenbilanzsaldo2
Gülle-Verwertung Ackerland2
Exkurs
• Gesetz vom abnehmendenErtragszuwachs (Produktionsfunktion)(Turgot 1767/68; v. Thünen 1842)
• Wirkungsgesetz der Wachstumsfaktoren(Mitscherlich 1874-1956)
die Nährstoffausnutzung nimmt mit zunehmender Düngungshöhezwangsläufig ab!!
Problem 3: N-Nachlieferung2
Gliederung
1. Ausgangssituation
2. Problemanalyse
3. Gesetzliche Regelung (DüV)
4. Handlungsoptionen
5. Zusammenfassung
Gesetzliche Regelung (DüV)
• Höchstmengenregelung DüV (2009)im Betriebsdurchschnitt max. 170 kg/ha Gesamt-N aus Wirtschaftsdüngern
tierischer Herkunft nach Abzug der Stall- und Lagerungsverluste = netto !
0
50
100
150
200
250
300
Gülle Festmist Gülle Festmist
kg/h
a
Höchstmenge n. DüV zuzügl. Verluste
Rinder Schweine
200 243243 261
N-Ausscheidung:Rind ~ 90-100 kg/GVSchwein ~ 80-90 kg/GV
zulässiger Viehbesatz:
Rind* 2,0-2,7 GV/haSchwein 2,7-3,2 GV/ha
* bei intensivem Grünland unterbestimmten Voraussetzungen bismax. 230 kg/ha Gesamt-N zulässig(netto)
plus Stickstoff-Mineraldüngung zu Hauptkulturen !
3
Reduzierung organische Düngung
• Pflanzenbaulich optimal verwertbare N-Mengenüber organische Dünger liegen zwischen 100-140 kg/(ha∙a)(Gutser, R.; Th. Ebertseder, F. Holz, 2008)
• effiziente Verwertung des Stickstoffsin organischen Düngern bei N-Frachtenvon 100 – 130 kg/(ha∙a)(COMPASS-Projekt, CAU Kiel; Kelm, 2007)
Forderung aus Sicht der Wasserwirtschaft:Begrenzung der organischen Düngung aus pflanzlichem undtierischem Anteil auf max. 120 kg/(ha∙a)
3
Reduzierung organische Düngung
• Für flächendeckenden Gewässerschutz:
Begrenzung der organischen N-Düngung aus tierischem und pflanzlichem
Anteil auf max. 120 kg/ha netto (~ 170 kg/ha brutto)
max. zulässiger Vieh-besatz für flächen-deckenden Gewässer-schutz:
Rind 1,7-1,9 GV/haSchwein 1,9-2,1 GV/ha
(in WSG Begrenzungauf max. 1,4-1,5 GV/haerforderlich)0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Gülle/Gärrest Festmist Gülle/Gärrest Festmist
kg/ha
Höchstmenge abzügl. Verluste
Rinder Schweine
145 119119 111
3
Zwischenfazit Düngung
• Die Festlegung der „guten fachlichen Praxis“ mit der DüV zielt vorrangigauf die Optimierung der ldw. Produktion und nur nachrangig auf dieMinimierung von Umweltbelastungen ab.
• Die nach DüV zulässigen N-Überschüsse sind nicht geeignet, diese aufein gewässerverträgliches Maß abzubauen.
• Zur Erreichung der Qualitätsziele der WRRL ist ein mehr auf dieUmweltwirkungen ausgerichteten ldw. Fachrecht notwendig
• Aus Sicht des Gewässerschutzes ist zur Erreichung derQualitätsziele die organische N-Düngung (tierischer undpflanzlicher Anteil) mittel- bis langfristig auf 120 kg/(ha∙a) zubegrenzen
3
Gliederung
1. Ausgangssituation
2. Problemanalyse
3. Gesetzliche Regelung (DüMV)
4. Handlungsoptionen
5. Ausblick
Handlungsoptionen
• Optimierung der organischen N-Düngung
– Anrechnung der organischen Dünger
– Verminderung der Ausbringungsverluste
• Berücksichtigung und Anrechnung der N-Nachlieferung aus dem Bodenvorrat
• Berücksichtigung und Anrechnung deratmosphärischen Stickstoff-Deposition ??
