Pflanzen Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Gewässerschutz mit nachwachsenden Rohstoffen

2017 novellierte Deutschland die Düngeverordnung, um die EG-Nitratrichtlinie noch besser umzusetzen. Die Stickstoff- und zum Teil auch die Phosphordüngung wurden deutlich stärker beschränkt als zuvor. Allerdings besteht weiterer Handlungsbedarf, denn die EU fordert zusätzliche Verbesserungen bei den zulässigen Stickstoffmengen pro Hektar und in den nitratbelasteten Gebieten.

Link: Pressemitteilung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

Vor diesem Hintergrund gewinnen gewässerschonende Anbaukonzepte mit nachwachsenden Rohstoffen weiter an Bedeutung. Im Gegensatz zu Flächenverkäufen für den Gewässer- oder auch Hochwasserschutz versprechen sie mehr Akzeptanz seitens der Landwirte, denn diese können die Flächen weiter bewirtschaften und ein Einkommen auf ihnen generieren.

In Forschungsprojekten werden verschiedene Ansätze zum Gewässerschutz mit nachwachsenden Rohstoffen näher untersucht. In der Folge stellen wir ausgewählte Projekte vor:

See; Bild: ©markuscz - stock.adobe.com

Mais-Stangenbohnen-Mischanbau

Silomais lässt sich – geeignete Sorten vorausgesetzt – sehr gut in Mischkultur mit Stangenbohnen anbauen. Der Mais dient den Bohnen als Rankhilfe, die Bohnen wiederum können sich als Leguminosen mit Stickstoff aus der Luft versorgen. Dieses ursprünglich aus Südamerika stammende Anbausystem verspricht gegenüber dem Mais-Reinanbau ökologische Vorteile bei relativ geringen wirtschaftlichen Einbußen.

Forscher der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen wollen nun in Düngungsversuchen überprüfen, inwieweit man bei diesem Mischanbau auf mineralischen Stickstoff(N)-Dünger verzichten kann. Dazu bauen sie das Gemenge auf Flächen mit geringer und mit guter N-Versorgung an. Die Forschungsfragen lauten: Nutzen die Bohnen auf den gering versorgten Flächen tatsächlich ihre Fähigkeit zur N-Fixierung aus der Luft und überlassen dem Mais den N aus dem Bodenvorrat und organischer Düngung? Und verzichten die Bohnen umgekehrt auf gut versorgten Flächen auf die Luftstickstoff-Fixierung? Wenn es so wäre, bräuchte der Landwirt keinen zusätzlichen mineralischen N düngen und könnte sich auf das sich selbst regulierende System der Leguminose verlassen. Damit würde der Mischanbau helfen, N-Überschüsse zu reduzieren und potenzielle Nitrateinträge in Grund- und Oberflächengewässer zu senken.

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22027716

Mehr Informationen zum Mais-Bohnen-Mischanbau

Mais/Stangenbohnengemenge; Foto: KWS/W. Schmidt
Mais-Stangenbohnen-Gemenge; Foto: W. Schmidt

Wetland Buffer Zones (CLEARANCE)

Wetland Buffer Zones (WBZ, deutsch: Feuchtgebietspufferzonen) sind natürliche, künstliche oder wiederhergestellte Feuchtgebiete, die zwischen landwirtschaftlichen Flächen oder anderen Quellen von Nähr- und Schadstoffen und aquatischen Ökosystemen liegen. Die WBZ halten Nähr- und Schadstoffe zurück, eliminieren sie oder reduzieren sie durch Pflanzenaufnahme, bevor sie in Flüsse, Seen und Ozeane gelangen können. Die Dimensionen von WBZ gehen weit über die wenige Meter breiten Pufferstreifen des Greenings hinaus. Da auf ihnen Biomasse produziert wird, sind WBZs nicht mit dem Totalverlust an produktivem Land verbunden. Die wichtigsten aktuell bekannten Verwertungsoptionen für Biomasse von feuchten Standorten sind: Gemeines Schilf (Dachrohr, Bauplatten), Rohrkolben (Dämmmaterial), Rohrglanzgras und Seggen (Energiebiomasse, Futtermittel, Biogas, Kompost, Wertstoffakkumulation in der Asche oder den Gärresten) und Schwarzerlen (Möbelholz, Holzwerkstoffe, Energierohstoff).

