Schlussfolgerungen aus der ökologischen und ökonomischen Analyse der Kreislauf-Maßnahmen



Um den Treibstoffverbrauch zu reduzieren, ist eine angepasste Motorisierung (optimale Abstimmung von Arbeitsbreite, Fahrgeschwindigkeit und Motorleistung) sowie die regelmäßige Wartung und korrekte Einstellung der Maschinen und Geräte wichtig.

Mit zunehmender Transportdistanz steigt der Anteil der durch die Transporte verursachten Emissionen an den Gesamtemissionen steil an. Bei einer Distanz von 0,5 km machten die Transport-CO2e-Emissionen im Mittel 3,4 % der Gesamtemissionen aus. Bei einer Distanz von 4 km waren es schon 22 %, bei 10 km 41 %.

Möglichkeiten zur Reduktion sind: geringe Hof-Feld-Entfernung, größeres Ladevolumen, Lastkraftwagen für Transporte statt Traktoren.

Verglichen mit dem Einsatz von synthetisch hergestelltem Stickstoffdünger, konnte mit allen Kreislauf-Maßnahmen eine Nettoeinsparung von 200 – 600 kg Treibhausgasen (CO2e) je 100 kg ausgebrachten Stickstoff erzielt werden.

Im Vergleich mit biotauglichen organischen Handelsdüngern erzielten alle Maßnahmen mit Ausnahme der „Güllekooperation“ und der „Zugabe von Pflanzenkohle zur Kompostierung“ eine Nettokosteneinsparung.

Klimaschädlich ist auch teuer: jene Maßnahmen mit höheren Emissionen an CO2e waren auch in puncto Kosten teurer.

Hoftorbilanz bei Milchvieh und Ackerbau



Im Rahmen dieses Projekts wurde für den Betrieb der landwirtschaftlichen Fachschule Grottenhof bei Graz eine Betriebsbilanzierung für Kohlenstoff und Stickstoff für die Jahre 2020 und 2021 durchgeführt. Der Bio-Betrieb hat 50 ha landwirtschaftliche Nutzfläche mit Grünflächen für Heu und Silage, Ackerflächen für Kraftfutter und Speisegetreide sowie 45 GVE Rinder (Milchkühe und Kälber, Kompoststall). Mit dem zweiten Betriebsstandort in Hardt (6 km entfernt) wird intensiv zusammengearbeitet (Tiere, Futter, Maschinen, etc.).

Die Kohlenstoff- und Stickstoffbilanzen zeigten, dass etwa zwei Drittel des Kohlenstoffs und Stickstoffs im Futter nach der Verwertung über die Rinder im Dünger und somit im Betriebskreislauf bleiben.

Die höchsten Kohlenstoff- und Stickstoffmengen pro ha und Jahr wurden am Grottenhof von den Kleegras- und Luzerneflächen geliefert.

Die Leguminosen (vor allem Futterleguminosen wie Kleegras und Luzerne) lieferten am Grottenhof wesentlich mehr Stickstoff als über den Wirtschaftsdünger auf die Flächen kam – zusätzlich bringen sie auch viel Kohlenstoff für die Humusanreicherung in den Boden.

Mit einem Aufwand von rund 8.000 kg fossilem C (32.000 kg CO2) werden am Grottenhof jährlich rund 50 ha gepflegt und über 200.000 kg Milch, 2.000 kg Fleisch, sowie 30.000 kg Speisegetreide erzeugt. Als Nebenprodukt fällt Dünger mit über 70.000 kg erneuerbarem Kohlenstoff an – das zeigt den Wert der Tierhaltung in der Landwirtschaft.

Tonausbringung auf sandigen Böden



Sandige Böden haben eine geringe Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität. Aufgrund des fehlenden Tonanteils ist auch die Möglichkeit zur Humusanreicherung sehr eingeschränkt. In einem Praxisversuch wurde die Ausbringung von Ton aus einer 9 km entfernten Tongrube auf Böden mit Bodenart "Sand" oder "Lehmiger Sand" getestet. Bei Variante 1 wurden 225 kg Ton/ha ausgebracht. Das entspricht etwa 0,001 % Ton zur Gesamtbodenmasse in 0-20 cm Tiefe. Bei Variante 2 wurden 500 t Ton/ha ausgebracht. Das entspricht etwa 1,8 % Ton zur Gesamtbodenmasse in 0-20 cm Tiefe. Eine Tonmineralanalyse des verwendeten Tons ergab eine von Smectit und Illit/Muscovit betonte mineralische Zusammensetzung. Eineinhalb Jahre nach Ausbringung hatte noch keine ausreichende Durchmischung im Boden stattgefunden, kleine Tonbrocken waren noch gut sichtbar. Nach rund 30 Monaten waren Tonbrocken nicht mehr isoliert in Bodenproben erkennbar. In Variante 2 wurde eine deutlich höhere Kationenaustauschkapazität von 86 mmolc/kg im Vergleich mit 80 mmolc/kg in der Nullvariante gemessen. Der pH-Wert war um 1,1 erhöht. Der Wassergehalt im Boden war ebenfalls um 1 % erhöht. Zwischen Variante 1 und der Nullvariante wurden keine Unterschiede festgestellt. Der hohe einmalige Aufwand wird durch die extrem langfristige Wirkung der Maßnahme relativiert. Mit Hilfe von Begrünungen und Zufuhr von organischem Material sollte es nun möglich sein, auch auf diesen Böden eine Humusanreicherung zu erzielen.

