LANDSCHAFTSPROZESSE LANDNUTZUNG UND WIRKUNGEN ... · J. Augustin, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. LANDSCHAFTSPROZESSE LANDNUTZUNG UND WIRKUNGEN LANDNUTZUNGSKONFLIKTE

18.07.2016

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J. Augustin, Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

LANDSCHAFTSPROZESSE LANDNUTZUNG UND WIRKUNGEN LANDNUTZUNGSKONFLIKTE UND GOVERNANCE

BLF LBG LSA LSE LWH SO

J. Augustin, ZALF e.V.

FNR-Biogas-Verbund

THG-Biogas-VerbundPotenziale zur Minderung der Freisetzung von klimarelevanten Spurengasen beim Anbau von Energiepflanzen zur Gewinnung von Biogas

LBG LSE


Erhöhte Klimawirkung durch Anbau von Energiepflanzen bzw. Gärrestausbringung?

Wichtige Eigenschaften von Güllen und Gärresten (nach Döhler u. a. 2010)

Trockenmasse%

C/N-Verhältnis pH-Wert NH4-NKg/t FM

Rindergülle

Gärrest (Rindergülle/Nawahroh)

9,1

7,3

10,8

6,8

7,3

8,3

1,8

2,6

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Erhöhte Klimawirkung des Energiepflanzenanbaus infolge verstärkter N2O-Freisetzung?

Produktion von Biotreibstoff soll höheres Treibhaus-potenzial bewirken


Energiepflanzenanbau soll ein 33-115% geringeres Treibhauspotenzial als der Einsatz fossiler Energie haben

Widerspruch

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Erhöhter Humusverlust durch Anbau von Energiepflanzen?

"So werden vermehrt Raps und Mais auf Kosten weniger umweltgefährdender Kulturen angebaut.„ (Sachverständigenrat für Umweltfragen, Sondergutachten 2007)

Büro für Bodenschutz & Ökologische Agrarkultur

Wirkung von Gärresten auf Vorrat an organischer Bodensubstanz (Corg): möglicherweise nicht negativ (Reinhold bzw. Leithold, 2010)


Methodische Probleme bei der Untersuchung der Dynamik des Vorrats an organischem Bodenkohlenstoff

„… Die jährlichen Veränderungen betragen selbst bei extremen Änderungen der Bewirtschaftung weniger als 0,01% Corg. Bedingt durch die hohe räumliche und zeitliche Variabilität ist die Fehlergrenze > 0,1% Corg. Der Nachweis von Veränderungen der Corg-Gehalte im Boden erfordert Untersuchungen in regelmäßigen Abständen (möglichst jährlich) über einen längeren Zeitraum (> 20 Jahre)...“

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Zwischenfazit: erhebliche Wissensdefizite bei den Folgewirkungen des Anbaus von Energiepflanzen

Verstärkung des anthropogenen Treibhauseffektes durch langfristigen Anbau von Energiepflanzen für „Biogas“?• Hohe mineralische N- Düngung � erhöhte Lachgasfreisetzung und verminderte Methanaufnahme?

• Einsatz stickstoffreicher Gärrückstände � erhöhte Lachgasfreisetzung (Ammoniak)?

• Humusabbau bei mangelnder C-Rückführung � (Netto-)Kohlendioxidfreisetzung?

• Wissen ist viel zu lückenhaft und widersprüchlich, um die langfristigen Wirkungen des Energiepflanzenanbaus klar einschätzen zu können

• Daher können derzeit keine Maßnahmen zur zielgerichteten Minderung der Belastung erarbeitet werden

Dilemma


• Einfluss von von mineralischer N-Düngung, Gärrest-Einsatz, Fruchtart und Fruchtfolge auf die Nettoaustauschrate von N2O, CH4, CO2 und die resultierende Klimawirkung sowie die NH3-Verflüchtigung

• Einfluss der Standortverhältnisse auf den Spurengasaustausch, Klimawirkung und NH3-Verflüchtigung

