Sorghum als Mais-Alternative für Biogas

Sorghum (Sudangras) ein wettbewerbsfähiger Mais-Ersatz?

Mais ist aufgrund seiner Eigenschaften eine hervorragende Biogasfrucht. Er hat ein hohes Gasertragspotenzial und vergärt problemlos.

Doch Maisanbau hat in der Gesellschaft kein gutes Ansehen. Maisflächen haben für Insekten nämlich kaum einen Wert, dafür bieten sie Wildschweinen ein großes Futterangebot und ideale Rückzugsmöglichkeiten.

Ein weiteres Problem, das mit dem Maisanbau einhergeht, ist die Verbreitung des westlichen Maiswurzelbohrers (Diabrotica virgifera virgifera), der großen Schaden anrichtet.

Das hat bereits einige Landwirte zum Umdenken bewegt. Zudem hat das Erneuerbare Energien Gesetz (novelliertes EEG) einen Maisdeckel eingeführt, um negative Entwicklungen zu verhindern.

Was sind geeignete Alternativen?

Mit dem Maisdeckel und den verschiedenen Problemen stellt sich die Frage, welche Alternativen existieren, die sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoll sind.

Die Suche nach alternativen Energiepflanzen läuft schon länger.

Die Pflanzen sollen ein dem Mais vergleichbares Ertragsniveau haben und dabei noch weitere Eigenschaften aufweisen: Gute Erntefähigkeit, gute Silierfähigkeit sowie gute Gärfähigkeit. Dabei ist auch wichtig, dass eine blühende Kultur zum Einsatz kommt.

Die Pflanze soll Bienen und anderen Insekten als Nahrungsquelle dienen. Bauern, die Substrat anbauen, haben um größere Maisschläge Blühstreifen angelegt.

Dort entstehen Flächen mit ein- und mehrjährigen Mischungen, die lange Blütezeiten haben. Andere legen Dauerkulturen an, beispielsweise mit der Durchwachsenen Silphie oder Alkar EnergyGras.

Sorghumarten auf dem Prüfstand

An verschiedenen Standorten prüfen Forscher bereits, welche Substratproduktion in Haupt- und Zweitfruchtstellung eine interessante Inhaltsstoffzusammensetzung hat und gleichzeitig hohe Erträge liefert.

Als Alternativen bieten sich Wintergetreide an und verschiedene Sorghumarten (auch als Sudangras bekannt).

Das Landwirtschaftszentrum Eichhof in Bad Hersfeld (LLH) hat zusammen mit der Universität Gießen bereits Tests durchgeführt, um festzustellen, ob Sorghumhirse eine geeignete Alternative ist.

Verschiedene Wintergetreide und Sorghumarten können die Substraterzeugung aus Mais sehr gut ergänzen.

Versuchsfläche angebaut

Auf einer Demofläche haben die Forscher eine Großparzelle mit Silphie angelegt. Da die Silphie im ersten Jahr noch nicht blüht, sondern nur eine Blattrosette bildet, kommt eine Deckfrucht zum Einsatz. Das war bisher ertragsliefernder Mais.

Bei diesem Versuch kam Sorghumhirse zum Einsatz. Das hing damit zusammen, dass es sich um einen Waldstandort handelte, der sehr anfällig für Schwarzwildschäden ist.

Ein weiterer Grund waren die pollensammelnden Insekten. Ihnen sollte für längere Zeit eine Nahrungsquelle zur Verfügung stehen. Für eine längere Blühdauer kam ein Gemisch aus drei verschiedenen Sorghumhybriden zum Einsatz.

Eigenschaften der Dualtyp-Hybriden

Zum Einsatz kamen sogenannte Dualtyp-Hybriden.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen, spät blühenden und sehr hohen Energiesorghumsorten befindet sich bei diesen Dualtypen ein wesentlicher Anteil der Energie im Korn.

Durch die geringere Wuchshöhe von nur 200 bis 250 cm lassen sich die Pflanzen viel besser ernten. Die Blüte erfolgt sehr früh und die Pflanze schüttet sehr viele Pollen aus.

An den Blüten sind oft Honigbienen anzutreffen. Forscher vermuten, dass Sorhumpollen ein wertvoller Eiweißlieferant für die Insekten sind.

Bienenvölker im Sorghumfeld

Direkt neben der Demonstrationsfläche mit Sorghum befand sich eine mehrere Jahre etablierte Silphiekultur. Um herauszufinden, wie interessant die verschiedenen Kulturen für Bienen und andere Insekten sind, haben die Forscher Bienenvölker mitten in den Sorghum gestellt.

Bei wöchentlichen Kontrollen wurden die Blüten mit Bienen und Insekten gezählt. Die sich daraus ergebenden Zahlen verglichen die Forscher mit den gezählten Insektenbesuchen in der angrenzenden Silphieparzelle.

Dabei kam heraus, dass die Sorghumblüten gut besucht waren von Insekten, jedoch die Unmengen an goldgelben Silphieblüten noch viel mehr Insekten anlockten.

Anzutreffen waren dort viele Hummeln, Schmetterlinge und Schwebfliegen. Es ließ sich beobachten, dass Bienen Sorghum als Proteinlieferanten genutzt haben, obwohl hochattraktiver Pollen und Nektar von anderen Blütenpflanzen verfügbar waren.

Wildschweine waren keine Gefahr

In der Nähe des Standortes gibt es ein massives Wildschweinvorkommen.

Dennoch kam es kaum zu wirklichen Schäden. An zahlreichen Trittspuren und abgebrochenen Halmen war zu erkennen, dass Tiere den Bestand gekreuzt haben. Schäden, wie sie durch Schwarzwild im Mais entstehen, waren keine zu beobachten.

