Tag des Bodens 2009

Möglichkeiten der Substitution von
Humusreproduktionsleistungen nicht mehr
verfügbarer organischer Primärsubstanzen
durch Bioabfallkomposte
(Einordnung von Komposten in die „Gute fachliche
Düngungspraxis“)
ein Beitrag von
Dr. Jürgen Reinhold
Förderverband Humus e.V.
auf der Informationsveranstaltung zum Tag des Bodens
„Reproduktion der organischen Substanz als Grundlage für
die nachhaltige Bodennutzung“
am 9. Dezember 2009 in Luckenwalde
Hochrechnung der potenziellen Humusreproduktionsleistung von
landwirtschaftlichen Nebenprodukten und Sekundärrohstoffdüngern aus
Bioabfällen in Deutschland
Stroh (ohne Einstreubedarf)
3.021
Festmist, Rind
1.132
Gülle, Rind
976
Festmist, Schwein
456
Bioabfallkompost
336
Gülle, Schwein
329
Bioabfallgärprodukte
130
0
500
1.000
1.500
2.000
Humus-C in kt / a
2.500
3.000
3.500
Jährliches Humusreproduktionspotenzial
in der deutschen Landwirtschaft
(etwa 6.400 kt Humus-C / a)
Bioabfall
7%
48%
45%
Wirtschaftsdünger
Stroh (ohne
Einstreubedarf)
Fazit 1
Das Stroh und die Wirtschaftsdünger sind im
bundesweiten Gesamtvergleich etwa
gleichrangige landwirtschaftseigene
Humusreproduktionsquellen
Komposte und Gärprodukte aus Bioabfällen
können das für die landwirtschaftliche
Humusreproduktion verfügbare
Gesamtpotenzial um etwa 8 % erhöhen
Mit der energetischen Nutzung von
Wirtschaftsdüngern steigt das anteilige
Humusreproduktionspotenzial von
Komposten und Gärprodukten
Humusbilanzkoeffizienten unterschiedlicher landwirtschaftlicher
Kulturen
Ackergras und -leguminosen
Brache mit gezielter Begrünung
Untersaaten
Körnerleguminosen
Winterzwischenfrüchte
Brache mit Selbstbegrünung
humusmehrende
Kulturen
humuszehrende
Kulturen
Stoppelfrüchte
Getreide, Ölpflanzen, Gemüse 3
Mais, Gemüse 2
Kartoffeln, Gemüse 1
Zucker- und Futterrübe
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
Humusreproduktionswirkung in kg Humus-C / ha * a
400
600
800
Humusreproduktionsleistung ausgewählter organischer Dünger
Stroh
Rindenkompost
Mistkompost
Fertigkompost
Frischkompost
Rottemist
Klärschlamm
Gärrückstand, fest
Frischmist
See- und Teichschlamm
Geflügelkot
Gründüngung
Gärrückstand, flüssig
Rindergülle
Schweinegülle
0
20
40
60
80
Humusreproduktionswirkung in kg Humus-C / t Frischmasse
100
120
Einfluss der Methanisierungsrate bei der Nassvergärung und
der Frischmasseerträge beim Grünmaisanbau sowie der vorherigen
Humusversorgung der Anbauflächen auf die Humusbilanz
Fazit 2
Die Humusreproduktion und der Bedarf an organischen Düngern
wird vor allem durch die Anbaustruktur in den landwirtschaftlichen Betriebe bestimmt
Die Unterschiede der Humusreproduktionsleistung organischer
Dünger werden durch die Gehalte an organischer Substanz in
der Düngerfrischmasse und durch das spezifische
Abbauverhalten im Boden bestimmt
Die Marktfruchtbetriebe (ohne oder mit geringer eigener
Tierhaltung) sind besonders exponierte Bedarfsträger für eine
externe Zuführung organischer Dünger und damit auch für die
Kompostanwendung
Der intensive Energiepflanzenanbau auf Ackerflächen kann den
Bedarf für externe Humuszufuhr (z.B. Kompost) erhöhen
Anteil der Pflanzenernährung und der Bodenverbesserung an der Gesamtwirksamkeit der
organischen Dünger