Im bis Mai 2020 laufenden Forschungsprojekt CLEARANCE widmen sich Forscher der Universitäten Greifswald und Kiel, des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei und der Grünen Liga Berlin intensiv diesem Thema. Sie wollen Empfehlungen für eine möglichst optimale Kombination von Biomassenutzung und Nährstoffretention erarbeiten, die Leistungen von WBZ mit den Kosten vergleichen und generell die Chancen und Barrieren des Ansatzes untersuchen. Außerdem analysieren sie, inwieweit die Ökosystemleistungen von WBZ einen Marktwert haben bzw. wie ihnen dieser verliehen werden könnte. Ein Vorbild hierfür liefern die sog. Moorfutures, regionale Kohlenstoffzertifikate, mit deren Erwerb man die Wiedervernässung von Mooren unterstützen kann. Intakte Moore sind hoch effektive Kohlenstoffspeicher, die weltweit mehr Treibhausgase speichern als Wälder. Ein MoorFutures steht für eine Tonne Kohlendioxid, deren Emission durch Wiedervernässung eines Moores vermieden wurde. Die Berechnung der Klimaschutzwirkung einer Maßnahme pro Flächeneinheit und die Übertragung in den MoorFutures-Standard wurde an der Uni Greifswald entwickelt. Auf ähnliche Weise könnte der Nährstoffrückhalt durch WBZ einen monetären Wert erhalten.

Übergeordnetes Ziel ist es, das allgemeine Bewusstsein für Feuchtgebiete und deren Beitrag für die Lösung von Wasser- und Nährstoffmanagementproblemen zu erhöhen.

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22003217, 22003317, 22016317 und 22016417.

CLEARANCE ist ein europäisches Projekt, an dem weitere Partner aus Dänemark, den Niederlanden, und Polen mitarbeiten und das im Rahmen des ERA-Net Cofund Waterworks 2015  durch die EU-Kommission gefördert wird.

Praxisbesipiel: In Malchin (Mecklenburg-Vorpommern) versorgt ein Biomasseheizwerk ein Nahwärmenetz mit Wärme, die unter anderem aus Niedermoorbiomasse gewonnen wird: http://www.niedermoor-nutzen.de/index.html

Thematisch verwandte Projekte: 22400518, 22408917

Ernte von Schilf; Foto: lensescape.org
Ernte von Schilf; Foto: lensescape.org

Silphie-Dauerkulturen als Beitrag zum Wasser- und Bodenschutz

Das Julius-Kühn-Institut vergleicht und bewertet die Wirkung  der alternativen Energiepflanze Durchwachsene Silphie auf Wasser und Boden mit der von Mais und Feldgras. Die Silphie bringt hier große Potenziale mit: Zum Vegetationsbeginn entwickelt sie sich sehr schnell und bildet bereits Ende April einen geschlossenen Pflanzenbestand. Zu dieser Zeit befinden sich wärmebedürftige C4-Pflanzen wie z.B. Mais und Sorghumhirse gerade erst im Keimblattstadium bzw. sind noch nicht einmal ausgesät. Nach der Ernte im Herbst treibt die Silphie aus dem Wurzelstock neu aus. Dieser Wiederaustrieb bildet bis zum ersten stärkeren Frost einen zunächst lebenden und danach toten schützenden Mulch auf der Bodenoberfläche. Er wirkt wie eine Zwischenfrucht und könnte dafür sorgen, dass unmittelbar vor Beginn der winterlichen Sickerperiode weniger auswaschungsgefährdetes Nitrat im Boden vorhanden ist. Insgesamt ist der Boden mit einer Silphie-Dauerkultur etwa drei Monate länger begrünt und wird auch nur etwa halb so häufig befahren wie beim Anbau von Mais. Im Vergleich zu einjährigen Energiepflanzen sollte auch die tiefe und intensive Durchwurzelung des Bodens das Risiko der Nährstoffauswaschung deutlich reduzieren. Im Projekt wollen die Forscher diese Thesen anhand von Feldversuchen überprüfen.