• Einfluss der Wechselbeziehungen zwischen Düngung (Gärrest-Einsatz), Fruchtart und Standort auf den Vorrat an organischer Bodensubstanz OBS)

Schwerpunkte der Untersuchungen im Verbundvorhaben

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Zielstellungen und Ergebnisse

• Verallgemeinerungsfähige Aussagen zum Einfluss von Bewirtschaftung und Standort auf den Spurengasaustausch, die Klimawirkung und den Corg-Vorrat beim Energiepflanzenanbau

• Präzisierte Modelle zur Abschätzung der Relevanz des Energiepflanzenanbaus als Quelle und Senke von Treibhausgasen und seiner Klimawirkung

• Grundlagen für die Gestaltung von Energieanbausystemen mit reduzierter Klimawirkung und langfristiger Erhaltung des Corg-Vorrats

• Erstellen von standortspezifischen Ökobilanzen des Energiepflanzenanbaus


• Energiepflanzenanbau auf relevanten Ackerbaustandorten Deutschlands

• Konversionspfad Biogas als Energieträger

• Beurteilung der Klimawirkung des Energiepflanzenanbaus zwischen Aussaat und Ernte unter Berücksichtigung von Gärrest-Ausbringung

Systemgrenzen

• Standorte: relevante Versuchsstandorte des EVA - Projektes

• Energiepflanzenanbau: Fruchtarten und Fruchtfolgen des EVA – Projektes

• International verwendete Methoden und Modelle (Vergleichbarkeit und Übertragbarkeit)

• Laufzeit: 01.09.2010 – 31.12.2015

Rahmenbedingungen

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Hohenschulen (K)

Gülzow (G)

Dedelow (D)

Dornburg (J)

Ascha (A)

Abb. nach Jungkunst et al. 2006

Durchführung von identischen Untersu-chungen (v.a. Gasflussmessungen) auf breitem Standortspektrum in Kopplung mit dem EVA-Projekt

Vorgehensweise


Gegenstand der der Feldmessungen

„Kleiner Gärrestversuch“: Einfluss von FF und Gärresten auf Klima- und Boden-C-Bilanz

Stufe 1: 100% Mineral-NStufe 2: 50% Mineral-N + 50% Gärrest-NStufe 3: 100% Gärrest-N(immer zwei Fruchtfolgejahre parallel = 6 Messvarianten)

„Großer Gärrestversuch“: Einfluss von Gärresten auf N2O-EmissionMineralisch mit ortsüblicher N-Menge (Kontrolle)0 % Gärrest-MDÄ50 % Gärrest-MDÄ75 % Gärrest-MDÄ100 % Gärrest-MDÄ125 % Gärrest-MDÄ200 % Gärrest-MDÄ(7 reguläre Varianten + 1 Zusatzvariante mit Piadin)

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Fruchtfolge(n)Kleiner Gärrestv.

Große

r Gärrestv.


Struktur des Verbundvorhabens

Minderung der GasemissionenCAU-Mühling

Messung des Gasaustauschesund der KlimawirkungZALF-Augustin, HSWT-Drösler

ROS-Glatzel, CAU-Mühling

CAU-Kage/Pacholski

Messwerte/Spurengasbilanzen

Messung und Minderung des Gasaustausches und der Klimawirkung

Erstellen von Ökobilanzen

vTI-Stichnothe

ZALF-Augustin

Bilanzansätze/

Basismodelle

Modellentwicklung und -anwendung

CAU-Kage

Modellierung Regionalisierung

ZALF-Werner/Bethwell

Regionalisierung/ Szenarienanalysen

Koordination: ZALFJ. AugustinU. Hagemann

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Ergebnisse

Ulrike HagemannMethodik des THG-Biogas-Verbunds und der Ergebnisse zu C-Flüssen und C-Bilanzen

Jürgen AugustinErgebnisse des THG-Biogas-Verbundes zu N-Flüssen und N-Bilanzen

Henning KageRegionalisierung und Szenarienanalysen im THG-Biogas-Verbund

Heinz StichnotheVergleich gemessener und modellierter THG-Flüsse beim Anbau von Energiepflanzen

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