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Fachveranstaltung Energiepflanzen für die Biogasproduktion 28. August 2013, Trossin Anbauvergleich: Mais und Sorghum Dr. Kerstin Jäkel und Markus Theiß

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Fachveranstaltung Energiepflanzen für die Biogasproduktion28. August 2013, Trossin

Anbauvergleich: Mais und Sorghum

Dr. Kerstin Jäkel und Markus Theiß

Steckbrief SorghumAllgemeine Informationen

❙ trockentolerantes Süßgras

❙ Abstammung aus den nordöstlichenSavannengebieten Äquatorialafrikas

❙ C4-Pflanze wie Mais gute Wasser- und Nährstoffeffizienz hohes Biomassepotenzial

❙ Vielfältige Verwertungsmöglichkeiten Biogassubstrat Futtermittel Nahrung Ethanol

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel2 Foto: M. Theiß (LfULG)

Steckbrief SorghumUnterschiede zum Mais

❙ Aufbau der Pflanze:

kein Kolben sondern eine Rispe

umfangreicheres und feingliedrigeres Wurzelsystem

❙ Umweltansprüche:

höherer Wärmebedarf

geringere Kühletoleranz

höhere Trockentoleranz reagiert später mit Ertragsdepression

auf Trockenstress Pflanze unterbricht Wachstum bei

Trockenheit (Trockenstarre) undregeneriert sich nach Niederschlägen wieder

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel3

Habitus verschiedener Sorghum-arten- und typen

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel4

S. bicolor x S. sudanense

(Sudangrashybride)

S. bicolor, Futtertyp

(Futterhirse)

S. bicolor, Körnertyp

(Körnerhirse)

Fotos: M. Theiß (LfULG), Güterfelde, 23.08.12

schwach bestockendmassebildend (bis 5 m)Halmdicke ertrags-bestimmend

kompakter Wuchs (bis 1,60 m)hohes Kornertragspotenzialstandfest

„Schilfartiger“ Wuchsblatt- und stängelreichmittlere Wuchshöhe

1) Sortenwahl2) Aussaat3) Düngung4) Pflanzenschutz

Anbauvergleich: Mais - Sorghum

SortenwesenZüchtung, Saatgutvermehrung, Sortenprüfung

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel6

Mais SorghumZüchtung seit über 50 Jahren

aktive Hybridzüchtung in Deutschland

Moderne Dreiweghybriden

seit 2005 Selektionszüchtung Zuchtziele: hohe Biomasseerträge Anpassung an Klima Mitteleuropas

Stand d. Maiszüchtung vor 50 Jahren

Saatgut-vermehrung

Vermehrung in: EU: Frankreich,

Ungarn, Rumänien, z.T. in Deutschland

USA Chile, Argentinien,

Brasilien China

Vermehrung in: EU: Frankreich, Ungarn,

nicht in Deutschland Mittel- und Südamerika (Chile)

herkunftsbedingt z.T. stark untersch.Saatgutqualität (Triebkraft, Keimf.)

Problem ausreichend Saatgut zu produzieren

Sorten-prüfung

nach BSA-Richtlinien im Rahmen von Projekten seit 2012 Wertprüfung durch BSA

Sortenwahl

❙ begrenztes Angebot an Sorten am Markt

❙ starke Unterschiede im Ertragsniveau (unterschiedlicher Züchtungsstand) Wahl der „richtigen“ Sorte von hoher Bedeutung

❙ keine Einteilung nach Reifegruppen

❙ Reifegruppenmodell des TFZ Straubing liefert wertvolle Hinweise zum Abreifeverhalten der Sorten (gültig für Straubing, deckt sich jedoch weitgehend mit den Beobachtungen aus dem Verbundprojekt)

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel7Quelle: Zeise und Fritz (2013), verändert

** *

* Sudangrashybride

* 2010: Mittel NK Magitop S240, Atletico S280 ** Sorte nicht mehr verfügbar 2011/2012: Mittel LG 3216 S260, Atletico S280

SortenwahlTM-Ertrag (relativ) und TS-Gehalt (absolut)ausgewählter Sorghumsorten auf D-Süd-Standorten im Vergleich zu Mais

