Optimierung des Gemengeanbaus für die Biomasseproduktion

Hintergrund und Zielsetzung

Durch die Integration von Lupinen mit hohem Biomassepotenzial in neue Anbausysteme soll in dem geplanten Vorhaben die Erschließung von Ökosystemleistungen der Leguminosen für den Energiepflanzenanbau ermöglicht werden.

Vorgehensweise

Neue Gemengeanbausysteme von Mais mit der Integration von einer neuen legumen Art wie der Anden­lupine (Lupinus mutabilis) sowie von Weißer Lupine (L. albus) und Hafer mit hohem Biomasse­potential standen im Mittelpunkt der Untersuchungen dieses Verbundvorhabens von Julius Kühn-Institut, Universität Rostock und Thünen-Institut. Das Ziel der mehrortigen Prüfungen in Feldversuchen war die Steigerung der Biodiversität sowie weiterer positiver ökosystemarer Leistungen unter Beibehaltung eines hohen Ertrages für die Biogasproduktion.

Die Entwicklung eines Gemengeanbausystems von Andenlupine und Mais erfolgte auf der wissens-basierten Kombination von PGR oder Sorten der Andenlupine und auf dem Testen phänotypisch unterschiedlicher Maissorten. Dafür wurden 7 bzw.12 Andenlupinen gemeinsam mit 2 Maissorten als Tester in den Jahren 2019-2021 in 3 Umwelten getestet. In einem zweiten Versuch wurden umgekehrt 7 Maissorten mit jeweils 2 Andenlupinen an 2 Orten auf ihre Eignung für den Gemengeanbau geprüft. In einem entsprechenden Ansatz wurden jeweils 4 Weiße Lupinensorten mit 4 Haferarten bzw. -sorten über 3 Jahre an 4 Orten auf ihre Eignung im Gemengeanbausystem evaluiert.

In allen Gemengeversuchen wurden Merkmale wie z. B. Gesamttrockenmasseertrag (GTME), Lupinen- und Mais-Trockenmasseertrag sowie ihre jeweiligen Anteile am GTME erfasst. Zusätzlich wurde die Siliereignung und die Silagequalität evaluiert sowie der Biogas- und der Methanertrag mit Hilfe von Batch- und kontinuierlichen Versuchsansätzen untersucht.

Im Teilvorhaben des Thünen-Instituts wurden zusätzlich Anbauversuche zur Reihenweite und Saatdichte der Andenlupinen im Gemengeanbau von Andenlupinen und Mais sowie mit Weißer Lupine und Hafer zur Er­mittlung des optimalen Saatstärkenverhältnisses im Replacementdesign durchgeführt. Weiter erfolgten am Standort Trenthorst Untersuchungen zu den N_min-Gehalten, zum Infiltrationsvermögen und zu der N₂-Fixier­leistung von Andenlupinen bzw. Weißen Lupinen.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigten vergleichbare oder zum Teil signifikant geringere Gesamttrockenmasseerträge für den Gemengeanbau von Andenlupine (LUA) und Mais im Vergleich zur Mais-Reinsaat. Die verwendeten Maissorten hatten keinen signifikanten Einfluss auf den TM-Ertrag. Dagegen zeigten die geprüften LUA-Linien zum Teil signifikante Unterschiede hinsichtlich ihres Ertrags im Gemengeanbau. Wir identifizierten 2 LUA-Herkünfte, die in 8 bzw. 7 von 9 Umwelten einen signifikant höheren LUA-TM-Ertrag im Gemenge aufwiesen.

Die geprüften Gemenge mit Weißer Lupine und Hafer erbrachten alle einen geringeren Biomasse-TM-Ertrag als erwartet. In der Leistungsprüfung zeigte sich nach Serienverrechnung unter Berücksichtigung von 10 Um­welten zwei Gemenge gegenüber den gemittelten Reinsaaterträgen als überlegen.

Die Ergebnisse im Teilvorhaben des Thünen-Instituts zeigten, dass eine Saatstärke von 10 kf Kö m^-2 Anden­lupine in Kombination mit 8 kf Kö m^-2 Mais bei einer Reihenweite von 37,5 cm empfehlenswert ist.

Beide Gemengeanbausysteme hatten einen Einfluss auf die Wurzelstratifikation, die den Wasserentzug aus dem Boden reduzierte. Die Gemenge von Weißer Lupine und Hafer zeigten eine positive unterirdische Interaktion mit gleichmäßiger Durchwurzelung des Bodenraumes, während dies bei den Gemengen von Andenlupine und Mais nicht der Fall war und auf eine negative Interaktion schließen lässt, die auch die geringere Flächennutzungseffizienz erklären könnte.

Im Replacementversuch waren die Gemenge aus Weißer Lupine und Hafer den Reinsaaten im Ertrag überlegen. Im Sinne einer Kombination aus guter Unkrautunterdrückung und möglichst hohen Erträgen ist ein Gemenge mit jeweils 50% der Gemengepartner in der Aussaatmischung zu empfehlen. Unterschiede zwischen den Sortenkombinationen von Weißer Lupine und Hafer wurden ebenfalls festgestellt.

Die N₂-Fixierleistung war in den Reinsaaten bei Weißer Lupine höher als bei Andenlupine und im Gemengeanbau im Vergleich zu den Reinsaaten deutlich reduziert.