mini|2 Monate alte Pappelplantage mini|2 Jahre alte Pappelplantage mini|Ernte einer Weidenplantage
Eine Kurzumtriebsplantage (KUP, Schnellwuchsplantage, Niederwald mit Kurzumtrieb) ist eine Anpflanzung schnell wachsender Bäume mit dem Ziel, innerhalb kurzer Umtriebszeiten Holz-Hackschnitzel als nachwachsenden Rohstoff zu produzieren (Agrarholz). Geschieht dies ausschließlich für die Energieerzeugung, wird auch von Energieholzplantage oder Energiewald gesprochen. Kurzumtriebsplantagen sind landwirtschaftliche Kulturen und kein Wald im Sinne des Bundeswaldgesetzes. In Deutschland dürfen Kurzumtriebsplantagen nur auf Ackerland angebaut werden. Eine Umwandlung von Wald zu Kurzumtriebsplantagen ist gesetzlich ausgeschlossen.
Baumarten mini|Stockausschlag einer im Winter beernteten Weidenplantage (rechts), links daneben 3-jährige Weidenplantage In einer Kurzumtriebsplantage werden schnellwachsende und stockausschlagsfähige Baumarten, vor allem Pappeln (Gattung Populus) oder Weiden (Gattung Salix) eingesetzt. Die Forschung und Züchtung konzentriert sich dabei auf Baumarten, die für gemäßigtes Klima geeignet sind.
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.nach Kauter et al. 2001 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. Auch die Brennstoffqualität des Holzes wird durch Züchtungen beeinflusst, indem Formen mit hoher Effizienz der Nährstoffnutzung und hohem, aber nährstoffarmem Stammanteil selektiert werden.
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 Hänge-Birke.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; S. 6–18. Zitiert nach Pude 2006
Geschichte und wirtschaftliche Situation Einen historischen Vorläufer hat die Kurzumtriebsplantage im Niederwald, in dem Bäume in regelmäßigen Abständen u. a. zur Erzeugung von Feuerholz auf den Stock gesetzt wurden.
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.
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,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; S. 5–19. Zitiert nach Kauter et al. 2001 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 wurden im Jahr 2014 gemäß InVeKoS 5.968,5 ha Kurzumtriebsplantagen angebaut. Kurzumtriebsplantagen 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 sogenannte Stecklinge, d. h. Abschnitte von einjährigen, gut entwickelten Trieben, in Reihen angepflanzt und je nach Art und Klima alle 3 bis 10 Jahre maschinell oder motormanuell geerntet. Der im Boden verbleibende Wurzelstock hat 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
mini|Pflanzung einer Kurzumtriebsplantage mit dem „Step-Planter“, die Ruten werden in der Maschine in 20 cm lange Stücke geschnitten und in den Boden gedrückt mini|6 Monate alte Pappel- (vorne) und Weidenplantage (hinten rechts) mini|4 Jahre alte Pappelplantage (Sorte: Hybride 275) mini|4 Jahre alte Pappelplantage (Sorte: Max)
Bei der Anlage von Kurzumtriebsplantagen wird eine tief lockernde Bodenbearbeitung unbedingt empfohlen, z. B. durch mind. 25 cm tiefes Pflügen. Hierdurch werden ein schnelles Wurzelwachstum und hohe Holz-Zuwachsraten ermöglicht. Ein guter Etablierungserfolg mit Wuchshöhen von über 1,5 m in der ersten Vegetationsperiode stellt sich meist nur dann ein, wenn neben der gewissenhaften Bodenvorbereitung die Kultur in der ersten Vegetationsperiode weitgehend frei von Unkraut gehalten wird. Dies kann in der Regel durch den Einsatz von Vorauflaufherbiziden direkt nach der Pflanzung sowie mindestens einem mechanischen Pflegedurchgang gewährleistet werden. Eine gute Kulturpflege im ersten Wuchsjahr verbessert die Konkurrenzsituation der Energiepflanzen sowie die Überlebensrate und das Ertragspotential signifikant. Zum Ende der zweiten Vegetationsperiode wird der Bestandsschluss bereits auf den meisten Standorten erreicht, falls die Kultur in den ersten beiden Jahren unkrautfrei gehalten wurde.