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22023914

Durchwachsene Silphie; Foto: FNR/S. Hajkova
Durchwachsene Silphie; Foto: FNR/Z. Hajkova

Riesenweizengras

Riesenweizengras (Elymus elongatum / Agropyron elongatum) ist eine als Dauerkultur angebaute alternative Energiepflanze für Biogasanlagen. Ihr werden eine hohe Trockentoleranz, sehr hohe Methanerträge und ökologische Vorteile zugeschrieben. Das Zentrum Nachwachsende Rohstoffe im Versuchs- und Bildungszentrum Landwirtschaft Haus Düsse hat Riesenweizengras in Anbauversuchen mit gängigen Biogaskulturen verglichen. Die Universität Gießen untersuchte die ökonomischen Aspekte der Kulturen. Unter anderem sind die Forscher auch der Frage nachgegangen, ob Riesenweizengras ein Stickstoffsammler ist und N-Auswaschungen verhindern kann. Im Ergebnis war dies tatsächlich der Fall: Riesenweizengras wies niedrige Vorwinter-Nmin-Werte auf, vor allem im Gegensatz zu Mais (Hauptfruchtstellung), Wintertriticale und Welschem Weidelgras mit Mais als Zweitfrucht. Ähnlich niedrige Vorwinter-Nmin-Werte wie das Riesenweizengras zeigten Feldgras, Winterroggen-Wintertriticale-Gemenge und das Wintergerste-Sudangras-Zweinutzungssystem. 

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22025715 und 22015216

Riesenweizengras; Foto: Landwirtschaftliche Lehranstalten Triesdorf
Riesenweizengras; Foto: Landwirtschaftliche Lehranstalten Triesdorf

Winterhanf

Beim Winterhanfanbau wird Faserhanf nach einer frühräumenden Hauptfrucht wie zum  Beispiel Gerste oder Ganzpflanzengetreide bis spätestens Ende Juli ausgesät. Bis zum Winteranfang baut die Pflanze noch einen üppigen Bestand auf, kommt aber in der Regel nicht mehr zur Blüte und stirbt dann beim ersten Frost ab. Die Ernte erfolgt im März des darauffolgenden Jahres. Mit dem Konzept verbinden sich verschiedene  Vorteile: Der Faserhanf bindet über den Winter Stickstoff und bewahrt ihn vor der Auswaschung in Grund- und Oberflächengewässer. Er schützt durch die Bodenbedeckung vor Erosion und die Bestände bieten in Herbst und Winter Rückzugsräume für viele Wildtiere. Zur Aussaat empfiehlt es sich zu pflügen, um den Durchwuchs von Ausfallgetreide zu verhindern. Hat sich der Hanf dann einmal etabliert, benötigt er als schnellwachsende Pflanze keine Pflanzenschutzmittel. Nach der Ernte hinterlässt er mit seinen langen Pfahlwurzeln eine lockere Bodenstruktur für die Folgekultur. Ökonomisch und anbautechnisch ist das Konzept interessant, weil der Hanf als Zwischenfrucht keine zusätzliche Fläche belegt. Die Ernte fällt zwar mit zwei bis vier Tonnen deutlich geringer als beim Sommerhanf mit zehn (und im Ausnahmefall bis zu zwölf) Tonnen aus, stellt jedoch einen zusätzlichen Ertrag dar und konkurriert nicht mit anderen Hauptfrüchten. Daraus ergibt sich bei gleichem Aufwand wie für gängige Zwischenfrüchte ein zusätzlicher Beitrag zum landwirtschaftlichen Betriebseinkommen. Die Standröste über Winter ist schonend, vermeidet Schimmelbildung und erübrigt den beim Sommerhanf notwendigen Schritt der Feldröste.

In einem Projekt der Bergischen Universität Wuppertal wurde Winterhanf in einem Praxisversuch im direkten Vergleich mit Sommerhanf angebaut, geerntet und die Fasern auf ihre Qualität hin untersucht. Im Ergebnis waren die Fasern des  Winterhanfs denen des Sommerhanfs bezüglich vieler mechanischer Eigenschaften ebenbürtig. Praktiker berichten auch von einer überlegenen Feinheit bei aufbereiteten elementaren Hanffasern aus Winterhanf, die das Spinnen feiner Garne ermöglicht.

