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Energiepflanzen

Wie man Silphie wieder los wird

Sebastian Parzefall, Maendy Fritz (Technologie- und Förderzentrum, Straubing)
am Mittwoch, 08.06.2022 - 16:00

Irgendwann müssen mehrjährige Energiepflanzen die Fläche wieder verlassen. Wie geht man beim Umbruch am besten vor?

on_Abbildung1_UmbruchFräse

Der Anbau mehrjähriger Energiepflanzen wie der Durchwachsenen Silphie (Silphium perfoliatum L.) und Sida (Sida hermaphrodita L.) gewinnt in der landwirtschaftlichen Praxis zunehmend an Bedeutung. Wegen ihrer hohen Biomasseproduktion wird die Durchwachsene Silphie als alternatives Substrat für Biogasanlagen eingesetzt. Sida hingegen eignet sich besser für die Festbrennstoffnutzung, da sie die Ernte im grünen Zustand weniger gut verträgt und nur über eine bescheidene Methanausbeute verfügt.

Darüber hinaus bieten Dauerkulturen gegenüber einjährigen Energiepflanzen wie Mais vielfältige ökologische Vorteile. Durch lange Bodenruhe, intensive Durchwurzelung und nahezu ganzjährige Bodenbedeckung schützen sie vor Erosion und Nährstoffauswaschung. Blühende Arten dienen zudem als Nahrungsquelle für Insekten.

Trotz des ausdauernden Wuchstyps müssen Silphie- bzw. Sidabestände spätestens bei einem deutlichen Rückgang der Erträge oder der Beendigung von Pachtverhältnissen umgebrochen werden. Da sich die Praxisetablierung dieser Kulturen noch in der Anfangsphase befindet, liegen zum Umbruch kaum Erfahrungen vor, was eventuell vom Einstieg in den Anbau abschreckt.

Im Rahmen des vom Bayerischen Staatsministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten geförderten Forschungsprojekts „GärrestUmbruch“ wurde deshalb von 2019 bis 2021 am TFZ in Straubing untersucht, wie für eine Rückführung entsprechender Flächen in eine herkömmliche Fruchtfolge am besten vorgegangen werden sollte.

Umbruch-Feldversuche mit Silphie und Sida

Ziel des Projekts war es, Umbruchstrategien zu entwickeln, die ohne den Einsatz nicht-selektiver Herbizide auskommen. Außerdem sollte die zu erwartende N-Nachlieferung nach dem Umbruch abgeschätzt werden, um erforderliche Maßnahmen zur Vermeidung von N-Einträgen ins Grundwasser aufzuzeigen.

Für die Untersuchung des Umbruchs stand je ein fünf Jahre alter Bestand von Durchwachsener Silphie und Sida in der Nähe von Straubing zur Verfügung. Um die effektivste Umbruchmethode zu identifizieren, wurden verschiedene rein mechanische Umbruchverfahren (Fräse, Grubber, Pflug) miteinander verglichen. Zusätzlich wurde die nachfolgende Kultur variiert (Wintergetreide, Mais), um herauszufinden, welche Folgekultur sich besser gegen einen möglichen Durchwuchs durchsetzen kann und wo sich dieser leichter bekämpfen lässt.

Der Umbruch und die nachfolgende Ansaat des Getreides wurden Ende September 2019 durchgeführt, Mitte April des Folgejahrs wurde Mais gesät. Der Versuch zum Umbruch von Durchwachsener Silphie wurde bis zum Jahr 2021 fortgeführt, wobei im zweiten Jahr nach dem Umbruch die Kulturen Mais und Wintergetreide jeweils getauscht wurden. Als Wintergetreide wurde für die Ernte im Jahr 2020 Triticale und für 2021 Weizen gesät. Im Frühjahr 2021 fand zum Umbruch von Sida ein neuer Versuch mit Mais als Folgekultur sowie den Umbruchverfahren Pflug und Fräse statt. Der hierfür verwendete Sidabestand wies eine Standdauer von zehn Jahren auf.