(abgeleitet aus dem Vorsorge-Nutzen-Verhältnis nach Bundesgütegemeinschaft Kompost)
Gärprodukt, flüssig
77
Gülle, Schwein
23
76
Gülle, Rind
24
67
33
60
Festmist, Rind
Fertigkompost
40
57
Gärprodukt, fest
43
55
Frischkompost
45
52
Rübenblatt (Gründüngung)
48
41
59
29
Getreidestroh
0%
10%
71
20%
30%
Pflanzenernährung
40%
50%
60%
70%
80%
Bodenverbesserung
90%
100%
Anteil des Dünger-C an der Humusreproduktion im Boden in Humus-C
Fertigkompost
52
Frischkompost
43
Festmist, Rind
35
Gärprodukt, fest
35
Gärprodukt, flüssig
28
Gülle, Rind
28
Gülle, Schwein
21
Getreidestroh
21
Rübenblatt (Gründüngung)
14
0
10
20
30
40
Humus-C in % zu Dünger-C
50
60
Mittlere Humusreproduktionsleistung organischer
Primärsubstanzen
(nach Rogasik & Reinhold, 2005)
Getreidestroh
90
Frischkompost
71
67
Fertigkompost
Gärprodukt, fest
40
Festmist, Rind
37
10
Gülle, Rind
Gründüngung, Rübenblatt
8
Gärprodukt, flüssig
6
5
Gülle, Schwein
0
10
20
30
40
50
60
70
kg Humus-C / Mg Frischmasse
80
90
100
Beispielsrechnung zur Substitution
der Humusreproduktionsleistungen nicht mehr verfügbarer
organischer Primärsubstanzen durch Bioabfallkomposte
Substituierte
organische
Primärsubstanz
Substitutionsleistung
in Mg / 100 Mg Kompost
Frisch
-kompost
Fertigkompost
Gärprodukt
fest
Gärprodukt
flüssig
Stroh (Getreide)
79
74
44
7
Gülle (Rind)
710
670
400
60
Gülle (Schwein)
1420
1340
800
120
Gründüngung
890
840
500
75
Fazit 3
Bioabfallkomposte, Gründüngung und Stroh sind
durch besonders hohe bodenverbessernde
Wirksamkeit im Vergleich zu ihrer potenziellen
pflanzenernährenden Wirkung gekennzeichnet,
Bioabfallkomposte fallen durch eine hohe
Abbaustabilität und damit guten Humusreproduktionsleistung ihrer organischen Substanz
auf
Bioabfallkomposte können bei gleichbleibender
Humusversorgung erhebliche Mengen
landwirtschaftlicher organischer Primärsubstanzen für energetische Verwertungen
freisetzen
Mittlerer Bedarf bei ackerbaulicher Standortnutzungen (nach VDLUFA)
Humusreproduktion
[Humus-C]
300
160
Kalium [K2O]
60
Phosphor [P2O5]
Stickstoff [N]
170
0
50
100
150
200
mittlerer Bedarf in kg / ha * a
250
300
350
Mittlere Versorgungswirksamkeit unterschiedlicher organischer Dünger bezogen auf den
jeweils aufwandsbegrenzenden Wirkstoff
67
57
Gärprodukt flüssig
36
Gülle (Schwein)
100
Festmist (Rind)
100
Gründüngung, Rübenblatt
100
53
Gülle (Rind)
66
59
100
51
39
53
15
14
92
85
38
Humus-C
Nanr.
100
29
Pges
Gärprodukt fest
100
Frischkompost
100
4
Fertigkompost
100
3
Stroh (Getreide)
100
0 15
0
50
14
100
34
31
Kges
18
96
20
19
26
1
150
200
250
300
Jahresbedarfsdeckung bei ackerbaulicher Standortnutzung in %
350
Am mittleren landwirtschaftlichen Bedarf limitierte Aufwandmengen ausgewählter
organischer Dünger
Gülle (Rind)
30,0
Gärprodukt flüssig
28,6
Gründüngung, Rübenblatt
24,6
Gülle (Schwein)
21,4
Festmist (Rind)
8,1
Gärprodukt fest
7,5
Fertigkompost
4,5
Frischkompost
4,2
Stroh (Getreide)
3,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
Aufwand in t TS / ha * a
25,0
30,0
35,0
Fazit 4
Die Wirkungsweisen der einzelnen organischen Dünger ist sehr
differenziert zu bewerten und können drei Gruppen zugeordnet
werden
Stroh und Fertigkomposte zeigen ähnliche Wirkungen, wobei die
Komposte deutlich abbaustabiler und etwas nährstoffreicher
sind.
