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

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Weitere Infos und Zusendung der Präsentation: rb@ifoel.de

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