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel8

Fruchtart/Sorte TM-Ertragrelativ

TS-Gehalt [%]absolut

Jahr 2010 2011 2012 2010 2011 2012Anzahl Versuche 4 4 4 4 4 4Mais BB absolut* 124 175 188 (206) 31 34 38Sorghum bicolor x Sorghum sudanenseLussi 102 83 80 31 30 37KWS Freya 94 82 29 32KWS Sole 80 33Sorghum bicolorSucrosorgo 506 118 100 76 21 24 23Herkules 110 114 81 (97) 24 30 25KWS Zerberus 110 105 79 28 30 29Amiggo 105 82 31 29Biomass 150** 131 31KWS Tarzan 85 (98) 28KSH 0704 81 28EUG 221 F 83 (98) 24

Legende:

TM-Ertrag

> rel. 95

≥ rel. 100

TS-Gehalt

> 26 %

≥ 28 %

D-SüdTrossin (SN)Gadegast (SA)Drößig (BB)Güterfelde (BB)

* 2010: Mittel NK Magitop S240, Atletico S280 ** Sorte nicht mehr verfügbar 2011/2012: Mittel LG 3216 S260, Atletico S280

SortenwahlTM-Ertrag (relativ) und TS-Gehalt (absolut)ausgewählter Sorghumsorten auf Kippen-Standorten im Vergleich zu Mais

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel9

Fruchtart/Sorte TM-Ertragrelativ

TS-Gehalt [%]absolut

Jahr 2010 2011 2012 2010 2011 2012Anzahl Versuche 2 2 2 2 2 2Mais BB absolut* 119 154 138 30 34 35Sorghum bicolor x Sorghum sudanenseLussi 92 86 92 29 31 37KWS Freya 95 89 29 31KWS Sole 91 33Sorghum bicolorSucrosorgo 506 92 97 92 20 24 24Herkules 102 95 27 25KWS Zerberus 105 97 29 29Amiggo 113 100 31 30Biomass 150** 140 30KWS Tarzan 111 29KSH 0704 105 27EUG 221 F 94 24

Legende:

TM-Ertrag

≥ rel. 95

≥ rel. 100

TS-Gehalt

≥ 26 %

≥ 28 %

K-StandorteWelzow (BB)Grüne-walde

(BB)

10

1) Sortenwahl2) Aussaat3) Düngung4) Pflanzenschutz

Anbauvergleich: Mais - Sorghum

AussaatSaatgutbeschaffenheit

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel11

Mais SorghumTKM 200 … 450 g 16 - 40 g

Korngröße einheitlich z.T. unheitlich innerhalb einer Saatgutpartie

Keimfähigkeit ca. 99 %

z.T. sehr unterschiedlich, abweichend von ZüchterangabenSV 2012*: x = 74 % (26 % - 96 %)SV 2013*: x = 89 % (75 % - 98 %)

Beizung Standard Teilweise vorhanden

* Quelle: LLFG Sachsen-Anhalt

MaisColisee

FutterhirseHerkules

KörnerhirseFarmsorgho

Sudangrashybr.Freya Fo

to: M

.The

iß(L

fULG

)

AussaatBiologische und anbautechnische Anforderungen

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel12

Mais SorghumSaatbettbereitung weniger anspruchsvoll,

wichtig ist Anschluss an Bodenfeuchte

möglichst fein, wie zu Zuckerrübe und Raps

Aussaattechnik Einzelkornsaat+ Unterfußdüngung

Einzelkorn- (Mais, Zuckerrübe) und Drillsaat möglich, gute Rückverfestigung wichtig, Unterfußdüngung angeraten

Keimtemperatur 8 -10 °C mindestens 12 °C, besser 15 °C

Aussaattermin(Hauptfruchtanbau)

Ab Mitte April Ab Mitte Mai, Aussaat Anfang Mai möglich aber riskanter (Spätfröste)

Saatgutablagetiefe 4 - 7 cm 3 - 5 cm (bei Trockenheit tiefer)

Saatdichte (Ziel-bestandesdichte)

7,5 – 11 kf. Kö/m2 S. b. x s.: 30 – 40 kf. Kö/m2

S. b.: 20 – 25 kf. Kö/m2

Bei ungünstigen Aussaatbedingungen Zuschlag von 10 % empfohlen

Reihenabstand 75 cm (37,5 cm) 25 cm – 75 cm

Untersuchungen zum Saattermin

Fragestellungen:

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel13

Anfang Mai

Mitte Mai

AnfangJuni

Mitte Juni

Aussaat:

FF-Stellung:

Foto: M. Theiß (LfULG)

Wie verhalten sich verschiedene Sorghumarten- und sorten hinsichtlich Ertragsbildung und Abreife in Abhängigkeit vom Saattermin (FF-Stellung)

Wie ist die Frühsaatverträglichkeit (Aussaat Anfang Mai) von Sorghum einzuschätzen?