• Reduzierung der Viehbestände ??(flächenangepasste Tierhaltung) Ziel: Steigerung der N-Effizienz,
Verminderung der N-Verluste
4
N-Düngebedarfsermittlung
Heyn, J. 2006; LLH Kassel
4
Optimale N-Düngung
Heyn, J. 2006; LLH Kassel
4
Optimale N-Düngung
• Ertragskurven Winterweizen (einjährige N-Düngungsversuche Hessen
1998-2005) Heyn, J. 2006; LLH Kassel
KGR = korrigierter Geld-Rohertrag [€/ha]:Leistung – N-Düngungs-kosten (Kosten f. Dünger +Ausbringung)
mittlerer Ertrag beieinjährig unterlassener N-Düngung ca. 60 dt/ha
4
• Steigerung der N-Ausnutzung durch optimierte N-Düngung(Heyn, J. 2010; LLH Kassel)
Optimierung Stickstoffdüngung4
Schwankungsbreite Stickstoffgehalte in Gärresten Faustzahlen berücksichtigen die betriebs- und anlagenspezifischen
Bedingungen nur unzureichend
mittlerer NH4-Anteil am Gesamt-N-Gehalt bei Gülle u. Gärrest - Rind 50-56 %
- Schwein 65-75 %
- gemischt 55-65 %
- Gärreste 60-70 %
Optimierung Wirtschaftsdüngereinsatz
aus Dederer, M. (2006)aus LfL Freising (2009)
4
• Anrechnung der organischen Düngung bei der Düngebedarfsermittlung
100 %
düngewirksam
Gesamt-N-Bedarf
- Nmin zu Vegetationsbeginn
- N-Aufnahme Herbst
- N-Nachlieferung
= N-Düngebedarf
- organische N-Düngung
= mineralische Ergänzungs-düngung
Boden:
- Erntereste
- organischeDüngung
Wirtschaftsdünger:
Gülle, Gärreste
Analyse
NorgGülle Rind: ca. 45 %
Gülle Schwein: ca. 20-30 %
Gärrest: 30 – 40%
NH4-NGülle Rind ca. 55 %
Gülle Schwein ca. 70-80 %
Gärrest: 60 – 70%
(1-3 % Mineralisationpro Jahr aus N-Pool) N-Pool
© IfÖL Dr. Beisecker 2006
100 %
düngewirksam
Gesamt-N-Bedarf
- Nmin zu Vegetationsbeginn
- N-Aufnahme Herbst
- N-Nachlieferung
= N-Düngebedarf
- organische N-Düngung
= mineralische Ergänzungs-düngung
Boden:
- Erntereste
- organischeDüngung
Wirtschaftsdünger:
Gülle, Gärreste
Wirtschaftsdünger:
Gülle, Gärreste
Analyse
NorgGülle Rind: ca. 45 %
Gülle Schwein: ca. 20-30 %
Gärrest: 30 – 40%
NH4-NGülle Rind ca. 55 %
Gülle Schwein ca. 70-80 %
Gärrest: 60 – 70%
(1-3 % Mineralisationpro Jahr aus N-Pool) N-Pool
© IfÖL Dr. Beisecker 2006
Optimierung organische Düngung4
Verminderung der Ausbringungsverluste
Anwendungszeitpunkt
aus: Möller, K.; Schulz, R.; Müller, T. (2009): Mit Gärrestenrichtig düngen. Uni Hohenheim & E.ON Ruhrgas AG
Ausbringungstechnik
4
Verminderung der Ausbringungsverluste
Durch Gärrest-Separierung könne dieAmnoniakverluste bei derAusbringung vermindertwerden
aus: Möller, K.; Schulz, R.; Müller, T. (2009): MitGärresten richtig düngen. Uni Hohenheim & E.ONRuhrgas AG
4
LLH Dr. Heyn, 2007
Berücksichtigung der N-Nachlieferung4
N-Nachlieferung Boden
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Silomais
Kartoffeln
Triticale
Zuckerrüben
Körnermais
Winterw
eizen
Wintergerste
Winterraps
Hafer
kg N/ha
ohne N standorttypisch aus: Jacobs, G. (2009)
N-Extensivierungsversuche LWK NRW
• Netto-N-Nachlieferung im Mittel über alle Versuche
4
N-Extensivierungsversuche LWK NRW
