Agrarholz
Kurzumtriebskultur aus Hybrid-Pappeln

Eine Kurzumtriebsplantage (Schnellwuchsplantage) ist eine Anpflanzung schnell wachsender Bäume oder Sträucher mit dem Ziel, innerhalb kurzer Umtriebszeiten Holz als nachwachsenden Rohstoff zu produzieren. Geschieht dies ausschließlich für die Energieerzeugung, wird auch von Energiewald gesprochen.

Inhaltsverzeichnis

Baumarten

In einer Kurzumtriebsplantage werden schnellwachsende und ausschlagsfähige Baumarten, vor allem Pappeln (Gattung Populus) oder Weiden eingesetzt. Die Forschung und Züchtung konzentriert sich dabei auf Baumarten, die für gemäßigtes Klima geeignet sind.[1]

Unter den Pappeln sind vor allem die Balsampappeln wie die Westliche Balsam-Pappel und Populus maximowiczii sowie deren Hybride und Kreuzungen zwischen Balsam- und Schwarzpappeln geeignet. Diese zeichnen sich gegenüber reinen Schwarzpappeln und anderen Baumarten dadurch aus, dass sie besonders schnell wachsen, nicht allzu viel Licht brauchen und ein dichtes Wurzelwerk bilden.[2] Weitere Ziele bei Kombinationszüchtungen von Pappeln sind die Erhöhung der Biomasseproduktion, Verbesserung der Schädlingsresistenz, Akzeptanz höherer Pflanzungsdichte, hoher Stockausschlag und schnelles Wachstum in den ersten Entwicklungsjahren, um die Ernteintervalle zu verkürzen.[1] Auch die Brennstoffqualität des Holzes wird durch Züchtungen beeinflusst, indem Formen mit hoher Effizienz der Nährstoffnutzung und hohem, aber nährstoffarmem Stammanteil selektiert werden.[2]

Unter den Weiden sind vor allem die Korb-Weide, die Kübler- oder Kätzchen-Weide (Salix × smithiana) und die Filzast-Weide bedeutsam. Die Stecklinge dieser Arten wachsen sicher an und neigen zu mehrtriebigem Austrieb bzw. zur Verbuschung. Baumarten, deren Eignung für Kurzumtriebsplantagen diskutiert wird, aber noch wenig erforscht ist, sind die Robinie, die Schwarz-Erle und die Sandbirke.[1]

Geschichte und wirtschaftliche Situation

Der Anbau von schnell wachsenden Baumarten für die stoffliche Nutzung zur Herstellung von Holzwerkstoffen wird in einigen europäischen Ländern bereits seit vielen Jahren erfolgreich praktiziert. In Deutschland sind Holzfelder allerdings seit den 1970er Jahren nicht über das Versuchsanbaustadium hinausgekommen, obwohl bereits 1974 in Hessen das erste Forschungszentrum für schnell wachsende Baumarten gegründet wurde. Dies ist einerseits auf einen bislang nur begrenzt vorhandenen Absatzmarkt für das Endprodukt Holzhackschnitzel zurückzuführen. Andererseits war über Jahre hinweg Heizöl der wirtschaftlichste Brennstoff zur Wärmeversorgung. Im Zuge gestiegener Preise für fossile Energieträger ändert sich diese Situation jedoch. Heute werden Kurzumtriebsplantagen überwiegend zur energetischen Nutzung angebaut.[2]

Seit etwa 1990 werden z. B. Weidenklone in großen Plantagen gezüchtet. In Schweden bestehen langjährige Erfahrungen mit dem Anbau von Weiden im Kurzumtrieb. Bereits 1999 wurden dort 16.000 Hektar kultiviert,[3] im Wirtschaftsjahr 2005/2006 waren dort etwa 15.000 Hektar Holzfelder in Bewirtschaftung. Der Ertrag konnte bei den neueren Sorten im Vergleich zu den ersten Holzfeldern massiv gesteigert werden und liegt derzeit bei einem jährlichen Zuwachs von 8 bis 12 Tonnen Trockenmasse (atro) pro Hektar. In Deutschland lag die Fläche der Kurzumtriebsplantagen 1996 noch bei nur 80 Hektar. Jedoch wurden gerade in den letzten Jahren vermehrt Plantagen auf Feldern, Ruderalflächen oder sogar auf Industriebrachen angelegt.