Frischkomposte und feste Gärprodukte ähneln in ihrer Wirkung
dem Rinderfestmist und der Rindergülle –
Nährstoffwirkungen sind stärker zu berücksichtigen
Schweinegülle und flüssige Gärprodukte sind in ihrer
Anwendung phosphorlimitiert und nur noch anteilig für eine
Humusreproduktion geeignet
Bindungsformen von Stickstoff in organischen
Düngern
Fertigkompost
Frischkompost
Stickstofffraktionen:
Festmist, Rind
mineralisch
Gärprodukt, fest
organisch,
leicht abbaubar
Gärprodukt, flüssig
Gülle Rind
humusreproduktionswirksam
Gülle, Schwein
Getreidestroh
Gründüngung,
Rübenblatt, Grünschnitt
-4
-2
0
2
4
6
kg N je t Frischmasse
8
10
12
Stickstoffverfügbarkeit organischer Dünger
(Mineraldüngeräquivalenz)
Ergebnisse von 12-jährigen Versuchen zur landwirtschaftlichen Kompostanwendung
beim LTZ Augustenberg zum Verbleib von Kohlenstoff und Stickstoff aus der
organischen Düngung
(Angaben in % der gedüngten Menge)
organischer Dünger
Grüngutfertigkompost
Biotonnenfertigkompost
Biotonnenfrischkompost
Bodenart
auf schluffigem Lehm
auf lehmigem Sand
auf schluffig-tonigem Lehm
aus organischem Dünger bei organisch-mineralischer Düngung
Kohlenstoffverbleib
im Boden
Gesamtstickstoffverbleib
im Boden
N-Abfuhr
aus org. Dünger
N-Überschuss
aus org. Dünger
58,8
46,5
25,6
74,5
57,0
61,0
7,8
7,4
13,0
17,7
35,6
26,0
aus reiner Mineraldüngung
N-Abfuhr
aus Mineraldünger
N-Überschuss
aus Mineraldünger
40,0
51,1
57,7
60,0
48,9
42,3
Regelungsmöglichkeiten für erhöhte
N-Überschüsse bei der Anwendung von Komposten
(nach Kehres, 2006)
Entsprechend Düngemittelverordnung Anlage 6 Nr. 15 können
nach Vorgabe oder in Abstimmung mit der nach Landesrecht
zuständigen Stelle bei „bestimmten Düngemitteln“ unvermeidliche Überschüsse bzw. erforderliche Zuschläge an Stickstoff festgestellt werden.
Vor allem bei Komposten und festen Gärprodukten ist es wegen
der Besonderheit der im Vergleich zu Wirtschaftsdüngern
stärkeren organischen Bindung des Stickstoffs dringend
erforderlich, hierauf regelmäßig zurückzugreifen.
Es empfiehlt sich daher, dass die nach Landesrecht zuständigen
Stellen solche Regelfälle benennen.
Fazit 5
Die Verwertung von Bioabfallkomposten ist mit einer
sehr geringen Mineraldüngeräquivalenz für
Stickstoff verbunden
Im Boden erfolgt mittelfristig (mehr als 10 Jahre) eine
erhebliche Stickstoffspeicherung aus den
Bioabfallkomposten (bis etwa 70%)
Es empfiehlt sich daher, dass die nach Landesrecht
zuständigen Stellen solche Regelfälle berücksichtigen.