„Mikrobielle Carbonisierung“ im Vergleich mit Kompostierung

Die "mikrobielle Carbonisierung" (mC) nach Witte wurde als mögliche Alternative zur aeroben Kompostierung getestet. Bei dieser soll in einem verlustärmeren Prozess durch ein sauerstoffarmes Milieu ein kompostähnliches Endprodukt entstehen. Im Burgenland wurde ein Vergleichsversuch der beiden Verfahren durchgeführt: Beide Mieten wurden mit betriebseigenem und lokal verfügbarem Material aufgesetzt und gut homogenisiert: 13 (Vol-)% Hackschnitzel, 15 % Schafmist, 13 % strohloser Pferdemist, 21 % Heu, 24 % Sojaspreu, 21 % Gerstenspreu. Die mC-Miete wurde mit dem Frontlader feucht verdichtet und erhielt zum Verdunstungsschutz eine Hülle aus Gerstenspreu. Nach dem Aufsetzen erreichen beide Mieten Temperaturen von 60-70 °C, die mC-Miete jedoch nur im Kern, nicht im Außenbereich. Während die Kompostmiete nach jedem Wenden erneut kurz über 70 °C aufwies, hielt die nicht gewendete mC-Miete im Inneren deutlich länger Temperaturen von 40-50 °C. Nach etwa 5 Monaten unterschieden sich beide Materialien deutlich. Der mC-Prozess verlief inhomogen, vor allem in Randzonen. Die mikrobielle Aktivität war im mC-Material noch deutlich höher und die Reife deutlich geringer. Wesentliche Nachteile des mC-Prozesses sind die Inhomogenität des erzielten Materials, sowie dass ein zeitliches Steuern des Prozesses durch gezieltes Wenden, damit der Kompost zum arbeitszeitlich passenden Zeitpunkt fertig für die Ausbringung ist, nicht möglich ist.

Zugabe von Pflanzenkohle zur Kompostierung



Pflanzenkohle ist aufgrund ihrer riesigen inneren Oberfläche und ihrer porösen Strukturen stark nährstoffspeichernd. In einem Praxisversuch wurde getestet, wie sich die Zugabe von Pflanzenkohle bei der Kompostierung von Wiesenschnittgut und Kleegras plus Erde auf den Kompostierungsprozess und die Kohlenstoff- und Nährstoffgehalte des fertigen Kompostes auswirkt. Angelegt wurden drei Varianten, mit 3 % und 6 % Kohlezugabe, sowie ohne Kohle.

Das Ergebnis zeigte, dass die Zugabe von Kohle zu einer gesteigerten Veratmung und zu höheren Kohlenstoffverlusten während der Kompostierung führte. Bei Stickstoff blieben nach der Kompostierung zwischen 44 und 48 % der anfänglich vorhandenen Menge erhalten. Auf die N-Verluste während der Rotte hatte die Kohlezugabe keine wesentlichen Auswirkungen. Bei Kalium stiegen durch die Kohlezugabe die verfügbaren Gehalte deutlich an. Die höhere Verfügbarkeit dürfte durch die Erhöhung der Kationenaustauschkapazität durch die Kohle bedingt sein.

Durch die Maschinen- und Transportprozesse entstanden insgesamt 278 kg CO2e Emissionen pro 1.000 kg Kohlenstoff in Form von fertigem, ausgebrachtem Kompost. Das 34-malige Wenden des Kompostes war sowohl der zeit- als auch der kostenintensivste Teilschritt. Berechnet für eine Ausbringung von 100 kg Stickstoff mit Pflanzenkohle-Kompost lagen die Kosten bei 795 €; um 95 € höher als für 100 kg N in Form von Bio-Handelsdünger.