aus: Jacobs, G. (2009)
4
Berechnungsgrundlage:Brutto N-Nachlieferung = N-Ernteabfuhr – Nmin-Frühjahr
Brutto N-Nachlieferung- ohne Berücksichtigung der Vorfrucht
Brutto N-Nachlieferung- mit Berücksichtigung der Vorfrucht
Abschätzung der N-Nachlieferung der N0-Variante einjähriger N-Düngungsversuche Hessen 1995-2006 Daten: Heyn, J. 2006; LLH Kassel
N-Nachlieferung Boden4
N-Nachlieferung Boden
• Abschätzung der N-Nachlieferung aus dem Bodenvorrat zurBerücksichtigung bei der N-Düngebedarfsermittlung
Gesamt-N-Bedarf
- Nmin zu Vegetationsbeginn
- N-Aufnahme Herbst
- N-Nachlieferung
= N-Düngebedarf
- organische N-Düngung
= mineralischeErgänzungsdüngung
Bisher: Abschätzung ca. 1-3% Mineralisation aus N-Pool
Boden
Erntereste
organischeDüngung
Organische Düngung
Analyse
NH4-N
Rind ca. 55 %
Schwein ca. 70-80 %
N-Pool
100 %
düngewirksam
NEU: StandortspezifischeAbleitung der N-Mineralisation
NorgRind ca. 45 %
Schwein ca. 20-30 %
Gesamt-N-Bedarf
- Nmin zu Vegetationsbeginn
- N-Aufnahme Herbst
- N-Nachlieferung
= N-Düngebedarf
- organische N-Düngung
= mineralischeErgänzungsdüngung
Bisher: Abschätzung ca. 1-3% Mineralisation aus N-Pool
Boden
Erntereste
organischeDüngung
Boden
Erntereste
organischeDüngung
Organische Düngung
Analyse
NH4-N
Rind ca. 55 %
Schwein ca. 70-80 %
N-Pool
100 %
düngewirksam
NEU: StandortspezifischeAbleitung der N-Mineralisation
NorgRind ca. 45 %
Schwein ca. 20-30 %
seit September 2011:
DVGW F+E-Vorhaben
„Abschätzung der standortspezifischen Stickstoffnach-lieferung zur Optimierung der gewässerschonenden N-Düngeberatung“
Kurztitel: N-Nachlieferung Boden
Laufzeit: 2011-2013
4
Zusammenfassung
• Aus Sicht des Gewässerschutzes ist zur Erreichung derQualitätsziele die organische N-Düngung (tierischer undpflanzlicher Anteil) mittel- bis langfristig auf 120 kg/(ha∙a) zubegrenzen
• Maßnahmen zur Erhöhung der N-Ausnutzung und zurVerminderung der N-Verluste sind konsequent umzusetzen
• Die N-Nachlieferung des Bodens ist bei der Optimierung derDüngebedarfsermittlung anzurechnen
• Die atmosphärischen Stickstoffeinträge aus den NH3-Emissionen der Tierhaltungsanlagen und derDüngemittelanwendung müssen zukünftig stärkerberücksichtigt werden
5
26.01.2010DWA-Seminar Suderburg 12.10.2011
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Weitere Infos und Zusendung der Präsentation: [email protected]
ausführlichere Informationen:
DVGW Biomassestudie 2008:
Ball T., Kiefer, J., Geiges, M., 2008: DVGW-Forschungsvorhaben W 1/03/05:Beurteilung der Erzeugung von Biomasse zur energetischen Nutzung aus Sichtdes Gewässerschutzes.
Abschlussbericht des Technologiezentrums Wasser Karlsruhe.
DVGW Biogasstudie 2009:
Kiefer J., Ball T., Karch U., Köppel W., 2009: DVGW-ForschungsvorhabenGW 1/01/07-A/B: Bewertung der langfristigen Auswirkungen auf Boden,Pflanze, Luft und Wasser bei der Erzeugung von Biogas und derEinspeisung in das Erdgasverteilnetz.
