Minderung von Treibhausgasemissionen im Rapsanbau unter besonderer Berücksichtigung der StickstoffdüngungH. Flessa

Thünen-Institut für Agrarklimaschutz

Name des WissenschaftlersBerlin, 1.10.2014

Treibhausgasbilanzen von Biokraftstoffen –Bestandsaufnahme und Optimierungsansätze

-Äq./

MJ

42 g/MJ

Emissionsminderung ist erforderlichEmissionsminderung ist erforderlich

� geforderte Emissionsminderung ab 2017:50% gegenüber fossilem Kraftstoff

� 56 % der Biodiesel-Emissionen

Name des WissenschaftlersSeite 2

Diesel Biodieselfossil Raps

g C

O2

-

42 g/MJab 2017

� 56 % der Biodiesel-Emissionenstammen aus der Rapsproduktion

� Das N-Management dominiert die Emissionen der Rapsproduktion

N-Düngung

Nationaler Forschungsverbund Nationaler Forschungsverbund Emissionsminderung im RapsanbauEmissionsminderung im Rapsanbau

SystembeurteilungSystembeurteilung

Minderung von Treibhausgasemissionen im Rapsanbau(FNR, BMEL, UFOP)

Name des WissenschaftlersSeite 3

PflanzenbauPflanzenbau und und PflanzenernährungPflanzenernährung

BodenkundeBodenkunde

MikrometeorologieMikrometeorologie BetriebswirtschaftBetriebswirtschaft

FNRFNR--Projektverbund Projektverbund Minderung von THGMinderung von THG--Emissionen im RapsanbauEmissionen im Rapsanbau

Uni Kiel(Kage, Mühling) LfL MV

(Heilmann)

ZALF(Augustin)

Thünen InstitutATB

Name des WissenschaftlersSeite 4

Uni Hohenheim(Ruser, Lewandowski)

Uni Halle(Christen)

Uni Göttingen(Dittert, Senbayaram)

Thünen Institut(Flessa, Fuß, Moffat)

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

(Prochnow, Kern)

Ziele des ForschungsverbundesZiele des Forschungsverbundes

Klimaschutz in Rapsfruchtfolgen

Standortdifferenzierte Quantifizierung von

THG-Emissionen

Standortdifferenzierte Optimierung

des N-Managements

Name des WissenschaftlersSeite 5

THG-Emissionen des N-Managements

Ökonomische Bewertungvon Klimaschutzmaßnahmen

Minderung von THG-Emissionen und Steigerung der Ressourceneffizienz in Rapsfruchtfolgen

Empfehlungen und Beratungsgrundlagen für Praxis, Beratung und Politik

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

Gemeinsames Versuchsprogramm an 5 StandortenGemeinsames Versuchsprogramm an 5 Standorten

Kutsch

Name des WissenschaftlersTitel der VeranstaltungSeite 6

Raps-Klimaschutzvarianten

� Höhe mineralischer N-Düngung

� Düngung mit Gärresten

� +/- Nitrifikationshemmstoff

Messgrößen und Modellierung

� N2O-, NH3-Emission, Nmin-Dynamik

� Bodenwasserhaushalt

� Humusreproduktion, Streuumsatz

� Ertragsparameter, Witterung

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

Treibhausgasemissionen Treibhausgasemissionen der Stickstoffdüngerproduktionder Stickstoffdüngerproduktion

Düngerform Emissionsfaktor Quellen(kg CO2-Äq / kg N)

Harnstoff

AHL

3,17

5,93Brentrup & Pallière, 2008

Name des WissenschaftlersSeite 7

AHL

Kalkammonsalpeter

N-Dünger (BioGrace, Standard)

5,93

6,34

5,92

Pallière, 2008

Biograce, 2012

� Klimaschutz durch Verwendung emissionsarmer N-Dünger

� Zertifizierung von Düngern mit minimalem CO2-Fußabdruck

0,012

0,016

0,02

N/k

g N

-Ein

trag

IPCC, 2006

Ableitung der NAbleitung der N22OO--FeldemissionFeldemission

andere Kulturen(S. & B., 2006)

Mais(GNOC, 2014)

Name des WissenschaftlersSeite 8

0

0,004

0,008

0 100 200 300 400

kg N

2O

-N/k

g N

N-Eintrag (kg N/ha)

IPCC, 2006

Es gibt bisher keine

rapsspezifischenN2O-

Emissionsfaktoren

nach H. Stichnothe, 2014; S. & B: Stehfest und Bowman, 2006

Getreide(S. & B., 2006)

Raps(GNOC,2014)

Erste globale MetaErste globale Meta--Studie zur NStudie zur N22OO--Emission aus Emission aus Rapskulturen (ohne FNRRapskulturen (ohne FNR--Projektdaten)Projektdaten)

� Die N2O-Emission

aus Rapskulturen steigt mit der N-Düngung exponentiell an

aber

43 Raps-Messjahrevon 12 Standorten

N (

kg h

a-1a-1

)

Name des WissenschaftlersSeite 9

� Die Emissionen sind

deutlich geringerals in dem Modellvon Stehfest und Bowman (2006) angenommen wird

aber

Walter et al., 2014 accepted, Global Change Biology - Bioenergy

N-Düngung (kg N ha-1 a-1)

N2O

-N (

kg h

a

� Seit 1/2013 läuft

das nationale Raps-Versuchsnetzwerk

� Einheitlicher

Ansatz:Varianten

Laufende Feldversuche an 5 StandortenLaufende Feldversuche an 5 Standorten

Name des WissenschaftlersSeite 10

VariantenMessverfahrenAuswertung

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

Verbundprojekt Verbundprojekt Klimaschutz in der RapsproduktionKlimaschutz in der Rapsproduktion

� In 2013 lagen die

N2O-Emissionenauf einem niedrigenNiveau

N (

kg h

a-1a-1

)

Name des WissenschaftlersSeite 11

� Die Untersuchungen

über die Fruchtfolge müssen zeigen, obdieser Trend zu sichern ist

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

N-Düngung (kg N ha-1 a-1)

N2O

-N (

kg h

a

a

a a

aa

b

b

a

a

a

a

minorgorg/inhib

minorgorg/inhib

nur an einem Standort führte Piadin zu einerEmissionsminderung

Verbundprojekt Verbundprojekt Klimaschutz in der RapsproduktionKlimaschutz in der Rapsproduktion

Ko

rne

rtra

g (d

tT

M)

2O

-N (

kg h

a-1a

-1)

60

40

20

6

4

2

Name des Wissenschaftlers

a

a a a a a

a aa

a

Seite 12

� Die Düngung mit Gärresten (org) ermöglichte 2013 vergleichbar hoheErträge wie die Mineraldüngung (min) bei ähnlicher N2O-Feldemission

� Die Bewertung von Gärresten als Dünger und in Bezug auf die N2O-Emission erfordert Untersuchungen in der Fruchtfolge

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

Ko

rne

rtra

g (

N2

00

Standorte1 2 3 4 5 Standorte

1 2 3 4 5

N E

mis

sio

n (

kg h

a-1)

� Trotz der Ausbringung mit Schleppschlauch mitunter hohe NH3-Verluste

NH3-Emission nach Düngung mit Gärresten

• Verringerter Düngerwert

• Indirekte N2O-Emission

• Umweltbelastung

Verbundprojekt Verbundprojekt Klimaschutz in der RapsproduktionKlimaschutz in der Rapsproduktion

40

30

2. Gabe

Name des WissenschaftlersSeite 13

NH

3-N

Em

issi

on

(kg

ha

• Umweltbelastung

gefördert durch FNR, BMEL, UFOP

0

10

20

1. Gabe

Standorte1 2 3 4 5 1. Gabe

Injektion

� Emissionsarme Ausbringtechniken für wachsende Bestände sind fürDünge- und Ressourceneffizienzsowie den Klimaschutz erforderlich

Verbundprojekt Verbundprojekt Klimaschutz in der RapsproduktionKlimaschutz in der Rapsproduktion

Name des WissenschaftlersSeite 14

� Positive Fruchtfolgeeffekte nutzen� N-Management in der Fruchtfolge optimieren

Pahlmann, 2014

Ansatzstellen für eine effiziente Emissionsminderung:

• Stabile, hohe Erträge

• Verringerung des N-Einsatzes , effizienterer N-Einsatz

• Einsatz emissionsarmer synthetischer N-Dünger

FazitFazit

Name des WissenschaftlersSeite 15

• Einsatz emissionsarmer synthetischer N-Dünger

• Substitution von N-Mineraldünger durch z.B. Gülle, Gärreste

• Minimierung von NH3-Verlusten ( besonders Gülle, Gärreste)

• Fruchtfolgeeffekte nutzen

• Zertifizierungssystem für emissionsminimierte Dünger

Vielen DankVielen Dank

Thünen-Institut für Agrarklimaschutz

Name des WissenschaftlersSeite 16