Gut zu wissen

Aus der Praxis gibt es viele Bedenken gegen den Einsatz von Maisstroh als Biogassubstrat. Die Betreiber von Biogas­anlagen fragen sich, ob Körnermaisstroh überhaupt siliert und ob nicht die Gefahr der Nach­erwärmung und die aeroben Verluste nach dem Öffnen des Maisstrohsilos besonders hoch sind. Ganz unberechtigt sind die Vorbehalte nicht. Denn Maisstroh ist sperrig und lässt sich somit schlecht verdichten. Ein hoher Besatz mit Hefen und Schimmelpilzen beeinträchtigt unter Umständen die Qualität der Silage.

Maisstroh mit Potenzial

Andererseits ist Körnermaisstroh mit einer Methanausbeute von rund 310 bis 320 l Methan (CH4) pro kg organischer Trockenmasse (oTM) ein ideales Substrat für die Fermentation in Biogasanlagen. Zum Vergleich: Es erreicht 80 bis 90 Prozent der Methanausbeute von Silomais.
Hinzu kommt ein ökologischer Pluspunkt gegenüber Silomais: Die Humusbilanz ist nicht negativ wie bei der Silomaisnutzung, sondern ausgeglichen, weil nicht das gesamte Pflanzenmaterial abgefahren wird. Vielmehr verbleibt etwa fünfzig Prozent des vorhandenen Maisstrohs auf dem Feld.
Wegen dieser Vorteile haben die Institute für Landtechnik und Tierhaltung sowie Tier­ernährung und Futterwirtschaft der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL Bayern) die Silierbarkeit von Körnermaisstroh untersucht. Im ersten Schritt wurden Silierversuche unter standardisierten Laborbedingungen durchgeführt, und im zweiten Schritt wurde Maisstroh auf Praxisbetrieben in Fahrsilos und in Ballen einsiliert.

Silierversuche im Weckglas

Die „Laborsilos“ bestanden aus 1 l und 1,75 l großen Einmach­gläsern, die sich luftdicht verschließen lassen. Einsiliert wurde in jeweils neun dieser Gläser




Anschließend lagerten die Gläser licht­geschützt bei 25 °C. Nach drei Tagen untersuchten die Wissenschaftler die Absenkung des pH-Werts, nach 49 Tagen die aerobe ­Stabilität und nach 90 Tagen die Inhaltsstoffe und die Gärqualität.
Für eine gute Silierung muss der pH-Wert in der Silage sinken. Dafür darf kein Sauerstoff in das Silo gelangen. Außerdem müssen im Material ausreichend Feuchte und Zucker bzw. Stärke als Nahrung für die Milchsäurebakterien vorhanden sein. Frisch geerntetes Körnermaisstroh ist feucht genug, auch wenn sein Erscheinungsbild dies nicht vermuten lässt. Je nach Erntejahr und Feld­liegezeit liegen die TM-Gehalte von Maisstroh zwischen 30 und 50 Prozent. Auch Zucker für die Milchsäurebakterien sind mit 50 bis 200 g pro kg TM im Maisstroh ausreichend enthalten. Allerdings ist eine hohe Anzahl an Hefen und Schimmelpilzen für das Maisstroh typisch.
Die Ergebnisse der Gärversuche in den Einmachgläsern waren positiv: Bei allen Varianten fand die Absenkung des pH-Werts und die anschließende Milchsäuregärung statt. Im Durchschnitt lag der Milchsäuregehalt bei 50 g pro kg TM und damit im gewünschten Zielbereich von mindestens 50 g pro kg TM.
Die zweitwichtigste Säure bei der Silierung ist die Essigsäure, da sie das Wachstum von Hefen unterdrückt und somit die aerobe ­Stabilität der Silage entscheidend mit be­einflusst. In guten Silagen sollten daher ­zwischen 20 und 30 g Essigsäure pro kg TM enthalten sein. Die ohne Siliermittel in die Weckgläser einsilierten Maisstrohsilagen enthielten nach 90 Tagen im Durchschnitt 13 g Essigsäure pro kg TM. Das ist weniger als erwünscht. Nur die Variante mit Siliermittel erreichte mit 22 g pro kg TM einen ausreichend hohen Essigsäuregehalt.
Buttersäure als Indikator für einen nicht optimalen Silierverlauf wurde in keiner der untersuchten Siliervarianten nachgewiesen. Dafür befand sich in allen Proben Alkohol in Form von Ethanol. Für dessen Bildung sind hauptsächlich Hefen verantwortlich. Sie produzieren bei Abwesenheit von Sauerstoff aus Zucker Alkohol. Besonders hoch waren die Ethanolgehalte bei der Variante Maisstroh mit Zuckerrüben. Gasförmige Trockenmasseverluste sind die Folge. Es geht also Energie verloren, was nicht gewollt ist. Entsprechend sind die Trockenmasse­verluste bei der Silierung von Maisstroh mit Zuckerrüben am höchsten.
Trotz der hohen Anzahl an Hefen im Ausgangsmaterial war die aerobe Stabilität bei allen Varianten ausgesprochen hoch. So ließ sich beispielsweise bei den Siliervarianten ohne Siliermittel erst nach elf Tagen eine Nacherwärmung feststellen, die 3 °C über der Umgebungstemperatur von konstant 20 °C lag. Die mit Siliermittel behandelte Maisstrohsilage war sogar einige Tage länger stabil.
Gemäß der DLG-Bewertungskriterien für die Gärqualität von Silagen konnte für alle Varianten im Laborversuch die Beurteilung „sehr gut“ erfolgen. Maisstroh siliert sowohl solo als auch in Kombination mit einem Co-Substrat wie Zuckerrüben oder Gras.