HF ZF SZFHF

6 Standorte, jeweils 2 Sudangrashybrid- und Futterhirsesorten, Referenz Mais (S 240, S200)

Optimierung der SaatzeitTM-Ertrag von Sorghum und Mais am Standort Trossin in Abhängigkeit vom Aussaattermin (2011)

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel14

216 223

166

123

212

185

123

88

225206

117

89

37 33 32 26 30 28 29 25 29 25 25 190

20406080

100120140160180200220240260

AnfangMai

MitteMai

AnfangJuni

MitteJuni

AnfangMai

MitteMai

AnfangJuni

MitteJuni

AnfangMai

MitteMai

AnfangJuni

MitteJuni

Mais Sudangrashybrid Futterhirse

TM-E

rtra

g [d

t/ha]

+ 15 %+ 9 %

15

1) Sortenwahl2) Aussaat3) Düngung4) Pflanzenschutz

Anbauvergleich: Mais - Sorghum

DüngungNährstoffbedarf von Sorghum im Vergleich zu Mais(Erntegut, Sortenversuch 2011)

❙ Sorghum hat hohes Nährstoffaneignungsvermögen (tiefgreifendes Wurzelsystem)❙ höherer Kaliumbedarf als Mais❙ vergleichsweise spät einsetzender Nährstoffbedarf langsam wirkende N-Dünger bzw.

organische Düngemittel | 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel16

N P K CaMais 1,10 0,23 1,03 0,23S. b. x s. 1,38 0,21 1,53 0,35S. b. 1,14 0,17 1,40 0,29

0,00,20,40,60,81,01,21,41,6

Geh

alt[

%]

Mais S. b. x s. S. b.

DüngungEinfluss steigender Stickstoffdüngung auf den TM-Ertrag bei Sorghum (Trossin, 2011)

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel17

130

140

150

160

170

180

190

200

N 0 N 100 N 150 N 200 N 250

TM-E

rtra

g

N-Versorgung inkl. Nmin

Freya Lussi Herkules Zerberus

Nmin = 50 kg/ha

100 – 120 kg N/ha auf leichten und mittleren D-Standorten ausreichend Nmin-Gehalt des Bodens nur sehr bedingt aussagekräftig für Düngeplanung,

da Hauptnährstoffbedarf der Kultur 8 Wochen nach Aussaat liegt

18

1) Sortenwahl2) Aussaat3) Düngung4) Pflanzenschutz

Anbauvergleich: Mais - Sorghum

PflanzenschutzWarum ist eine Herbizidanwendung in Sorghumnotwendig?

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel19

Kritische Phase:

genetisch und herkunfts-bedingt langsameJugendentwicklung

zusätzliche Entwicklungs-verzögerung bei kühlenTemperaturen oder extremer Trockenheit

Entwicklungsvorteil fürUnkrautflora

Nach Bestandesschluss und erfolgreicher Herbizidanwendung ist natürliche Konkurrenz gegenüber Unkräutern gegeben

Quelle: M. Märtin & G. Barthelmes, verändert

PflanzenschutzZugelassene Herbizide (Einsatz ab BBCH 13)in Sorghum nach Art. 51 VO (EG) Nr. 1107/2009 (ehemals§18a PflSchG)

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel20

Mittel Wirkstoff Zugel. AWM WirkungsspektrumARRAT Dicamba

Tritosulfuron200 g/ha ein- und mehrjährige

zweikeimblättrige Unkräuter

B 235/ CARACHO235/ BROMOXYNIL(früher Certrol B)

Bromoxynil 1,5 l/ha einjährige zweikeimblättrige Unkräuter, auch Gänsefuß, Winden weniger gut

GARDO GOLD/PRIMAGRAMGOLD

TerbuthylazinS-Metolachlor

4,0 l/ha einjähriges Rispengras, Schadhirsen, einjährige zweikeimblättrige Unkräuter