on_Abbildung2_Pa_Silphieum Ernte Mais Fräse

Der geringste Durchwuchsbesatz war nach dem Umbruch mit der Fräse (ca. 7 cm Arbeitstiefe) zu beobachten, wobei bei Sida nach dem Umbruch im Herbst weniger deutliche Unterschiede zwischen den Varianten vorlagen. Der zur Ernte noch vorhandene Durchwuchs stammte fast ausschließlich von den Knospen der Wurzelstöcke und belief sich nach dem Umbruch mit der Fräse auf ein bis drei Triebe je Quadratmeter bei Durchwachsener Silphie bzw. vier bis zehn Triebe pro Quadratmeter bei Sida.

Eine Keimung von Samen wurde nur bei Durchwachsener Silphie beobachtet, dies jedoch sowohl im Frühjahr als auch im Herbst. Auch im zweiten Jahr nach dem Umbruch erschienen weiterhin einzelne Keimpflanzen. Die samenbürtigen Triebe wurden jedoch im Rahmen der Unkrautbekämpfung der Folgekultur weitgehend beseitigt und stellten keine Konkurrenz für diese dar.

Mit der Fräse konnten die Wurzelstöcke offenbar so weit zerkleinert werden, dass sich daraus nur noch deutlich schwächere Triebe mit geringer Widerstandsfähigkeit gegenüber Herbiziden bildeten. Einzelne kräftige Triebe deuteten allerdings darauf hin, dass die im Versuch gewählte Arbeitstiefe für eine optimale Bekämpfungswirkung nicht unterschritten werden sollte. Bei Sida sollte außerdem wegen der größeren Wurzelstöcke etwas tiefer mit der Fräse bearbeitet werden.

Silphie

Ein Umbruch mit dem Pflug zeigte sich als kontraproduktiv. Er führte zum stärksten Durchwuchs, der darüber hinaus zeitlich stärker versetzt erschien. Das kontinuierliche Auftreten neuer Durchwuchstriebe über einen längeren Zeitraum erschwerte deren Bekämpfung, da über eine einmalige Herbizidbehandlung nicht alle Triebe optimal erfasst werden konnten.

Nach den bisherigen Beobachtungen scheint Mais die etwas besser geeignete Folgekultur nach dem Umbruch zu sein. Die Vorteile bei der chemischen Bekämpfung, die Möglichkeit zu hacken sowie seine Wuchshöhe bieten vor allem nach dem Silphieumbruch eine gute Unterdrückung des Durchwuchses. Auch im zweiten Jahr nach dem Umbruch von Durchwachsener Silphie war deshalb bei Mais als erster Folgekultur der Durchwuchsbesatz deutlich geringer als nach Getreide.

Sidadurchwuchs erreichte dagegen bis zur Maisernte fast dessen Wuchshöhe. In diesem Zusammenhang muss beachtet werden, dass aufgrund der kleinen Versuchsparzellen keine mit einem flächigen Bestand vergleichbare Beschattung vorlag.

Die standardmäßig zur Unkrautbekämpfung in beiden Kulturen eingesetzten Herbizide zeigten gegenüber dem Durchwuchs von Durchwachsener Silphie und insbesondere Sida keine ausreichende Wirkung. Zudem erwiesen sich die praxisüblichen Herbizidtermine nicht als optimal, sodass für eine bessere Bekämpfungswirkung mehrere Behandlungen und/oder die Ergänzung von Spezialherbiziden erforderlich sind.

Vor allem gegenüber Durchwachsener Silphie wurde durch Wuchsstoffherbizide u. a. mit dem Wirkstoff „Clopyralid“ im Rahmen einer Distelbekämpfung eine gute Wirkung erzielt, die auch in der Literatur bestätigt wird. Durchwuchstriebe von Sida waren schwieriger zu bekämpfen als Silphiedurchwuchs, da diese durch Herbizide weniger geschädigt wurden und zusätzlich deutlich später sowie verzettelt erschienen.