Holzfelder sind im Bereich der landwirtschaftlichen Produktion ein sehr arbeitsextensives Anbauverfahren. Den überwiegenden Teil der Arbeiten können die Land- oder Forstwirte mit ihren eigenen Maschinen durchführen. Lediglich für die Pflanzung und die Ernte werden Spezialmaschinen benötigt, die in der Regel von Dienstleistern zur Verfügung gestellt werden.

Nutzung

Bei der Kurzumtriebsplantage werden Baumstecklinge in Reihen angepflanzt und, je nach Art und Klima, alle 3 bis 10 Jahre maschinell geerntet. Die im Boden verbleibenden Pflanzenreste haben die Fähigkeit zum Stockausschlag, und so erfolgt nach der Ernte ein erneuter Austrieb der Bäume, ohne dass sie neu angepflanzt werden müssen. Unter guten Bedingungen können Kurzumtriebsplantagen im Schnitt etwa 10 Tonnen Trockensubstanz je Jahr und Hektar produzieren, unter sehr guten Bedingungen auch das doppelte. Nach circa 20 Jahren lässt die Produktionskraft der Pflanzen nach, und die Fläche sollte bei weiterer Nutzung neu angelegt werden.

Anbau

Bei der Anlage von Kurzumtriebsplantagen ist eine vorherige Bodenbearbeitung die Regel. Hierdurch wird der Begleitwuchs verdrängt und der Boden für den Baumwuchs aufgelockert. Dieses verbessert die Konkurrenzsituation der Energiepflanzen in der Anwuchsphase und mindert Probleme mit Mäusen oder Frost. Ebenfalls wird durch die Bodenlockerung das Einbringen der Stecklinge erleichtert.

In der Regel werden Holzfelder im zeitigen Frühjahr (März bis Anfang April) angelegt. Als Pflanzmaterial dienen häufig 2,50 Meter lange Ruten, die für die Pflanzung in etwa 20 Zentimeter lange Stecklinge geschnitten werden. Der Anbau von Kurzumtriebsplantagen aus Samen wird nicht durchgeführt, da die Samen von Pappeln und Weiden nicht lagerfähig und häufig bereits nach ein paar Wochen nicht mehr keimfähig sind. Eine deutlich teurere Alternative zu den Stecklingen, die durch ertragsreiche Mutterpflanzen gewonnen werden, ist die Nutzung der Gewebekulturvermehrung. Diese ist zurzeit jedoch nicht rentabel und wird entsprechend nur in der Forschung eingesetzt. Die Holzfelder werden mit Hilfe einer Pflanzmaschine angelegt. Der Pflanzverband richtet sich nach Baumart, dem geplanten Produkt (Energie- oder Industrieholz) und den Spurweiten der einzusetzenden Maschinen. Ein heute gängiger Pflanzverband für die Erzeugung von Weiden-Energieholz ist die Anlage von Doppelreihen mit 70 bis 75 cm Abstand, welche von der Erntemaschine in einem Durchgang erfasst werden können. Zwischen den Doppelreihen muss ausreichend Abstand für die Räder der Erntemaschine vorhanden sein. Dieser beträgt ca. 2 m. Der Abstand der Pflanzen in der Reihe beträgt typischerweise 60–65 Zentimeter. Entsprechend werden Pflanzdichten von 5.000 bis 10.000 Pflanzen pro Hektar realisiert.

Pflanzenschutz

Schäden in einer Weidenplantage durch den Blauen Weidenblattkäfer (Phratora vulgatissima)

In Kurzumtriebsplantagen treten die gleichen Probleme wie in Forstkulturen auf. Neben allgemeinen Gefahren spielen vor allem auf einzelne Arten spezialisierte Schädlinge eine gewisse Rolle.

Problematisch beim Anbau von Kurzumtriebsplantagen ist die geringe genetische Variabilität der Pflanzen, die aus der vegetativen Vermehrung der Stecklinge resultiert, sowie der Engstand der Pflanzen. Dies macht die Gesamtbestände anfällig gegenüber Schädlingen, wobei bislang nur der Befall durch Rostpilze der Gattung Melampsora[1] sowie durch Pappelkäfer (Melasoma populi) zu stärkeren Ertragseinbußen führte.

Neben mechanischen Pflanzenschutzverfahren wie der Umzäunung der Stecklinge gegen Wildverbiss werden Herbizide aus dem Getreideanbau eingesetzt. Für Pflanzenschutzmittelapplikationen auf nichtindizierten Kulturen benötigt man in Deutschland nach §18 b Pflanzenschutzgesetz eine Ausnahmegenehmigung von den zuständigen Behörden. Diese wird in der Regel problemlos erteilt, da Holzhackschnitzel nicht in die Nahrungskette gelangen.