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22015811

Winterhanf-Projekt der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen

Informationen eines Winterhanf-Aufarbeiters: https://nettle-fibre-company.com/

Winterhanf; Foto: Fam. Klack
Winterhanf; Foto: Fam. Klack

Mischfruchtanbau mit Leguminosen

Aus Untersuchungen ist bekannt, dass Pflanzen im Mischanbau unter Stress-Bedingungen Wasser und Nährstoffe effektiver als im Reinanbau nutzen können. Sogar eine direkte gegenseitige Förderung der Pflanzen wurde nachgewiesen. Nimmt der Stress ab, schlägt die Förderung gewöhnlich in Konkurrenz um. Deshalb ist der Mischanbau vor allem bei „low-input“-Bedingungen interessant, die im Zuge des Klimawandels voraussichtlich auch in Deutschland häufiger vorkommen. Der gemeinsame Anbau von Energie- oder Futterpflanzen mit Leguminosen als Mischungspartner verspricht neben potenziell stabileren Erträgen auch eine Einsparung von Stickstoffdüngern, ein geringeres Nitratauswaschungs-Risiko, mehr Erosionsschutz und mehr Biodiversität.

Ein Forscherteam der Universität Rostock hat den Mischanbau von Mais bzw. Sorghum mit verschiedenen Leguminosen (Soja-, Acker- und Feuerbohnen, Blaue und Andenlupine) im Vergleich zum Reinanbau sowohl im Gewächshaus als auch unter Feldbedingungen erprobt. „Bei suboptimalen Wachstumsbedingungen lag der Mischanbau in punkto Ertrag tatsächlich gleichauf mit dem Reinanbau und war zum Teil sogar überlegen. Dabei erhielten die Mischungen aber nur die Hälfte der Stickstoffdüngung!“, berichtet Projektleiterin Bettina Eichler-Löbermann über die Ergebnisse. Besonders augenfällig waren die Vorteile in den Gefäßversuchen auch unter Phosphor-Mangel. „Bei ausbleibender Phosphor-Düngung wiesen die Gemenge deutlich höhere Gehalte an pflanzenverfügbarem Phosphor im Boden auf als Mais oder Sorghum im Reinanbau, was auf eine aktive Mobilisierung von Phosphorquellen im Boden hindeutet“, so die Pflanzenbau-Professorin. Im Feldversuch mit Feuerbohnen und Andenlupinen als Partner für Mais bzw. Sorghum war dieser Effekt nicht eindeutig nachweisbar. Allerdings gehen die Forscher auch hier von positiven Effekten für die Phosphor-Versorgung aus, denn auch auf diesen Flächen wurden für den Mischanbau deutlich höhere Aktivitäten von Enzymen gefunden, die am Phosphor-Umsatz im Boden beteiligt sind.

In den Feldversuchen stellte sich außerdem heraus, dass die Erträge im Mischanbau stabiler waren und weit weniger von der Bewirtschaftung beeinflusst wurden als Mais oder Sorghum im Reinanbau. Außerdem zeigten die Gemenge im Herbst geringere Werte an mineralisiertem Stickstoff und damit ein geringeres Risiko einer Nitratverlagerung ins Grundwasser.

Unter Feldbedingungen schnitten die rankenden Feuerbohnen häufig besser ab als die Andenlupinen, die offensichtlich stärker unter der Konkurrenz und dem Lichtmangel in den Mischungen litten. Im Gefäßversuch schnitt unter suboptimalen Bedingungen auch die Sojabohne gut ab, die im Feldversuch nicht getestet wurde.

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22030111

Versuch im Folientunnel mit Trockenstress: Links Mais, rechts Mais mit Feuerbohnen (Phaseolus coccineus). Die Erträge der Kombination Mais-Feuerbohnen waren tendenziell höher als bei Mais im Reinanbau. Foto: Eichler-Löbermann/Uni Rostock
Versuch im Folientunnel mit Trockenstress: Links Mais, rechts Mais mit Feuerbohnen (Phaseolus coccineus). Die Erträge der Kombination Mais-Feuerbohnen waren tendenziell höher als bei Mais im Reinanbau. Foto: Eichler-Löbermann/Uni Rostock

Wildpflanzen

Mehrjährige, artenreiche Wildpflanzenmischungen bestehen aus jeweils rund 20 Wild- und Kulturpflanzenarten und stellen eine ökologisch wertvolle Ergänzung zu Standard-Biogaskulturen dar. In einem Projekt zwischen 2012 und 2015 wollte die Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau dieses Anbausystem zur Praxisreife weiter entwickeln. U. a. führten die Forscher Düngungsversuche durch. Diese zeigten, dass Wildpflanzen einen geringen Stickstoffbedarf haben und schon bei 90 kg N/ha (unter Anrechnung des Nmin im Boden) gute Erträge erzielen. Die herbstlichen Boden-Nitratgehalte fielen selbst bei Düngung über Bedarf für landwirtschaftliche Kulturen sehr niedrig aus. Die Forscher folgerten daraus, dass die Wildpflanzenmischungen auch zum Anbau in Trinkwasserschutzgebieten und auf Flutpoldern geeignet sind oder gezielt in belasteten Regionen zur Reduktion von Nitratverlusten eingesetzt werden können. „Durch diese Vorteile könnte auch das wirtschaftliche Ergebnis der Wildpflanzenkultur verbessert werden, indem unter Einhaltung der entsprechenden Auflagen hinsichtlich der Düngung Förderungsmöglichkeiten zum Wasserschutz genutzt werden“, so die Wissenschaftler.