Herbst-Biogasgülleausbringung in Begrünung



Güllelager müssen aufgrund begrenzter Kapazitäten meist im Herbst geleert werden, da eine Gülleausbringung im Winter aus wasserrechtlichen Gründen untersagt ist. Da der Düngebedarf von Feldfrüchten im Herbst gering ist, droht eine ineffiziente N-Verwertung und Grundwasserbelastung. Daher wurde nach einer sinnvollen und umweltbewussten Verwertung der Biogasgülle im Herbst gesucht: Eine leguminosenfreie Begrünung aus Ölrettich, Phacelia, Sandhafer, Kresse und Leindotter nach Winterweizen soll die anfallenden N-Mengen im Herbst in ihre Biomasse aufnehmen und binden. Im Frühjahr wird der Stickstoff durch den Abbau der Begrünungsbiomasse im Boden der Folgekultur Sommergerste zur Verfügung gestellt. In einem Parzellenversuch wurde der Effekt der Biogasgülleausbringung (15 m³/ha) mit und ohne Herbstfurche auf die Bodennitratgehalte untersucht. Im November hatten die Varianten mit Gülle rund 150 kg N/ha in der oberirdischen Begrünungsmasse gespeichert und damit um rund 50 kg N/ha mehr als die ungedüngten Varianten. Die leguminosenfreie Begrünung konnte somit die N-Düngung erfolgreich aufnehmen und verwerten. Die Nmin-Messungen zeigten, dass weder nach deren Umbruch im Herbst oder Frühjahr noch während oder nach der Folgekultur Sommergerste ein Risiko für den Grundwasserschutz aufgrund erhöhter Nmin-Werte in tieferen Bodenschichten bestand. Für den Ertrag der Sommergerste war der Einfluss des Pflugeinsatzes auf diesem Standort im Versuchsjahr größer als jener der Biogasgülledüngung.

Luzernekleegras - Biogasgülle – Kooperation



Der im Projekt untersuchte Betrieb liefert rund 65 t Luzerne-Kleegras (Trockenmasse) von insgesamt 8,4 ha Geberfläche an die Biogasanlage. Rund 70 % des im Luzerne-Kleegras enthaltenen Stickstoffs erhält er von der Biogasanlage in Form von Biogasgülle und Abpresskuchen zurück.

Eine Verlustquellenanalyse ergab, dass etwa 8 % des Stickstoffs bei der Lagerung in Silomieten verloren geht, sowie 1 % bei der unbedeckten Güllelagerung. Der Großteil des im Luzernekleegras enthaltenen C wird als CH4 zur Produktion von Strom und Wärme für etwa 1.000 Haushalte verwertet. Rund 17 % des im Luzerne-Kleegras gelieferten Kohlenstoffs (C) erhält der Betrieb als organische Dünger zurück. Dabei handelt es sich überwiegend um Verbindungen, die nach Düngerausbringung verhältnismäßig stabil im Boden bleiben. Eine standortangepasste Humusbilanzierung des Betriebs zeigte einen positiven Humussaldo von +233 kg C/ha über die 7-jährige Fruchtfolge. Dieser profitiert vor allem vom zweijährigen Anbau des Luzerne-Kleegras. Der Maschineneinsatz für 1.000 kg am Nehmerfeld ausgebrachten C ist im Zuge der Kooperation mit 461 kg CO2e vergleichsweise hoch, der CO2-Verbrauch für 100 kg N mit 202,13 kg CO2e jedoch sehr gering.Mit Kosten von € 299 für 100 kg N verursachte die Biogasgülle-Kooperation weniger als die Hälfte der Kosten, die für die entsprechende N-Menge in Form von biotauglichen organischen Handelsdüngern anfallen. 

Betriebskooperation: Tausch Kleegras gegen Mist & Gülle



Kleegras in der Fruchtfolge sorgt für Bodenruhe und für erhöhte Bodenfruchtbarkeit - Vorteile, die auch viehlose Betriebe gerne nutzen. Kooperationen bringen zusätzlich den Vorteil, dass mit Gülle und Mist auch andere Ackerflächen flexibel nach Bedarf gedüngt werden können.

Eine Betriebskooperation eines Ackerbaubetriebes mit Tausch von Kleegras gegen Mist und Gülle von viehhaltenden Betrieben wurde in Oberösterreich getestet.

Bei einem Tauschverhältnis von 1 t Kleegrassilage gegen 1,2 t Mist (konventionell) kamen 95 % des mit dem Kleegras exportierten N wieder zum Betrieb zurück, vom Kohlenstoff waren es 77 % und vom Kalium 69 %. Bei Phosphor, Calcium und Magnesium kam die eineinhalbfache bis doppelte Menge zurück.