Ernte

Landwirtschaftlicher Häcksler mit Sonderausstattung für die Ernte von Energieholz

Kurzumtriebsplantagen sind Dauerkulturen, die üblicherweise bis zu 20 Jahre mit durchschnittlich 3 bis 6 Ernterotationen genutzt werden können.[1] Die Ernte erfolgt im mehrjährigen Umtrieb, der Bestand hat zur Erntezeit eine Höhe von 6 bis 8 Metern erreicht. Die Erträge bei Balsampappeln liegen dabei zwischen 10 und 15 Tonnen pro Hektar und Jahr, bei Weiden bei 5 bis 10 Tonnen pro Hektar und Jahr. Der Erntezeitpunkt liegt optimal im Winter nach dem Blattabfall, da hierdurch ein großer Teil der Nährstoffe auf den Feldern verbleiben kann.[2] Als Erntemaschinen werden bei kurzen Umtriebszeiten meist hochmotorisierte, selbstfahrende Feldhäcksler mit Schwachholzeinzug verwendet, daneben auch Anbaumähhacker. Holzvollernter (Harvester) und Bündler aus der Forsttechnik können auch bei ertragreicheren Kulturen sowie bei längeren Umtriebszeiten eingesetzt werden. Wichtig ist es, den Boden nicht zu stark zu verdichten, damit die Bäume in einem gut durchlüfteten Boden stehen können.

Frische Hackschnitzel haben in der Regel einen Wassergehalt von 50 bis 60 % und müssen zur Verwendung vorgetrocknet werden. Dies geschieht bei Lagerung der Schnitzel im Freien oder in Pressballen. Zur Verfeuerung sollten sie einen Wassergehalt von maximal 30 % haben. Wichtig ist ein grobes Hacken des Holzes, da feine Hackschnitzel schlecht lagerfähig sind. Die Hackschnitzel können als Mieten gelagert und nach Bedarf verbrannt, vergast oder zu Pellets verarbeitet werden. Die Weiden treiben nach der Ernte wieder aus. Je nach Boden kann nach der Ernte eine Düngung von 50 bis 70 kg Stickstoff sinnvoll sein.

Wirtschaftlichkeit

Schnecke einer Holzhackschnitzelheizung

Laut sächsischer Landesanstalt für Landwirtschaft sei die zukünftige Wirtschaftlichkeit dieser Kurzumtriebsplantagen, nach der reifen Etablierung der Kulturen, in erster Line von der Entwicklung des Marktes abhängig. Gegenwärtig sollten sie nur bei festen Abnahmeverträgen wirtschaftlich betrieben werden, die ausreichende Preise verbindlich bieten.[4]

Wissenschaftler der Universität Halle stellen fest, dass nicht alle Kurzumtriebplantagen wirtschaftlich sind. Sie gehen davon aus, dass Kurzumtriebsplantagen zwar wirtschaftlich betrieben werden könnten, jedoch im Vergleich zu eingeführten Marktfrüchten geringere Gewinne erbrächten und daher nicht konkurrenzfähig seien. Eine Alternative stellten sie nur für hofferne Klein- und Splitterflächen dar, da sie selten angefahren werden müssen.[5]

Die Gesamtkosten zur Etablierung einer Kurzumtriebsplantage liegen bei etwa 3.000 bis 4.000 Euro pro Hektar. In der ersten Ernte bei Pappel- und Weidenplantagen werden durch die noch nicht abgeschlossene Verwurzelung und den fehlenden Stockausschlag in der Regel ewas geringere Erträge erbracht als in den Folgejahren. Diese betragen je nach Baumart zwischen 5 und 15 Tonnen Trockenmasse je Hektar und Jahr. Der mehrjährige Umtrieb bedingt Einnahmen aus dem Energieholzanbau im selben Turnus. Wenn die Holzfelder als nachwachsender Rohstoff auf nicht-stillgelegten Flächen angemeldet werden, steht unter bestimmten Voraussetzungen eine jährliche Energiepflanzenprämie zur Verfügung. Diese kann bei der Nutzung von Stilllegungsflächen nicht in Anspruch genommen werden.

Im Wärmemarkt werden Holzhackschnitzelfeuerungen auch bei höheren Investitionskosten für die Verbrennungs- und Beschickungstechnik aufgrund der stark gestiegenen Preise für fossile Energieträger wirtschaftlich. Der durchschnittliche Energiegehalt beträgt zwischen 15,5 und 18,5 MJ/kg, bei der Ernte und Zerkleinerung werden etwa 60 MJ/t verbraucht, wodurch die Energiebilanz sehr gut ist.