Das Projekt in der Datenbank der FNR: 22038211

Wildpflanzen; Foto: M. Nast
Wildpflanzen; Foto: FNR/M. Nast

Energieholzstreifen an Fließgewässern

Der Anbau schnellwachsender Baumarten auf Äckern entlang von Gräben, Bächen und Flüssen ist eine Option, Nährstoffeinträge in Gewässer zu verringern. Dieser Ansatz wurde im Projekt „Kurzumtriebsplantagen (KUP) am Fließgewässer“ der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL) erprobt: Die TLL pflanzte auf einem 12 Meter breiten Streifen am Bennebach im Kyffhäuserkreis Hybridweiden. Im Ergebnis zeigte sich in den drei Untersuchungsjahren eine deutliche Rückhaltewirkung des KUP-Streifens für Phosphor.

Im Projekt wurden auch die rechtlichen Rahmenbedingungen analysiert.

 

Demnach gibt es im Wasserhaushaltsgesetz des Bundes in § 38 Gewässerrandstreifen Hemmnisse. Dort heißt es in Absatz 4 Satz 2: "... das Entfernen von standortgerechten Bäumen und Sträuchern, ausgenommen die Entnahme im Rahmen einer ordnungsgemäßen Forstwirtschaft, sowie das Neuanpflanzen von nicht standortgerechten Bäumen und Sträuchern [ist verboten]". Da KUP nicht unter den Waldbegriff fallen, kann die Ernte von Energieholz nicht als forstwirtschaftliche Nutzung gelten.

Allerdings könnte eine Änderung dieses Paragrafen im Bundes-Wasserhaushaltsgesetz nur Signalwirkung haben, denn verbindliche Regelungen zum Gewässerrandstreifen sind Länderhoheit. Die Länder Baden-Württemberg, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen sowie künftig auch Thüringen haben bereits Neuregelungen zum Gewässerrandstreifen getroffen. In Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen ist die Ackernutzung auf einem fünf Meter breiten Gewässerrandstreifen künftig eingeschränkt, ab 2019 bzw. ab 2022 ist dort nur noch die Anlage und Beerntung von KUP und die Anlage von Blühstreifen erlaubt. In Baden-Württemberg ist außerdem der Anbau der Durchwachsenen Silphie (Etablierung ohne Pflanzenschutz und Düngung) erlaubt, in Nordrhein-Westfalen die Anlage von Dauerkulturen.

In Brandenburg kann die Wasserbehörde für die Anpflanzung, Bewirtschaftung und das Beseitigen von Gehölzen mit Ernteintervallen von mehr als drei Jahren eine Befreiung von § 38 Absatz 4 Satz 2 Nummer 2 des Wasserhaushaltsgesetzes erteilen.

In Thüringen beträgt der Gewässerrandstreifen im Außenbereich zehn Meter. Die zuständige Wasserbehörde kann auf Ackerflächen im Gewässerrandstreifen, auf denen Baumarten mit dem Ziel baldiger Holzentnahme angepflanzt werden und deren Bestände eine Umtriebszeit von mind. fünf Jahren haben (KUP), das  Entfernen standortgerechter Bäume und Sträucher zulassen.

Informationen zum Gewässerrandstreifen in Baden-Württemberg

Neufassung des Wassergesetzes Nordrhein-Westfalen (§ 31)

Brandenburgisches Wassergesetz (§ 77a)

Thüringer Gesetz zur Neuordnung des Thüringer Wasserwirtschaftsrechts (§ 29 Absatz 4)

 

Der Bennebach in Thüringen: Eine Erosionsrinne ist deutlich erkennbar. Foto: TLL
Der Bennebach in Thüringen: Eine Erosionsrinne ist deutlich erkennbar. Foto: TLL
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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
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