In der Güllekooperation kam bei einem Tauschverhältnis von 1 t Kleegrassilage gegen 2,35 m³ Gülle (bio) von dem mit dem Kleegras exportierten Kohlenstoff deutlich weniger zurück, nämlich nur 29 %. Vom Stickstoff kam mit der Gülle 79 % zurück, 70 % des Phosphors, 46 % des Kaliums, 98 % des Calciums und 106 % des Magnesiums. Auffallend war, dass Kupfer, Zink, Mangan und Eisen in vielfach höheren Mengen aus dem konventionell geführten Stall mit dem Mist zurückkamen, vermutlich durch das Ergänzungsfutter der Rinder. Die Mistkooperation schnitt betreffend CO2-Emissionen und Kosten deutlich besser ab als die Güllekooperation: 254 kg CO2e vs. 614 kg CO2e für 1000 kg auf das Empfängerfeld aufgebrachten C; mit Kosten für 100 kg N von 400 € vs. 895 €.

Cut & Carry – Grünlandaufwuchs auf den Acker



Betriebe, die die Viehhaltung aufgegeben haben, aber noch Wiesen besitzen, können das Heu als organischen Dünger für ihre Felder verwenden. Diese Form von Cut & Carry wurde in Oberösterreich getestet. Einmal im Jahr wurde ein Schnitt von den Wiesen des Projektpartners auf seine Felder übertragen.

Das extensive Grünland wurde nach einem ausgeklügelten Schema gemäht. Die gemähte Fläche wurde immer mit einem frisch abgeernteten Feld koordiniert. Das Heu wurde vor der Aussaat einer Zwischenfrucht in den Boden eingearbeitet.

Der Vergleich der Bodenuntersuchungsergebnisse aus dem Jahr 2021 mit den Analysedaten aus dem Jahr 2008, vor Beginn der Cut & Carry-Bewirtschaftung, zeigte, dass der Gehalt an organischer Substanz im Boden im Vergleich zur vorherigen Bewirtschaftung als ökologischer Milchviehbetrieb um 0,5-0,6 % gestiegen ist.

Um 1.000 kg Kohlenstoff auf das Nehmerfeld zu übertragen, wurden durch die Maschinen und Transportprozesse insgesamt 99 kg CO2e-Emissionen erzeugt.

Für 1 kg N belaufen sich die Kosten auf 5,46 €. Damit ist diese Form der Düngung, insbesondere wenn auch der Düngewert von 1,5 kg K2O (2,0 € pro kg) und 0,4 kg P2O5 (3,85 € pro kg) berücksichtigt wird, deutlich günstiger als vergleichbare organische Handelsdünger, die etwa 7 € pro kg N kosten.

Cut and Carry - Kleegras als Transfermulch



Viehlose Biobetriebe, die Luzerne zur N-Düngung anbauen, die Luzerne-Biomasse aber nicht als Futtermittel verwenden können, können das Häckselgut als Mulch in jungen Mais-, Sonnenblumen-, Kürbis- oder Kartoffelkulturen einsetzen. Dazu wird die Luzerne Mitte Juni mit einem Feldhäcksler geerntet, auf einen nebenher fahrenden Kompoststreuer geblasen und in Mengen von 70-140 m3/ha auf eine junge Hackfrucht aufgebracht.

Der Transfermulch wurde im Osten Österreichs mit pannonischem Klima mit langen Trockenperioden und gelegentlichen starken Regenfällen getestet. Zehn Tage nach der Ausbringung von 140 m3/ha war der gemessene Bodenwassergehalt um 1 % höher als ohne Mulch, was einer Niederschlagsmenge von 6 mm entspricht. Transfermulch in Hackfrüchten ist ein wichtiger Schutz gegen Verdunstung, insbesondere an heißen Frühsommertagen, wenn die Reihen noch nicht geschlossen sind. Gleichzeitig ist der Mulch ein wichtiger Bodenschutz bei Starkregenereignissen, um im Hackfruchtanbau den wertvollen Oberboden nicht zu verlieren.

Eine Düngewirkung auf die gemulchte Kultur im gleichen Jahr war nicht nachweisbar. Die Nährstoffwirkung (nicht nur von Stickstoff!) und Humuswirkung von Mulch muss langfristig betrachtet werden.

Um 1.000 kg Kohlenstoff auf das Nehmerfeld zu bringen, wurden insgesamt 203 kg CO2-Äquivalente (CO2e) durch die Maschinen- und Transportprozesse emittiert.

Berechnet für einen Import von 100 kg Stickstoff mit Transfermulch lagen die Kosten mit 569 € um 130 € niedriger als für 100 kg N in Form von Bio-Handelsdünger.