Ganz offensichtlich ist Sorghum für die Wildschweine nicht attraktiv.

Trockenheit gut überstanden

Im Anbaujahr gab es nur sehr wenige Niederschläge. In dieser Zeit hat sich herausgestellt, dass Sorghum in Bezug auf die Wasserversorgung viel anspruchsloser ist als Mais.

Das war im direkten Vergleich mit einer benachbarten Maisfläche deutlich zu erkennen.

Zudem ist Sorghumhirse nicht anfällig für den Maiswurzelbohrer. In Regionen mit einem hohen Maisanteil ist das ein großer Vorteil.

Ernte und Silage

Da die Testfläche nicht sehr groß war, war auch die Erntemenge eher gering.

Bei der Ernte mit dem selbst fahrenden Feldhäcksler, genügte die Menge nicht, um sie in den Fahrsilokammern einzulagern.

Deshalb kam die Hirse in Ballen zum Silieren.

Vor der Silierung wurden die Ballen gewogen. Sie hatten ein Gewicht von 860 bis 1040 kg. Im Schnitt lag die Verdichtung der Hirsesilage bei 194 kg TM je m³ (Trockenmasse je Kubikmeter).

Der Erntemenge an Sorghumhirse insgesamt betrug 11,7 t TM/ha.

Die Rundballen ließen sich sehr gut einlagern. Der Verfahrenstest auf der Demofläche mit Blühpflanzen verlief ganz anders. Im dritten Standjahr kam es durch die verholzten Pflanzenteile trotz Zerkleinerung zu Problemen mit dem Häckselmaterial.

Die Ballen ließen sich kaum wickeln und es entstanden Löcher in der Folie, weil einzelne Stängel sie durchstoßen haben. Deshalb wurde der Praxisversuch mit Blühpflanzen-Biomasse nach kurzer Zeit abgebrochen.

Methanertrag

Nach etwa sechs Wochen Silierdauer gab es einen weiteren Durchgang auf der Waage.

Anschließend kam das Siliermaterial in die Biogasanlage zum Vergären. Auf die gesamte Hirse-Erntemenge bezogen gab es einen Silier- und Umsetzungsverlust von 8,5 Prozent.

In Batch-Versuchen lag die Methanausbeute bei etwa 280 bis 300 Nm³/t oTS in Abhängigkeit vom Erntezeitpunkt.

Dieser Wert liegt ungefähr 15 Prozent unter dem KTBL-Richtwert für Maissilage. Bei voller Einkörnung und ausreichender Kornreife ist der Stärkegehalt von Sorghumhirse vom Dualtyp sehr hoch.

Das Potenzial für eine Methanausbeute, die mit der von Mais vergleichbar ist, ist dann gegeben.

Vor allem wenn im Mais massive Wildschweinschäden zu befürchten sind, kann Sorghumhirse eine interessante Alternative darstellen.

Methanausbeute

Grundsätzlich gilt, dass ein hoher Gesamtpflanzenertrag auch einen hohen Methanertrag bringt.

Diese direkte Abhängigkeit ist auch bei Sorghumhirse gegeben. Allerdings ist bei gleichem Gesamtpflanzenertrag von Sorghumhirse zur Biogasnutzung der Methanertrag und auch die Methanausbeute geringer als bei Mais.

Der Ligningehalt von Sorghum und wie er den Methanertrag beeinflusst

Bei Mais und auch bei Sorghumhirse ist es so, dass sich die Methanerträge auf einem Plateau eingefunden haben.

Weitere Steigerungen des Gesamtpflanzenertrags bringt nur noch geringfügige Steigerungen des Methanerträge mit sich.

Das legt die Vermutung nahe, dass die bisher über die Aufwuchsmenge veränderbare Leistungsgrenze im Gasertrag erreicht ist. Künftig muss der Fokus mehr auf der Substratzusammensetzung, der Prozessoptimierung der Anlage und der verbesserten Silierbarkeit liegen.

Geringere Methanausbeuten sind Annahmen zufolge auf den Ligningehalt zurückzuführen. Der Ligningehalt steigt bei Sudangras und Zuckerhirse im Vegetationsverlauf stärker an und liegt zum Zeitpunkt der Ernte höher als bei Mais.

Deshalb können die methanbildenden Mikroben in dieser Zeit, wenn das Substrat in der Biogasanlage gelagert ist, nicht so gut aufschließen.

Fraglich ist, ob es sich aus züchterischer Sicht lohnt, daran zu arbeiten, den Ligningehalt zu Senkung ohne die Standfestigkeit der Pflanze zu beeinträchtigen, oder es wirtschaftlicher ist, ligniaufbrechende Enzyme zu entwickeln.

Ausblick

Sorghum hat mit Gesamtpflanzenerträgen von bis zu 25 t TM und Methanerträgen von bis zu 5600 m³/ha großes Potenzial als Biogassubstrat.

An geeigneten Standorten ist die Pflanze eine wertvolle Alternative oder Ergänzung zu den sonst üblichen Mais- und Wintergetreidefruchtfolgen, um die Maisfruchtfolgen etwas aufzulockern.

In Gebieten mit starkem Befall durch den Maiswurzelbohrer kann Sorghumhirse mittelfristig stark an Bedeutung gewinnen.

Denn nach heutigem Wissensstand ist Sorghum keine Wirtspflanze für diesen Schädling.

Durch den Sorghumanbau sind daher Sanierungseffekte für nachfolgende Maisbestände zu erwarten.