Rechtliches

Deutschland

Der § 2 des Bundeswaldgesetzes (BWaldG) definiert Wald als „jede mit Forstpflanzen bestockte Grundfläche“ und ermöglicht bisher keine gesonderten Ausnahmen für Kurzumtriebsplantagen. Andererseits ermöglicht das „Gesetz zur Gleichstellung stillgelegter und landwirtschaftlich genutzter Flächen“ von 2006[6] die Anlage von Kurzumtriebsplantagen als landwirtschaftliche Nutzung. Seit mehreren Jahren strebt die Bundesregierung eine rechtliche Klarstellung durch entsprechende Änderungen im BWaldG an. Hierzu wurde in einem Antrag zur Novellierung des Bundeswaldgesetzes folgende Forderung aufgestellt: „Die Definition des Waldes (§ 2) ist so zu verändern, dass ... Flächennutzungen wie Agroforstsysteme und Kurzumtriebsplantagen vom Waldbegriff ausgenommen werden (unter Gewährleistung, dass Niederwald weiterhin Wald bleibt)[7]. Die für 2008 geplante Novellierung mit der neuen Einordnung von Kurzumtriebsplantagen konnte allerdings nicht verwirklicht werden[8]. Einzelne Länder wie Niedersachsen, Hessen und Schleswig-Holstein haben in ihren Landeswaldgesetzen ermöglicht, Kurzumtriebs- beziehungsweise Schnellwuchsplantagen als Nicht-Waldflächen auszunehmen.

In der Regel werden Kurzumtriebsplantagen in Deutschland bisher auf ehemals anderweitig landwirtschaftlich genutzten Flächen nach dem „Gesetz zur Gleichstellung stillgelegter und landwirtschaftlich genutzter Flächen“ angelegt. Dieses ermöglicht ausdrücklich, Flächen für den Anbau von Kurzumtriebswäldern im Rahmen der Flächenstilllegung auszuweisen. Hierbei kann eine öffentliche Förderung stattfinden, falls diese Flächen den Forderungen an die Flächenstilllegung entsprechen. Außerdem „bleibt das Recht, diese Flächen nach Beendigung der Stilllegungsperiode in derselben Art und demselben Umfang wie zum Zeitpunkt vor der Stilllegung nutzen zu können, unberührt“, allerdings nur für 20 Jahre.

Erfolgt diese Ausweisung nach dem „Gesetz zur Gleichstellung stillgelegter und landwirtschaftlich genutzter Flächen“ nicht, unterliegen die Kurzumtriebsplantagen den Waldgesetzen. Dieses würde bedeuten, dass die Anlage als Erstaufforstung eine Genehmigung durch die zuständigen Behörden verlangen würde. Außerdem wäre die Bewirtschaftung unter anderem durch das in verschiedenen Landeswaldgesetzen behandelte Kahlschlagverbot eingeschränkt und auch eine Rückwandlung in landwirtschaftliche Nutzfläche kaum noch möglich. Ob die in Kurzumtriebsplantagen betriebene sehr spezielle Form der Niederwaldwirtschaft einer ordnungsgemäßen Forstwirtschaft entspricht, ist ebenfalls fraglich.

Österreich

In Österreich werden Umnutzungen und Neubepflanzungen von den jeweiligen Bezirkshauptmannschaften genehmigt. Die Entscheidung folgt der Bewirtschaftungsrichtlinie im Kulturflächenschutzgesetz. Zudem sind die Europäische Verordnung 1586/97, das Österreichische Forstgesetz, das Düngemittelgesetz und das Wasserrechtsgesetz zu beachten. Prinzipiell ist der Anbau von Kurzumtriebsplantagen sowohl auf Acker- wie auch auf Stillegungsflächen möglich; beachtet werden muss ein Mindestabstand zu benachbarten Kulturen zwischen drei und zehn Metern, um Schäden an den Nachbarfeldern durch Durchwurzelung und Beschattung zu vermeiden.[9]

Kurzumtriebsplantagen auf devastierten und auf städtischen Flächen

Der weltweite Preisanstieg bei Nahrungsmitteln in den Jahren 2007 und 2008 hat zu einer Diskussion geführt, ob und inwieweit die Herstellung nachwachsender Rohstoffe zur Energieproduktion diesem Anstieg Vorschub geleistet hat. Auch aus diesem Grund wurden Pilotprojekte zur Anlage von Kurzumtriebsplantagen auf Flächen begonnen, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen. Hierbei sind Versuche in devastierten Gebieten vormaliger Tagebaue und auf innerstädtischen Flächen hervorzuheben. Letztere wurden 2007/2008 von der Stadtwirtschaft Halle auf Flächen begonnen, die vormals mit Wohngebäuden bebaut waren, die im Rahmen des sog. "Stadtumbaus Ost" in Halle (Saale) abgerissen wurden.