Als Biogassubstrat und Futter können sowohl Mais als auch Getreide-Ganzpflanzensilage trotz Dauerkulturdurchwuchs problemlos genutzt werden. Ein stärkerer Durchwuchs vor allem von Sida könnte jedoch den Getreidedrusch behindern. Darüber hinaus bestand bei Durchwachsener Silphie in der nachfolgend gesäten Wintertriticale das Problem, dass das Wintergetreide nach dem Umbruch mit der Fräse ein deutlich schlechteres Wachstum als in den Varianten Pflug und Grubber zeigte. Dies führte zu niedrigeren Erträgen. Die Ursache hierfür konnte bisher nicht geklärt werden.

Zu erwartende Sickstoffnachlieferung

Grundsätzlich ist beim Anbau von Dauerkulturen mit zunehmender Standdauer mit einer Humusanreicherung zu rechnen. Nach dem Umbruch wird bei normaler Ackerbewirtschaftung diese zusätzliche Humusmenge inklusive des darin enthaltenen Stickstoffs allmählich wieder abgebaut bzw. mineralisiert. Folglich ist nach dem Umbruch langjähriger Bestände eine erhöhte N-Mineralisation zu erwarten.

Zur Untersuchung der N-Nachlieferung erfolgte im Versuch auf einem Teil der Parzellen keine N-Düngung. Der Vergleich der N-Mineralisation nach dem Umbruch mit benachbarten Praxisflächen zeigte jedoch keine erhöhte N-Nachlieferung nach dem Dauerkulturumbruch auf. Vermutlich ist das auf die relativ kurze Standdauer der dahingehend untersuchten Bestände im Projekt zurückzuführen.

on_Abbildung4_AustriebWurzel

Die Menge an Ernte- und Wurzelrückständen wird hingegen ab dem dritten Standjahr mit Erreichen der Maximalerträge kaum weiter ansteigen. Folglich zeigen die Feldversuche, dass trotz der großen Menge an Ernte- und Wurzelrückständen aus dieser Quelle mit keiner erhöhten N-Mobilisierung nach dem Umbruch zu rechnen ist. Vielmehr war zumindest zu Beginn der Mineralisationsphase eher eine N-Immobilisation zu beobachten.

Unter Dauerkulturen liegt wegen der intensiven Durchwurzelung und des gesteigerten Regenwurmbesatzes normalerweise eine optimale Bodenstruktur vor, sodass vor allem bei Mais als Folgekultur die standorttypische Düngung um mindestens 20 kg N/ha reduziert werden sollte. Wegen der später einsetzenden N-Nachlieferung kann eine N-Startdüngung bei Mais für eine rasche Jugendentwicklung dennoch sinnvoll sein.

Vor dem Hintergrund einer potenziell hohen N-Nachlieferung bietet sich bei einer Sommerung als Folgekultur auch ein Umbruch erst im Frühjahr an, um Auswaschungsverluste über den Winter zu vermeiden. Diese und weitere Fragestellungen sollen im Rahmen eines Folgeprojekts genauer betrachtet werden. Es ist zu beachten, dass die aufgeführten Empfehlungen bisher nur auf einzelnen Versuchen basieren und für abschließende Aussagen noch nicht ausreichend abgesichert sind.

Fazit: Durch die Wahl geeigneter Bodenbearbeitungsmaßnahmen, Folgekulturen sowie deren Herbizidmanagement konnte ein Umbruch auch ohne den Einsatz von Totalherbiziden erfolgreich durchgeführt werden. Wird eine Fräse als erste Bearbeitungsmaßnahme eingesetzt, sollte vor allem bei Durchwachsener Silphie ein geringer Durchwuchs in den Folgekulturen einfach zu erreichen sein. Zusätzliche Kosten entstehen für deren Einsatz sowie erforderliche Herbizidapplikationen.

In anderen Versuchen zeigte sich, dass nach dem Umbruch langjähriger Dauerkulturbestände wegen einer erhöhten N-Nachlieferung N-Dünger einsparbar war. Aufgrund der besseren Bodenstruktur ist mit höheren Erträgen zu rechnen, die die Umbruchkosten in etwa ausgleichen sollten.