FNR-Verbundvorhaben: Potenziale zur Minderung der Freisetzung von klimarelevanten Spurengasen beim Anbau von Energiepflanzen zur Gewinnung von Biogas

Teilprojekt 3: Messung des Spurengasaustausches und der Klimawirkung am Standort Gülzow (Uni Rostock)

Projektlaufzeit: 2010-2015

Projektförderung: Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) des BMELV

Projektbearbeitung: Sebastian Fiedler

In diesem von der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) geförderten Verbundprojekt werden die Treibhausgasemissionen aus Ackerkulturen untersucht, die mit Gärresten aus Biogasanlagen gedüngt werden. Die Landwirtschaft verursacht in Deutschland ca. 15 % der Emissionen anthropogenen Ursprungs. Während der Beitrag zur CO2-Freisetzung nur etwa 3 % beträgt, liegt der Anteil an der Emission von Methan bei ca. 45 % und von Lachgas sogar bei ca. 53 %. Da Methan und Lachgas ein Vielfaches der Treibhausgaswirkung von CO2 besitzen, ist eine relevant e Reduktion der Treibhausgasemissionen insgesamt nur zu erreichen, wenn auch die Landwirtschaft einbezogen wird. Schwierigkeiten ergeben sich in diesem Kontext beim Anbau und der Nutzung nachwachsender Rohstoffe.

Es häufen sich Hinweise, dass die intensive, mineralische Düngung mit Stickstoff die Emission von Lachgas erhöht sowie die Methanaufnahmefähigkeit der Böden senken könnte. Wesentlich problematisch ist die ordnungsgemäße Verwertung von Reststoffen aus der Fermentation in Biogasanlagen, den Gärresten. Diese sind zwar eine wertvolle Form organischer Düngung. Durch ihren hohen Gehalt an leicht umsetzbaren Stickstoffverbindungen, könnten die Gärreste aber direkt zu einer erhöhten Freisetzung von Lachgas führen. Ebenso besteht im Vergleich zu herkömmlicher Gülle ein erhöhtes Potential zur Verflüchtigung von Ammoniak. Bisher existieren zu den tatsächlichen Verlustraten allerdings kaum Angaben.

Kennzeichnend für die Nutzung nachwachsender Rohstoffe ist die Verwertung eines möglichst großen Teils der Biomasse. Einerseits drohen bei mangelnder Kohlenstoffrückführung Humusverluste. Andererseits sollen Gärreste einen höheren Anteil an Humus reproduzierenden Kohlenstoff aufweisen als Gülle. Es existieren allerdings auch hier noch keine Erkenntnisse zur Langzeitwirkung unter praxisnahen Bedingungen. Auch fehlen geeignete Methoden zur schnellen, präzisen und direkten Erfassung von Veränderung des Gehalts an organischer Bodensubstanz (OBS). Mittels der Kombination von einfachen C-Flächenbilanzen mit Langzeitmessungen zum Netto-CO2- Austausch könnte es möglich sein, viel schneller als mit den bisher üblichen Methoden zu den benötigten Aussagen zu kommen. Insgesamt ist das Wissen noch viel zu lückenhaft und widersprüchlich, um eine langfristige Wirkung des Energiepflanzenanbaus sowohl auf Klimawirkung als auch auf den Humusvorrat klar einschätzen zu können.

Die Untersuchungen werden auf dem Standort der landwirtschaftlichen Versuchsanstalt in Gülzow bei Güstrow durchgeführt. Ein Schwerpunkt liegt in der Untersuchung des Einflusses mineralischer Stickstoffdüngung, Gärresteinsatz, Fruchtfolge und Fruchtart sowie der Standortverhältnisse auf die Nettoaustauschraten von Lachgas, Methan und CO2, die resultierende Klimawirkung sowie die Verflüchtigung von Ammoniak. Des Weiteren wird der Einfluss der Wechselbeziehung zwischen Düngung bzw. Gärresteinsatz, Fruchtart und Standort auf den Gehalt an OBS untersucht. Dazu werden mittels unterschiedlicher Düngungsstufen in unterschiedlichen Versuchen der Einfluss von Fruchtfolge und Gärresten auf die Klima- und Humusbilanz und der Einfluss von Gärresten auf die Lachgasemission überprüft. Die Austauschraten der Gase und die daraus resultierende Klimawirkung werden durch wiederholte Messungen mit Großhauben erfasst und modelliert. Um die Veränderungen der OBS zu bestimmen, werden die Glieder einer herkömmlichen Flächenbilanz für Kohlenstoff mit der erfassten jährlichen Netto- CO2-Austauschrate zusammengeführt.