Zur Ökonomie und Ökologie der Becherpflanze (Silphium perfoliatum L.) im Vergleich zum Silomais

Economy and ecology of cup plant (Silphium perfoliatum L.) compared with silage maize

Einleitung

Ertragreiche Silomais-Sorten dominieren den Ackerbau für die Biomethan-Produktion. 2015 wurden in Deutschland auf rund 1,4 Mio. ha Biogas-Energiepflanzen angebaut, wovon Silomais mit etwa 78% bei weitem überwiegt. Der gesamte Silomaisanbau (für Energie- und Fütterungszwecke) betrug 2015 in Deutschland 2,1 Mio. ha (entsprechend 18% der gesamten Ackerfläche Deutschlands, mit steigender Tendenz; Statistisches Bundesamt, 2016). Mit dem großflächigen Maisanbau können agrar­ökologische Probleme auftreten, wie vermehrter Humus­abbau, Bodenerosion auf bereits gering geneigten Flächen, Eutrophierung von Grund- und Oberflächenwasser, Bodenverdichtung gepaart mit oberflächlichem Niederschlagsabfluss statt Versickerung, Zunahme von Wildschweinen und Schadinsekten und der massive Verlust der agrarischen Biodiversität (Sachverständigenrat für Umweltfragen, 2013). Dies betrifft vor allem viehinten­sive Regionen mit 25–50% Silomais auf der landwirtschaftlich genutzten Fläche. Seit längerem wird daher nach alternativen Biomasse-Pflanzen für die Biogasproduktion gesucht, deren Anbau sich weniger schädlich auf die Umwelt auswirkt. Als ausdauernde Wildstaude mit hoher Biomasse-Ertragsleistung ist die aus den Feuchtprärien Nordamerikas stammende Becherpflanze (Durchwachsene Silphie, Silphium perfoliatum L., Asteraceae) eine wertvolle ökologische Alternative zum Silomais (Biertümpfel und Conrad, 2012; Gerstberger et al., 2012) (s. Abb. 1).

Abb. 1. Silphium-Blüte mit Bienen.

Die bereits im März austreibenden Blätter der Becherpflanze erreichen je nach Witterung ab Anfang bis Mitte April die völlige Bodenbedeckung und schaffen damit frühzeitig Deckungsmöglichkeiten für Tiere der Agrarlandschaft. Zugleich beschattet das dichte Laub den Boden, so dass – außer im Etablierungsjahr – keine Herbizide für die Bestandespflege erforderlich sind. Eine effektive Unkrautbekämpfung im ersten Jahr ist auch mit mechanischen Methoden (Striegel, Fingerhacke) möglich (Gerstberger et al., 2012).

Die Rest-Nitrat-Gehalte des Bodens (N_min) in 0–90 cm Bodentiefe im Spätherbst unter abgeernteten Silphium-Flächen waren nach unseren Untersuchungen bisher deutlich niedriger als bei benachbarten einjährigen Ackerkulturen. Im Mittel von 5 Standorten in Oberfranken und 5 Jahren (2011–2015) lagen die Restnitratgehalte nur bei 16 kg N/ha (Schwankungsbereich 8–24 kg N/ha) und damit in der Regel sogar niedriger als unter Grünland (GeoTeam, 2015). Nach vergleichenden Untersuchungen der Wurzelsysteme ist dies auf die deutlich höhere Wurzeldichte und -tiefe von Silphium gegenüber Mais zurückzuführen (Dörner, 2015). Auch bei vergleichbaren Düngergaben wie bei Mais spielen Nitrateinträge in das Grundwasser unter Silphium-Flächen daher keine Rolle.

Keine dieser nachhaltigen, klima- und umweltfreundlichen Ökosystem-Dienstleistungen von Silphium-Kulturen werden dem Landwirt bisher honoriert.

Literaturangaben und eigene Untersuchungen zur Gas­ausbeute sowie dem Methangehalt bei Silphium weisen insgesamt sehr große Spannbreiten auf (Biertümpfel und Conrad, 2012). Bei diesem Vergleich sollte jedoch bedacht werden, dass der üblicherweise hierfür benutzte, auf 30 Tage angesetzte Hohenheimer Biogasertragstest (Helffrich und Oechsner, 2003) für Substrate mit Stärke (hier: Maiskörner), Proteinen oder Fetten höhere Gasausbeuten ermittelt, als für Cellulose-betonte Substrate. Die Verweilzeiten im Fermenter sind mit 100–150 Tagen in der Praxis jedoch wesentlich länger, weshalb die Gasausbeute bei Silphium vermutlich an die des Maises heranreicht.

Nach den langjährigen Erfahrungen im Maisanbau in Oberfranken (Nordbayern) wurden für unseren Kostenvergleich 3 Stufen der jährlichen Ertragsleistung angesetzt, wie sie in der landwirtschaftlichen Praxis üblich sind: 14,0–15,5–17,0 t Trockenmasse/ha (nach Abzug der Ernteverluste).

Falls sich die Anlage von Silphium-Beständen in der Zukunft durch Aussaat statt durch Pflanzung von vorgezogenen Sämlingen durchsetzt (Frölich et al., 2016), reduzieren sich die Kosten der Pflanzen von derzeit etwa 3000 €/ha (20.000 × 0,15 €) plus 630 € für Pflanzung und Bewässerung auf dann 1860 €/ha (3 kg Saatgut plus Aussaatkosten), da der Preis für die Sämlinge der größte Kostenfaktor ist. Auf 15 Nutzungsjahre angesetzt, hal­bieren sich somit die Etablierungskosten bei Ansaat in allen drei Ertragsstufen (statt 3630 €/15 Nutzungsjahre = 242 €/a dann auf 1860 €/15 Nutzungsjahre = 124 €/a). Die Aussaat von Silphium zusammen mit Mais als Deckfrucht ergibt darüber hinaus bereits im ersten Jahr einen gewissen Ertragsgewinn des Maises, der hier noch nicht berücksichtigt wurde. Ein derartiger Bestandsaufbau ist vor allem bei ausreichend hohen Niederschlägen erfolgreich (Conrad et al., 2010).

Aufgrund des hohen Stickstoff-Aufnahmevermögens der Becherpflanze und damit sehr geringen Restnitratmengen im Boden (GeoTeam, 2015) empfiehlt sich ihr Anbau auch in Trinkwasserschutzgebieten, zumal die Wasserversorger oft freiwillig eine jährliche Nitratprämie zahlen (in Oberfranken beispielsweise bis zu 150 €/ha).

Landwirte sollten ermutigt werden, mit kleiner Anbau­fläche zu starten, um weitere Praxiserfahrungen zu sammeln.

Erste Züchtungsversuche wurden in Deutschland und den USA begonnen, um die Wildpflanze Silphium zu einer noch leistungsfähigeren Alternative zum Mais zu entwickeln.