Abschlussbericht des Technologiezentrums Wasser Karlsruhe und der Abtlg.Gastechnologie der DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut derUniversität Karlsruhe
Weitere Informationen
weitere Erläuterungen:
Positionspapier des DVGW zum Thema:„Energiepflanzenproduktion und Einsatz vonGärrückständen aus Biogasanlagen aus Sicht desGewässerschutzes“ vom 26.11.2008
www.dvgw.dehttp://www.dvgw.de/fileadmin/dvgw/wasser/ressourcen/energiepflanzen_rev1.pdf
Weitere Informationen
• Unvermeidbare N-Auswaschung bei standortspezifisch optimalerBewirtschaftung nach guter fachlicher Praxis (BAD 2003)- Ackerland: ohne Sonderkulturen und ohne Tierhaltung- Grünland: mittlere Tierhaltung von ca. 1,5 GV/ha
Boden-nutzung
Ackerzahl
N-Auswaschung [kg/ha und Jahr]
Niederschlag [mm]
< 600 600-750 > 750
Acker < 45 30 35 40
46-65 25 30 35
66-85 15 20 25
> 85 5 10 15
Grünland gw.beeinflusst 30
übrige Böden 20
Unvermeidbare Auswaschungsverluste2
Osterburg, B; Th. Schmidt, H. Gay (2004): Auswertung betrieblicher Daten zur Ermittlung desStickstoffmineraldünger-Einsatzes. FAL Institut für ländliche Räume, Braunschweig
N-Ausnutzung2
• Ertragskurven Winterraps (einjährige N-Düngungsversuche Hessen
1998-2009) Heyn, J. 2010; LLH Kassel
Optimale N-Düngung
Optimierung Stickstoffdüngung
Ermittlung des N-Düngebedarfs
Gesamt N-Bedarf = N-Bedarfszahlen * realistische Ertragserwartung(Entzug + Zuschlag für nicht erntefähige Restpflanze)
- pflanzennutzbarer Nmin-Vorrat zu Vegetationsbeginn(Nmin-Untersuchung)
- pflanzennutzbare N-Lieferung aus
N-Rücklieferung aus Ernterückständen, Vorfrucht N-Rücklieferung aus Zwischenfrüchten, N-Nachlieferung aus organischen Düngern
- N-Nachlieferung des Bodens (Schätzwerte)
= gesamter N-Düngebedarf (mineralisch + organisch)
Schlagspezifische N-Düngebedarfsberechnung nach dem erweitertenBilanzansatz
• Praxisvorschlag:Schnellmessung des wasserlöslichen Nin der Gülle unmittelbar vor der Ausbringung(z. B. Quantofix-Gerät)
• Voraussetzung:- Gülle/Gärrest ist ausreichend homogenisiert- sachgerechte Probenahme
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Quantofix-Meßwert
LU
FA
-An
aly
se
wa
sserl
ösl.
N
Schwein Rind
volle Anrechnung deswasserlöslichen N-Anteilsauf den gesamten N-Düngebedarf der Kultur
Optimierung Wirtschaftsdüngereinsatz
N-Bilanz und N-Kreislauf unter Wiesen(Ertrag ca. 80 dt/ha TM) Stickstoff Zu- und Abfuhrgrößen in kg/ha
150
30216
N–Pool5000-6000
10-
30
Mineralisation100-120
N-Saldo-36
Düngung
biolog. Fix. Aufwuchs
Auswaschung
N-Flächenbilanz Wiesen
N-Bilanz und N-Kreislauf unter Weiden(Ertrag ca. 80 dt/ha TM) Stickstoff Zu- und Abfuhrgrößen in kg/ha
100
30216
173
N –Pool5000-6000
40-
150
Mineralisation100-120
N-Saldo+87
Düngung
biolog. Fix. Aufwuchs
Kot/Harn
80% N-Rückführung!
Auswaschung
N-Flächenbilanz Weiden
Nitrataustrag Grünland
• N-Auswaschung unter konventionell und ökologisch bewirtschaftetemDauergrünland sowie nach Silomais(Mittelwerte Sickerwasserperioden 2004/05 und 2005/06; nach Taube & Verreet, 2007)
• Zielwert LAWA:Stickstoff-Bilanzsalden von max. 10 - 40 kg N/ha und Jahr
• DVGW-W 104:betriebsbezogene maximale Übergangswerte im Dreijahresmittelals Hoftor- und Schlagbilanz
Betriebstyp
Markfruchtbetriebe undBetriebe mit
N-Anfall aus Tierhaltung
utterbau- undVeredlungsbetriebe mitN-Anfall aus Tierhaltung
< 80 kg N/(ha*a)80-160
kg N/(ha*a)> 160 bis 210 kg
N/(ha*a)
Max. tolerierbare Brutto-Bilanzüberschüssein kg N/(ha*a)
< 30 < 70 < 90
Zielwerte Gewässerschutz
Nähr- und Schadstoffgehalte
• Substrateinsatz von Biogasanlagen in Deutschland 2007
Tierische
Exkremente
48%
NawaRo
26%
Bioabfall
10%
Industrielle und
landwirtsch.