MAIS-BANVEL WG Dicamba 500 g/ha Gemeine Zaunwinde, Acker-Winde,Gänsefuß-Arten, Winden-Knöterich

SPEKTRUM Dimethen-amid-P 1,4 l/ha einjährige zweikeimblättrigeUnkräuter, Schadhirsen

STOMP AQUA/STOMP RAPS

Pendimethalin 2,5 l/ha einjährige zweikeimblättrigeUnkräuter

Quelle: M. Märtin & G. Barthelmes, verändert

Kaum Möglichkeiten zur Bekämpfung einj. Ungräser insb. Schadhirsen

Relative TM-Erträge ausgewählter Herbizid-varianten im Vergleich zur unbehandeltenKontrolle in der Futterhirse Sucrosorgo 506 (Mittel 4 Versuchsstandorte, 2012)

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel21

Variante Aufwand-menge

Termin TM-Ertrag relativ im

Vergleich zur Kontrolle

Spanne

Gardo Gold 4,0 l/ha BBCH 13 148 129…167

Gardo Gold + Certrol B

2,5 l/ha +0,5 l/ha

BBCH 13 146 120…163

Sucessor T* 4,0 l/ha BBCH 13 148 124…172

Gardo Gold* ohne Safener

4,0 l/ha BBCH 11 145 115…171

Gardo Gold*mit Safener

4,0 l/ha BBCH 11 137 110…157

* bislang nicht genehmigtQuelle: M. Märtin & G. Barthelmes, verändert

PflanzenschutzTierische Schaderreger

❙ Sorghum kein Wirt für Larven des WestlichenMaiswurzelbohrers Quelle: Gloyna 02/2010, Vortrag „Energiepflanzen als potentielle

Wirtspflanzen des westlichen Maiswurzelbohrers“

Anbau in Gebieten mit Restriktionen für den Maisanbau

❙ deutlich geringerer Maiszünslerbefall wenn hauptsächlich frühreife Sorten Wechselbeziehung zwischen Entwicklungsstadium

der Pflanze und Eiablage bzw. Larvenschlupftermindes Falters

❙ keine größeren Schäden durch Wildschweine aus derPraxis bekannt kein Kolben nichts was Tiere fressen wollen Vergleichsweise geringere Schäden in der Folgefrucht

(Suche nach restlichen Maiskolben)| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel22

Foto: Dr. Bennewitz (LfULG)

Foto: S. Schröder (LfULG)

Foto: Dr. Grunert (LfULG)

Zusammenfassung

1) Sorghum kann standortabhängig (Temperatur !) eine sinnvolle Ergänzung zum Maisanbau darstellen, insbesondere: in trockenen Anbauregionen (inkl. Kippenstandorte) in Gebieten mit Anbaurestriktionen für Mais in Biogasbetrieben, die unter das EEG 2012 („Maisdeckel“) fallen

2) Sorghum-Züchtung hat inzwischen Sorten hervorgebracht, die auf günstigen warmen Standorten hohe Erträge bei günstigen TS-Gehalten erreichen sowie eine verbesserte Kältetoleranz aufweisen

Mit weiteren Züchtungsfortschritten ist zu rechnen!

3) Fundierte Erfahrungen zur Standorteignung der Sorten sowie zur Bestandes-führung liegen im Vergleich zu den „Einführungsjahren“ vor

4) Das Sorghum-Anbauverfahren ähnelt stark dem des Maises (Einsatz vorhandener Technik)

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel23

| 28. August 2013 | Dr. Kerstin Jäkel24

Vielen Dank

Dr. Kerstin Jäkel, Markus Theiß, Karen PötzschkeSächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und GeologieCarsten Rieckmann, Tobias GlauertLWK NiedersachsenDr. Gert Barthelmes, Manuela MärtinLandesamt für Ländliche Entwicklung, Landwirtschaft undFlurneuordnungDr. Maendy Fritz, Dr. Anja HartmannTechnologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe Dr. Steffi Knoblauch, Dr. Maria WagnerThüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Dr. Andreas GurgelLandesanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Dr. Lothar BoeseLandesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Dr. Christian Lange, Ulf GoltzForschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.V. Dr. Uwe Franko, Dr. Katrin KukaHelmholtz Centre For Environmental Research (UFZ)