C-Abbau im Boden bei der Reproduktion von 300 kg Humus-C je ha bei Anwendung
unterschiedlicher organischer Dünger
Fertigkompost
300
Frischkompost
300
Festmist, Rind
300
557
Gärprodukt, fest
300
557
Gärprodukt, flüssig
300
771
Gülle, Rind
300
771
Gülle, Schwein
300
1129
Getreidestroh
300
1129
Rübenblatt (Gründüngung)
300
0
277
398
Abbau in den Folgejahren
Abbau im Anwendungsjahr
1843
500
1000
1500
C-Abbau in kg / ha
2000
2500
Energiebilanz bei der Substitution von Stoffen in unterschiedlichen
Anwendungsgebieten durch Bioabfälle
(nach Bidlingmaier, 2009)
5000
4207
MJ / Mg Bioabfall
4000
3000
2552
2000
1000
-13
0
-265
-1000
Substitution fossiler Energieträger
durch Bioabfälle
(Heizwert ca. 3.600 MJ/Mg)
Substitution der
Humusreproduktionsleistung von
Stroh durch Bioabfallkompost
Mineraldüngersubstitution durch
Bioabfallkompost
Torfsubstitution durch
Bioabfallkompost
(ca. 1.800 kg CO2/Mg Torf-TM)
CO2-Bilanz bei der Substitution von Stoffen in unterschiedlichen Anwendungsgebieten
durch Bioabfälle
(nach Bidlingmaier, 2009)
600
496
kg CO2eq / Mg Bioabfall
500
400
300
200
242
188
100
-3
0
-100
Substitution fossiler Energieträger
durch Bioabfälle
(Heizwert ca. 3.600 MJ/Mg)
Substitution der
Humusreproduktionsleistung von
Stroh durch Bioabfallkompost
Mineraldüngersubstitution durch
Bioabfallkompost
Torfsubstitution durch
Bioabfallkompost
(ca. 1.800 kg CO2/Mg Torf-TM)
Zusammenhang von Strohpreis und monetärem Höchstwert für Bioabfallkompost
bei Humusreproduktionsleistung von Stroh nach Cross Compliance
(nach Reinhold, 2008)
maximal vertretbarer Nettopreis für
Bioabfallfertigkompost in €/dt FM
5,00
4,00
3,00
y = 0,6449x - 2,5528
2,00
1,00
0,00
5
6
7
8
9
10
Nettopreis für die Strohabgabe frei Feldrandmiete in €/dt FM
11
Vergleich der monetären Bewertung
unterschiedlicher Bioabfallbehandlungsprodukte
bei Substitution der CC-Humusrepoduktionsleistung von Stroh (nach Reinhold, 2008)
(Humusreproduktion als erreichbarer Höchstwert)
Gärprodukt
flüssig
0,63
Gärprodukt
fest
0,12
0,93
Bio-MixKompost
Grünabfallkompost
0,00
0,91
1,22
1,74
0,80
0,50
1,68
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
€/dt Frischmasse
Summe Nährstoffwirkung
Humus-C bei Strohpreis von 8 €/dt
3,50
Fazit 6
Die Verwertung von Bioabfallkomposten führt bei der
Substitution der Humusreproduktionsleistung von
Stroh zu günstigeren CO2- und Energiebilanzen als
bei der thermischen Verwertung von Bioabfällen
Ein monetäre Wert von Bioabfallkomposten kann erst
ab Strohabgabepreisen (frei Feldrand beladen) in
Höhe von etwa 4 €/dt dargestellt werden und steigt
mit zunehmenden Strohabgabepreisen
Bei einem Strohpreis von 8 €/dt übersteigt der monetäre
Wert der Humusreproduktionsleistung von
Bioabfallkomposten deren monetären Nährstoffwert
RAL-Gütesicherungen
von Dünge- und Bodenverbesserungsmitteln aus der Kreislaufwirtschaft
7
Verarbeitete Mengen an Ausgangsstoffen
6
Mio. t
5
Kompost (RALGZ 251)
4
3
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 99
1 99
1 99
1 99
1 99
1 99
1 99
1 99
2 00
2 00
2 00
2 00
2 00
2 00
2 00
2 00
2 00
0
Gärprodukte RALGZ 245
NawaRo-Gärprodukte RAL-GZ 246
AS-Düngung RAL-GZ 247
(Verwertung von Abwasserschlamm)
Kompost
Gärprodukte
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit