Energieholzanbau aus Sicht des Umwelt- und Naturschutzes ... · Göttinger Bodeninitiative (GBI) e.V. Pappelanbauten am Georgenhof in NABU / Berlin, 12.11.2008 Nordhessen Gliederung

Energieholzanbau aus Sicht des Umwelt-

und Naturschutzes

– zentrale Ergebnisse einer Studie

N. Lamersdorf

Büsgen-Institut

Abt. Ökopedologie der gemäßigten Zonen

Georg-August-Universität

Göttingen

&

Göttinger Bodeninitiative (GBI) e.V.

Pappelanbauten am Georgenhof inNordhessenNABU / Berlin, 12.11.2008

Gliederung

• Chancen und Risiken von Energieholzanbauten /

Kurzumtriebsplantagen (KUP)

Bodenbearbeitung

Dünge- und Spritzmitteleinsatz

Wasserschutz

Klimaschutz

Kohlenstoffbindung

Pflanzenvielfalt

Erhöhter Wasserverbrauch

Erhöhte CO2-Freisetzung

Landschaftsökologie & Bewertung

• Schlussfolgerungen

Foto: C. Knust

Fotos: C. Knust

Foto: P. Burgess / GB www.agroforestry.ac.uk

Ökologische Chancen von KUP

- Wasserschutz

- Klimaschutz

- C-Speicherung

- Vielfalt (Struktur und Arten)

• Extensivierung (Vergleich zu konventionellem Ackerbau)

• Förderung von:

Fotos: M. Hofmann / Dohrenbusch


Extensivierung der Bodenbearbeitung

Foto: M. Hofmann / HERO

• Nur ein einmaliges Pflügen / Eggen zur Vorbereitung der Pflanzmaßnahmen,

• danach i.d.R. nur Mulchen, nur im 1. Jahr nach der Anpflanzung

Foto: M. Hofmann / HERO Foto: M. Hofmann / HERO


Extensivierung des Düngemitteleinsatzes

Kalzium (Ca) 8-30 > 1000 (austauschbar)

Kalium (K) 4-20 150-400 (austauschbar)

Stickstoff (N) 5-15 10-30 (Nmin)

Phosphor (P) 1-4 > 1000 (P-gesamt)

Magnesium (Mg) 1-3 100-200 (austauschbar)

*(aus Röhricht und Ruscher, 2004 und Knust, 2007)

N-Entzug bei Körnermais, geerntet als Ganzpflanze: ca. 100 -150 kg pro ha und Jahr

Nährstoffentzug* (netto) Bodenvorräte (Oberboden)

[kg/ha/a, gerundet] [kg/ha, gerundet]


Extensivierung des Spritzmitteleinsatzes

• i.d.R. nur einmalig als Total- oder Vorlaufherbizid zur Flächenvorbereitung

• keine Folgebehandlungen nötig

• i.d.R. hohes Regenerationsvermögen von Pappel und Weide nach Schädlingsbefall


Wasserschutz / N-Bindung (1)

aus Jug et al., 1999


Wasserschutz / N-Bindung (2)

aus Jug et al., 1999

Beispielstandort Sudheide / Ldkr. Gütersloh

Flächenneuanlage im Frühjahr 2007

Pleistozäne Sande

Podsol-Braunerden

Vornutzung Mais / Wechselgrünland

Trinkwasserschutzzone II

Beispielstandort Sudheide / Ldkr. Gütersloh

Nitrat im Sickerwasser

(70 cm Bodentiefe)

NO3

Messzeitraum: Jan.- Juli 2008

(aus Stoll und Dohrenbusch, 2008)


Klimaschutz / CO2-Vermeidung

CO2äq-Vermeidung pro Hektar und CO2äq-Vermeidungskosten

Quelle: WBA (2007); BG = Biogas, H = Heizung, Hack = Hackschnitzel aus KUP; HKW = Heizkraftwerk


Klimaschutz / Minderung der N2O-Emission

Brache (10 Jahre / vergrast) 2,53

Raps 2,30

Eiche 0,96

Pappel (10 Jahre) 0,48

Pappel (5 Jahre + 100 kg N) 0,46

Pappel (5 Jahre) 0,21

aus Flessa et al. (1998) und Teepe (1999)

[ kg N2O-N ha-1 a-1 ]


Förderung der C-Speicherung

Abschätzung (!):

Eintrag über Blattstreu (TM) = 4-6 t ha-1 a-1 (ca. 50 % C)

Eintrag an C = 3 t (1/3 Speicherung, 2/3 CO2 Verlust)

C-Speicherung = 1 t ha-1 a-1

x 10 Jahre = 10 t C ha-1

= + 30 % der im Oberboden vorhandenen C-Vorräte

Literaturdaten = + 32 - 41 % C in 6 Jahren (Kahle und Hildebrandt 2006)

= 0 - + 20 % nach 7-9 Jahren (Jug et al., 1999)


Förderung der Vielfalt

Tierartenvielfalt Vortrag U. Schulz


Förderung der Pflanzenvielfalt

Ergebnisse aus dem laufenden DBU-Projekt NOVALIS

Zur naturverträglichen Produktion von

Energieholz in der

Landwirtschaft

Sep.2006 – Aug.2009

KoordinationForschungszentrum Waldökosysteme der

Universität Göttingen

Teilprojekt „Phytodiversität“(Arbeitgruppe A. Bolte / F. Kroiher / J. Bielefeld, vTI, Eberswalde)

Pappelanbauten am Untersuchungsstandort Georgenhof, Nordhessen

Anlage 1996/97 (Hofmann, 2005)

Extensivierung des Ackerbaus seit 1992

Löss über mittlerem Buntsandstein (sm1, Tonsandstein)

Ranker / Braunerde-Parabraunerde / Pseudogley

Nachbarökosysteme zeigen vergleichbare oder geringere

Pflanzenartenzahlen.

y = 0,6292x0,5066

R2 = 0,99

0

20

40

60

80

100

120

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

m² Flächengröße

Art

en

an

za

hl

kumulative Artenzahl

absolute Artenzahl

Grün-

land

Weg WaldPappel-

agrarholz-

fläche

Landnutzung der

Umgebung

Fläche Georgenhof

Die Faktoren „Wüchsigkeit“ und „Flächengröße“ bestimmen die

Artenvielfalt.

Flächen Georgenhof

y = 1,1699x0,4532

R2 = 0,98

y = 0,2994x0,5107

R2 = 0,97

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

m² Flächengröße

Art

en

an

za

hl G

efä

ßp

fla

nze

n

Klon - Max 4 (gering wüchsig)

Klon - Hybrid 275 (rasch wüchsig)

Schlussfolgerungen Pflanzenvielfalt.

Ökologische Risiken von KUP

Foto: Walotek

• Verlust an Artenvielfalt (Vergleich Brache) Vortrag U. Schulz

• Erhöhter Wasserverbrauch Beispiel 1

• Erhöhte CO2-Freisetzung durch

Umbruch / Rückwandlung Beispiel 2

• Lokale Bodenverdichtung

• Einbringung standortsfremder Arten

• Vereinheitlichung des Landschaftsbildes (Monokultureffekt)

Bereich Landschaftsökologie & Bewertung

Beispiel 1: Erhöhter Wasserverbrauch

Foto: Walotek

Wasserbilanz / Pappel*

[mm a-1]

3-jährig 9-jährig

Freilandniederschlag = 586 591

Interzeptionsverdunstung = 118 (20%) 172 (29%)

Evapotranspiration = 351(60%) 360 (61%)

Versickerung = 117 (20%) 59 (10%)

benachbarte Feldfrüchte = 215 (37%)

*(nach Knur et al., 2007, Projekt DENDROM, Standort Neuruppin, Mittel LS/CS)

Vergleich Ackerbau: KUP reduzieren signifikant die Grundwasserneubildungsrate

Beispiel 2: Erhöhte CO2-Freisetzung

Foto: Walotek

Foto: Vetter / TLLFoto: M. Hofmann / HERO Foto: NOVALIS / Gütersloh

Flächenvorbereitung Stockrodung

CO2-Freisetzung nach Umbruch von Grünland = 12,6 t Corg / ha (Jug et al., 1999)

Fotos: C. Knust

Landschaftsökologie & BewertungG. Busch Göttingen

Herangehensweise

• Identifikation von „Wirkkomplexen“ (Zusammenspiel abiotischer und biotischer Prozesse)

• Identifikation von „Wirkfaktoren“ (Einflussfaktoren aus Standort und Bewirtschaftung)

• Verknüpfung von: Wirkkomplexen & Wirkfaktoren

Wirkkomplexen & Landschaftsfunktionen (Leistungsfähigkeit derLandschaft)

• Bewertung (Risiken & Optionen )

Landschaftsökologie & Bewertung

KUP - spezifische „Wirkkomplexe“

• Grundwasserneubildung

• Retention von Niederschlägen

• Bodenerosion (Wind und Wasser)

• Veränderung des Humusgehalts

• Bodenverdichtung

• Eintrag von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln

• Klimatischer Ausgleich und Luftreinhaltung

• Veränderung von Lebensräumen

• Veränderung des Landschaftsbildes

Identifikation von „Wirkfaktoren“ und Verknüpfung mit „Wirkkomplexen“

(Auszug / Studie Tab. 7, S. 50)

Wirkkomplexe

Verknüpfung von „Wirkkomplexen“ mit Landschaftsfunktionen

(Auszug / Studie Tab 8a, S. 51)

Wirkkomplexe

Lan

dsch

aft

sö

ko

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isch

e B

ew

ert

un

g

(Stu

die

Tab 8

b, S

. 52)

Landschaftsfunktionen Potenzielle Risiken Potenzielle Optionen

Grundwasserdargebot

Besonders in Gebieten mit geringenJahresniederschlägen (<600 mm) und Böden mit

geringer Wasserspeicherkapazität kann Grundwasserzehrung durch hohe Verdunstung

auftretenGrundwasserabsenkung durch dauerhafte

GrundwasserzehrungIndirekte Folgewirkung auf das lokale und

regionale Klima durch hohe Verdunstung undVeränderung des Grundwasserdargebots

(Lokale Verdichtung durch Maschineneinsatz undHerabsetzen der Versickerung)

Dränwirkung in Gebieten mit hohem Grundwasserstandund landwirtschaftlicher Nutzung

Grundwasserschutz

Bei vorheriger Grünlandnutzung initiale Belastung

mit Nitrat möglichDurch Herbizideinsatz bei der Kulturvorbereitung

ist eine Belastung möglich (im Vergleich zur landwirtschaftlichen Nutzung aber deutlich reduzierte

Bearbeitungsfrequenz)

Reduzierung von Düngemittel- und Pestizid-Eintrag.Phytoremediation von Schadstoffen

Als Retentionsstreifen bieten KUP Schutz vor Schadstoff-und Substrateintrag in Grund- und Oberflächenwasser

Erosionsschutz

Gefahr der Verdichtung durch schwerenMaschineneinsatz (im Vergleich zur

landwirtschaftlichen Nutzung aber deutlich reduzierteBearbeitungsintensität und -frequenz)

Ganzjährige FlächenbedeckungHumusaufbau und Durchwurzelung reduzieren die

Erosion

Durch Anlage von Schutzstreifen kann die Erosion aufAckerflächen reduziert werden

Abflussregulation

Hohe Verdunstung und die Vegetationsstruktur verringernden Oberflächenabfluss, erhöhen die

Bodenwasserspeicherkapazität in den Sommermonatenund können Abflussspitzen reduzieren.

Gezielte Anlage auf Flächen mit hoher Sensitivität für die Abflussregulation kann den Effekt steigern

Lebensraum

Gefährdung von Offenlandarten

Gefährdung von Feuchtbiotopen

Konkurrenz zu naturschutzfachlich wertvollen,extensiven Nutzungen (Grünland)

Pufferfunktion zu geschützten Biotopen

Verbindungselement zu ökologischen AusgleichsflächenErhöhung der Artenvielfalt in intensiv genutzten

Agrarlandschaften oder bei ausgeprägtemAltersklassenmanagement mit Randstrukturen und

Lichtschneisen

Klimaausgleich Beeinträchtigung des Kaltuftaustauschs

Klimatischer Ausgleich in ausgeräumten LandschaftenWindschutz, Filterfunktionen für Staub- und

Stoffemissionen

Ertrag GrundwasserabsenkungErhöhung des Humusspiegels

Tiefenlockerung des Bodens durch Regenwürmer

Landschaftserlebnis Sichtbehinderung, Monotonisierung undHomogenisierung

Verbesserung der Landschaftsstruktur

Erhöhung der Landschaftsdiversität und der vertikalenStruktur

Schlussfolgerungen

KUP besitzen ein erhebliches positives ökologisches Potential

Die Bewertung von KUP muss im jeweiligen Landschaftskontext und unter Berücksichtigung von Landschaftsfunktionen erfolgen

Negative Effekte lassen sich durch ein gezieltes Management eingrenzen

In Detailfragen besteht noch erheblicher Forschungsbedarf

Es fehlt noch an klaren Vorgaben und Handlungsanweisungen

Foto: Walotek

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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