Für den Verfahrensvergleich wurde von einem Kleegrasertrag von 40 Tonnen Frischmasse (t FM) pro Hektar und Jahr bei viermaliger Nutzung ausgegangen. Es wurde eine standardisierte Mechanisierung unterstellt (Zugmaschine angepasst an Leistungsbedarf ± 102 kW; Schlaggröße 5 ha und Hof-Feld-Entfernung 3 km). Auf dieser Grundlage sind die Arbeitserledigungskosten basierend auf empirischen Daten aus dem Projekt „Optimierung der internen Kleegrasverwertung in viehlosen Öko-Betrieben“ (Opti-KG), Einschätzungen von Praxisbetrieben sowie Daten des KTBL (2023) berechnet worden.

Stickstoff-Flüsse und Bereitstellungskosten

Darüber hinaus wurde eine Stoffstromanalyse durchgeführt. Sie zeigt die Frischmasse- und Stickstoffmengen auf, die mit dem jeweiligen Kleegras-Düngemittel von dem zuvor unterstellten Hektar Kleegras bereitgestellt werden. Dabei wurden sowohl die N-Fixierung des Kleegrases als auch die N-Verluste entlang der jeweiligen Prozesskette berücksichtigt. Die Arbeitserledigungskosten wurden anschließend auf die bereitgestellte N-Menge bezogen. Damit lässt sich ein Vergleichswert der ökonomischen N-Effizienz des jeweiligen Verfahrens ableiten (€/kg N): die Bereitstellungskosten.

Bei den Tauschverfahren „Futter-Mist-Kooperation“ wurde ein Prozess-äquivalenter Tausch unterstellt. Das bedeutet, die N-Verluste – wie Lagerverluste während der Lagerung des Futters bzw. Mistes sowie Verluste des Metabolismus während des Verdauungs- bzw. Vergärungsprozesses – wurden hier berücksichtigt. Beim N-äquivalenten Tausch wird die gleiche Menge N im Koppelprodukt (Wirtschaftsdünger, Gärrest) zurückgeführt, wie N den Betrieb über die Kleegras-Ernte verlassen hat. Beim Masse-äquivalenten Tausch hingegen wären gleiche Frischmasse-Mengen Tauschgrundlage.

Mulchen

Als einziges der hier vorgestellten Verfahren wird das Kleegras beim Mulchen nicht von der Fläche transferiert, sondern verbleibt auf dem Schlag. Es fallen die im Verfahrensvergleich geringsten Arbeitserledigungskosten an (Abbildung 1). Gleichzeitig ist die N-Bereitstellung bzw. -Effizenz reduziert, da hohe N-Ausgasungsverluste aus der Mulchschicht entstehen können (bis zu 30 % des Stickstoffs im Mulchmaterial). Zudem können sowohl Biomasseertrag als auch N-Fixierleistung des Bestandes aufgrund des N-Angebots aus dem Kleegrasmulch um bis zu 30 % (Helmert et al., 2003) zurückgehen. Es ergeben sich N-Bereitstellungskosten von 1,90 €/kg N.

Cut & Carry

Cut & Carry ist das in diesem Vergleich kostengünstigste Transferverfahren mit N-Bereitstellungskosten von 3,37 €/kg N. Wie beim Mulchen können allerdings nach dem Ausbringen potenziell hohe gasförmige N-Verluste aus der Mulchschicht auftreten. Außerdem ist die Düngeflexibilität bei diesem Verfahren deutlich eingeschränkt, da die Kleegrasernte immer mit der Aufnahmefähigkeit einer Nehmerfläche synchronisiert werden muss. Dies ist in einer Fruchtfolge im Jahresverlauf meist in nur sehr eingeschränkten Zeitfenstern möglich.

Kompostierung

Die Untersuchungen des Projekts „Optimierung der internen Kleegrasverwertung in viehlosen Öko-Betrieben“ (OptiKG) zeigen, dass bei der Kompostierung von Kleegras ohne Ko-Substrate prozessbedingte Stickstoff-Verluste von 50 % und mehr auftreten können. Diese können bei einer optimierten Mischung mit Ko-Substraten (Volumenanteil des Kleegrases zwischen 25 und 35 % in der Mischung; heterogene und aerobe Substratstruktur (etwa durch Beimischung von Stroh oder Grüngut); C/N-Verhältnis in der Ausgangsmischung bei rund 30) deutlich auf zwischen 5 und 20 % gesenkt werden. Die hier dargestellte reine Kleegraskompostierung liegt mit N-Kosten von rund 5,70 €/kg N im mittleren Kostenbereich der untersuchten Verfahren. Bei optimalem Substratmix können die N-Bereitstellungskosten auch auf unter 4 €/kg N absinken (in Abbildung 1 nicht dargestellt). Allerdings müssen dann gegebenenfalls Zusatzkosten für (externe) Ko-Substrate sowie der Einfluss der Ko-Substrate auf N-Zufuhr und N-Verluste berücksichtigt werden.