Literatur

  • Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft (BFH): Pappeln, Aspen und Weiden in Deutschland: Nutzung, Erhaltung, Forschung. Zeitraum 2000–2003. Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL), 2004. (Download)
  • M. Hofmann: Bewirtschaftung schnellwachsender Baumarten auf landwirtschaftlichen Flächen im Kurzumtrieb. Forschungsinstitut für schnellwachsende Baumarten, Hann. Münden 1998 (Download)
  • Institut für Agrartechnik Bornim e.V. (Hrsg.): Energieholzproduktion in der Landwirtschaft. Potenzial, Anbau, Technologie, Ökologie und Ökonomie. Seminar 29. Januar 2004. Bornimer Agrartechnische Berichte Heft 35, Potsdam-Bornim 2004. (Download)
  • D. Kauter, Iris Lewandowski & W. Claupein: Pappeln in Kurzumtriebswirtschaft: Eigenschaften und Qualitätsmanagement bei der Festbrennstoffbereitstellung – Ein Überblick. Pflanzenbauwissenschaften 5 (2), 2001; S. 64–74. (Download)
  • Ralf Pude: Kurzumtriebsplantagen. In: Klaus-Ulrich Heyland, Herbert Hanus, Ernst Robert Keller: Ölfrüchte, Faserpflanzen, Arzneipflanzen und Sonderkulturen. Handbuch des Pflanzenbaus Band 4, Eugen Ulmer KG, Stuttgart 2006; Seiten 588–591, ISBN 978-3-8001-3203-4
  • Ch. Röhricht, K. Ruscher: Anbauempfehlungen für schnellwachsende Baumarten. Fachmaterial Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, 2004. (Download)
  • C. Rösch, K. Raab, J. Skarka, V. Stelzer: Energie aus dem Grünland – eine nachhaltige Entwicklung? Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe 2007. (Download)
  • Angela Werner, Armin Vetter, Gerd Reinhold: Leitlinie zur effizienten und umweltverträglichen Erzeugung von Energieholz. Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, 2006 (Download)
  • Christoph Scheffknecht: Einfluss der Klärschlammdüngung auf den Schadstoffgehalt von Energiewald-Bäumen. Untersuchungen im Rahmen eines Forschungsprojektes der Kläranlage Dornbirn. Kurzbericht vom Umweltinstitut des Landes Vorarlberg, 2002. (Download)

Weblinks

Einzelnachweise

  1. a b c d e R. Schirmer: Aspekte der Pflanzenzüchtung schnellwachsender Baumarten für Energiewälder. In: F. Burger, N. Remler: Schnellwachsende Baumarten, ihr Anbau und ihre Verwertung. Berichte aus der Bayerischen Landesanstalt für Wald- und Forstwirtschaft 8; Seiten 6-18. Zitiert nach Pude 2006
  2. a b c d nach Kauter et al. 2001
  3. L. Christersson: Theoretical background to and practical utalization of short-rotation and energy-forestry. In: L. Christersson, S. Ledin (Hrsg.): IEA. Bioenergy, Task 17: Short-rotation crops for energy purposes. Proceedings of the first meeting in Uppsala, Sweden. Internationale Energieagentur, 1999; Seiten 5–19. Zitiert nach Kauter et al. 2001
  4. Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft: Schnellwachsende Baumarten
  5. Mathias Kröber, Dr. Klaus Hank, Prof. Dr. Peter Wagner: Zur Wirtschaftlichkeit von Kurzumtriebsplantagen (abgerufen am 27. September 2008)
  6. Gesetz zur Gleichstellung stillgelegter und landwirtschaftlich genutzter Flächen
  7. http://www.toni-hofreiter.de/dateien/F_160-08_Antrag_Bundeswaldgesetz.pdf Deutscher Bundestag 16. Wahlperiode - Antrag: Das Bundeswaldgesetz novellieren und ökologische Mindeststandards für die Waldbewirtschaftung einführen]
  8. „Novellierung Bundeswaldgesetz gekippt“ auf www.ihb.de
  9. Peter Liebhard: Energieholz im Kurzumtrieb. Stocker Verlag 1997; S. 15. ISBN 978-3-7020-1150-5.
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