In der Regel werden Kurzumtriebsplantagen im Frühjahr (Ende März bis Anfang Juni) angelegt. Als Pflanzmaterial dienen entweder vorproduzierte 20–35 cm lange Stecklinge, die maschinell oder von Hand gepflanzt werden, oder ca. 2,50 Meter lange Ruten, die während des Pflanzvorgangs in speziellen Pflanzmaschinen in etwa 20 Zentimeter lange Stecklinge geschnitten werden. Bei der Pflanzung ist darauf zu achten, dass die Stecklinge möglichst senkrecht mit gutem Bodenschluss in den Boden eingebracht werden. Als Faustregel gilt: umso schwieriger der Standort, desto länger sollte der Steckling sein. Kurze Stecklinge werden ebenerdig gepflanzt, längere Stecklinge (ab 30 cm) können zu ca. 1/3 aus dem Boden ragen. Auf sehr schwierigen Standorten ist das Setzen von Pflanzruten mit > 100 cm Länge zu empfehlen, da diese deutlich robuster gegenüber Unkraut sowie leichter zu pflegen sind. Aus Kostengründen empfiehlt sich der Anbau von Pflanzruten jedoch nur für einen längeren Umtrieb in Stückzahlen von 2.000 – 3.500 pro Hektar. Pflanzruten werden mindestens 50 cm tief gepflanzt. 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. Kurzumtriebsplantagen werden in aller Regel mit speziellen Pflanzmaschinen angelegt. Alle führenden Anbieter von Pflanzmaterial bieten auch die Pflanzleistung an. Der Pflanzverband richtet sich nach der Baumart, dem geplanten Produkt (Energie- oder Industrieholz) und den Spurweiten der einzusetzenden Maschinen. Pappel-Energieholz wird in Deutschland weitestgehend als Einzelreihe mit einem Reihenabstand von 2,0–2,4 m sowie einem Abstand zwischen den Pflanzen in der Reihe von 0,4–0,5 m angebaut. Daraus ergibt sich eine Pflanzenzahl von rund 10.000 Stück pro ha. Für die Erzeugung von Pappel-Industrieholz oder Energieholz mit geringem Rindenanteil mit mittleren bis langen Umtrieb wird ein Pflanzlayout von 2,0–2,4 m Reihenabstand und ein Abstand innerhalb der Reihe von 1,2–2,0 m empfohlen. Dies entspricht einer Pflanzdichte von 2.000 – 5.000 Stück pro ha. Weiden-Energieholz wird entweder ebenfalls in Einzelreihe oder als Doppelreihen kultiviert. Die Einzelreihe ermöglicht eine einfachere Plantagenpflege und eine größere Flexibilität bei der Ernte, die Doppelreihe hat den Vorteil, dass die Pflanzen etwas gleichmäßiger auf der Fläche verteilt werden. Doppelreihen werden mit 70 bis 75 cm Abstand gepflanzt, welche von der Erntemaschine (Feldhäcksler) in einem Durchgang erfasst werden können. Zwischen den Doppelreihen muss ausreichend Abstand für die Räder der Erntemaschine vorhanden sein. Dieser beträgt ca. 1,8 m. Der Abstand der Pflanzen in der Reihe beträgt typischerweise 55–60 cm bei der Weiden-Doppelreihe und ca. 35 cm bei der Weiden-Einzelreihe. Entsprechend werden bei Weide Pflanzdichten von 13.500 Pflanzen pro Hektar angestrebt.
Pflanzenschutz
mini|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 sowie durch Pappelblattkäfer (Chrysomela populi) zu stärkeren Ertragseinbußen führte. Gegen Schadinsekten stehen wirkungsvolle Insektizide aus der Land- und Forstwirtschaft zur Verfügung, deren Einsatz bisher jedoch nur in seltenen Einzelfällen erfolgt.
Neben mechanischen Pflanzenschutzverfahren wie der Umzäunung der Stecklinge gegen Wildverbiss werden Herbizide aus dem Getreideanbau gegen Unkräuter während der Etablierungsphase 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.