Die Abbildungen zeigen die bei der Kleegrasnutzung relevanten Ströme von Frischmasse, Stickstoff und Kosten entlang der Verfahrenskette. Die Summe frei Wurzel steht für die Mengen an Stickstoff (kg/ha) und Frischmasse (t/ha) sowie die Gesamtkosten der Verfahren (€/ha) nach Ausbringung des Wirtschaftsdüngers. Die Bereitstellungskosten bzw. die ökonomische Stickstoff-Effizienz sind in €/kg N angegeben.

Die Silierung des Kleegrases ermöglicht einen räumlich und zeitlich flexiblen Einsatz der Biomasse in der Fruchtfolge. Allerdings muss mit Zusatzkosten für die Konservierung, Lagerung sowie eine aus pflanzenbaulichen Gesichtspunkten notwendige Aufbereitung oder Zerkleinerung und Einarbeitung der Silage gerechnet werden. Abhängig vom Ernteverfahren (Ballen, Fahrsilo) variieren die N-Bereitstellungskosten (Abbildung 2). Die Fahrsilo-Einlagerung kann etwas günstiger mechanisiert werden, allerdings müssen in diesem Fall noch Gebäudekosten für das Fahrsilo hinzugerechnet werden.

Pelletierung

Trotz der im Vergleich geringsten N-Verluste verzeichnet die Pelletierung aufgrund des hohen Verarbeitungsaufwands (hier Transport zu und von der Trocknungsanlage sowie die Pelletierung selbst) die höchsten N-Bereitstellungskosten mit rund 10 €/kg N. Somit eignet sich der Einsatz der Kleegraspellets vor allem für Kulturen mit einem höheren betriebswirtschaftlichen Überschuss, also insbesondere für die Gemüseproduktion.

Bei der Futter-Mist-Kooperation treten N-Verluste insbesondere aus den Koppelprodukten Mist und Gülle auf (Stall, Lagerung), aber auch über den Metabolismus-Entzug der Tiere (vgl. Antony et al. 2021). Die Verfahrenskosten unterscheiden sich bei Mist- oder Gülleverfahren wenig (ca. 670 €/ha Kleegras), und auch die N-Verluste bewegen sich im ähnlichen Bereich, sodass N-Bereitstellungskosten von rund 4,90 €/kg N (Mist) bzw. 6,20 €/kg N (Gülle) entstehen (Abbildung 3). Diese teilweise im Vergleich eher hohen N-Bereitstellungkosten sind aber vor dem Hintergrund der Aufteilung der Kosten auf die Kooperationspartner zu sehen (Gesamtkosten bestehend aus Werbung, Transport, Lagerung, Rücktransport, Ausbringung). Für den Kleegras abgebenden bzw. Wirtschaftsdünger aufnehmenden Betrieb können deutlich geringere (N-)Kosten (Mist: ca. 1,32 €/kg N, Gülle: ca. 1,62 €/kg N) als hier dargestellt möglich sein. Denn beim Kleegras abgebenden Betrieb fallen vergleichsweise weniger Arbeitserledigungskosten an als beispielsweise beim tierhaltenden Betrieb.

Futter-Mist-Kooperation: Gärrest

Bei der Nutzung von Gärrest aus der Biogasproduktion sind die N-Bereitstellungskosten mit rund 4,30 €/kg N aufgrund potenziell deutlich geringerer N-Verluste im Vergärungsprozess und bei der Lagerung niedriger als bei Wirtschaftsdüngern. Allerdings sind aufgrund des erhöhten Ammonium-Anteils im Düngemittel nach der Ausbringung höhere N-Verluste möglich, die durch entsprechende Managementmaßnahmen (am besten direkte Einarbeitung mit Schlitz- oder Injektionsverfahren) vermieden werden können und sollten.

• Antony F, Teufel J, Liu R, Bieler C, Sutter D, Spescha G, Hartmann W & Schroers J O (2021): Sichtbarmachung versteckter Umweltkosten der Landwirtschaft am Beispiel von Milchproduktionssystemen. Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau.
• DüV (2017): Verordnung über die Anwendung von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln nach den Grundsätzen der guten fachlichen Praxis beim Düngen.
• Helmert M, Heuwinkel H, Pommer G, Gutser R & Schmidhalter U (2003): N-Flüsse in gemulchtem und geschnittenem Kleegras: Warum Kleegras-Brache im Ökologischen Landbau die Erträge der Folgefrucht nicht erhöht. Mitteilungen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft 102, 347–348.
• KTBL (2023): Web-Anwendungen des Kuratoriums für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V., Darmstadt.