Reststoffe
16%
Quelle: BMU 2007
Nähr- und Schadstoffgehalte der Gärreste von Biogasanlagen sind starkabhängig von Art und Menge der Eingangssubstrate !
(Wirtschaftsdünger)
Energiepflanzen
Ko-Substrate
Gärreste
• Einteilung der Gärreste nach Art der Ausgangsmaterialiengemäß DVGW-Forschungsvorhaben 2008, TZW Karlsruhe: „Beurteilung der
Erzeugung von Biomasse zur energetischen Nutzung aus Sicht des Gewässerschutzes“ (Ball,Kiefer u. Geiges, 2008)
Gärrückstände
Gruppe 1(NAWARO)
Gruppe 2(+ Gülle)
Gruppe 3(+ Ko-Substrate)
Gruppe 4(+ Ko-Substrate)
Ausgangs-materialien
Aus land- undforstwirtschaft-licher Grund-produktion
Wirtschafts-dünger
Aus Rückständen der Be- und Verarbeitunglandwirtschaftlicher Produkte
andere biogeneReststoffe = Abfälle(Bioabfall, TierischeNebenprodukte)
Einsatz von Kofermenten
erhöhte Gehalte an Schwermetallen und organischen Schadstoffen(z. T. mit ähnlichen hohen Konzentrationen wie im Klärschlamm)
mikrobiologische Unbedenklichkeit der Gärreste nicht gewährleistet!
• N-Kreislauf reiner NawaRo-BiogasanlagenBsp.: Silomais-Ertrag 550 dt/ha FM; SBA ~ 220 kg N/ha
Gärresteverwertung
Biogasanlage
Anlage- u. Lager-verlustez.B. 5% = 10 kg N
Ausbringverlustez.B. 15% = 31 kg N
N-Anrei-cherung
N-Minerali-sierung
Humus
N-Anrei-cherung
N-Minerali-sierung
Humus
N-Düngewirkung
148 kg/ha
Mais: N-Abfuhr
z.B. 209 kg N/ha
+30 kg N
Frühjahrs-Nmin-Wert +60 kg/ha
N-Rückführung 168 kg/haschnell verfügbares NH4-N~ 70% = 118 kg/ha
fest gebundener Norg
~ 30% = 50 kg/ha
Kultur Silomais Winterweizen Raps Futterrüben
Ertrag [dt ha-1] 550 75 40 600
N-Bedarf (Sollwert)[kg N ha-1]
220 180 220 150
- langjähriger Nmin zuVeg.Beginn (LLH Hessen)
- 67 -64 - 38 - 40
- N-Nachlieferung Boden ~ 30 ~ 30 ~ 30 ~ 30
N-Düngebedarf[kg N ha-1]
103 86 152 80
N-Abfuhr durch Ernte[kg N ha-1]
209 161 132 228
Gärresterückführung (nachFuagatfkt.) [dt ha-1 TS]
418 53 10 540
N-Menge im Gärrest (abzügl.Lager- u. Ausbringungsver-luste)(Nges) [kg N ha-1]
167 129 106 181
davon schnell verfügbarerNH4-N (~ 70%) [kg N ha-1]
117 90 74 127
Quellen: BMU Biogasprojekt, 2008; Landwirtschaftskammer Niedersachsen Merkblatt Wasserschutz, 2009; LLH Kassel, 2009
Gärresteverwertung
Erforderliche Flächenanteile für die Gärresteausbringung im Verhältniszur Substrat-Anbaufläche (bei Einsatz von Schweinegülleund Hühnertrockenkot)
Praxisorientiert Sollwert-MethodeGrundwasserschutz-
orientiert*
Düngeziel: 200 180 140
Nmin-W ert [kg N/ha]
Zwischenfrucht [kg N/ha]
Gärrest (80% MDÄ) 42 [m³/ha]
Unterfuß-DAP (18/46) 1 [dt/ha]
Mineralischer Dünger [kg N/ha]
N-Summe [kg N/ha]
Flächenfaktor** 1,1 1,3 1,6
* im Rahmen von freiwilligen Vereinbarungen
N- Zufuhr nach verschiedenen
Ansätzen
** der Flächenfaktor beschreibt die Ausbringfläche, die erforderlich ist, um den Gärrest von 1 Hektar Anbaufläche nach den Ziel-
Düngevorgaben auszubringen.
0
228
[kg N/ha]
20
keine
190
18
Quelle: DWA M 907; nach von Buttlar et al. (2009)
Gärresteverwertung