Maisstroh im Fahrsilo gut verdichten

Nachdem die Ergebnisse aus dem Labor dem Maisstroh eine gute Silierbarkeit und eine hohe aerobe Stabilität attestieren, stellte sich die Frage, wie gut das Maisstroh unter Praxisbedingungen im Fahrsilo siliert. Der Praxistest erfolgte auf mehreren landwirtschaftlichen Betrieben in Bayern. Einsiliert wurde auch hier wieder sowohl Körnermaisstroh solo und in Kombination mit anderer Grünmasse wie z. B. Senf.
Zusätzlich zu den qualitätsbestimmenden Inhaltsstoffen haben die Wissenschaftler an einer frischen Anschnittstelle die Verdichtung und die Temperatur im Silostock gemessen.
Im Durchschnitt lag die Dichte der Maisstrohsilage im Fahrsilo bei 146 kg TM/m³ mit Abweichungen von bis zu plus/minus 57 kg TM/m³. Zum Vergleich: Bei Silomais sind Dichten von rund 260 kg TM/m³ im Fahrsilo üblich. Also muss der Landwirt für das Silieren von Maisstroh mehr Silovolumen bereitstellen, wodurch entsprechend höhere Lagerungskosten entstehen.
Wichtig ist, das sehr langfaserige Maisstroh vor dem Einsilieren mittels Schwadmulcher, Mulcher, Häcksler oder Schredder gut zu zerkleinern und im Fahrsilo mit hohem Walzgewicht gut zu verdichten. Zudem zeigen die Messwerte, dass sich eine sogenannte Co-Silierung mit z. B. Senf als Deckschicht positiv auf die Verdichtung im oberen Bereich des Silos auswirkt.

Große Qualitätsunterschiede in der Praxis

In den Maisstrohsilagen aus den Fahrsilos waren sowohl Milch- als auch Essigsäure vorhanden. Dennoch zeigten die Silagen große Qualitätsunterschiede mit Noten von „sehr gut“ bis „verbesserungsbedürftig“.
Das Silomanagement, angefangen bei der Erntekette bis hin zum sorgfältigen Ab­decken, beeinflusst die Qualität wesentlich. Der Verschmutzungsgrad des Ausgangsmaterials hat hierbei einen hohen Einfluss. So lagen die Buttersäuregehalte in deutlich verschmutzten Maisstrohsilagen bei bis zu 4 g/kg TM und damit über dem maximal tolerierbaren Wert von 3 g/kg TM.
Unabhängig vom Siliergut sind im Hinblick auf die aerobe Stabilität neben der Verdichtung des Silostocks eine saubere Entnahme am Anschnitt und ein wöchentlicher Vorschub von 1,5 m im Winter und 2,5 m im Sommer notwendig.

Stresstest am Siloanschnitt

Positiv war, dass bei den beprobten Maisstrohsilagen in den Fahrsilos sowohl am frischen als auch am alten Anschnitt keine Nacherwärmung auftrat.
Um die aerobe Stabilität von Maisstroh im Fahrsilo bei hohen Außentemperaturen zu prüfen, öffneten die Wissenschaftler ein mit Maisstroh befülltes Silo während der Sommermonate. Die Außentemperaturen sollten größtmöglichen Hitzestress erzeugen. Die Siloentnahme fand einmal wöchentlich mit einer Greifschaufel und einem Vorschub von maximal 2 m pro Woche statt. Zwischen dem Siloöffnen und der vollständigen Siloentleerung lagen sechs Wochen.
Die täglichen Temperaturmessungen zeigen, dass die Silostocktemperatur während dieser Zeit sowohl in 40 als auch in 100 cm Tiefe konstant zwischen 22 und 23 °C blieb. Das bestätigt, dass Maisstroh sowohl unter Labor- als auch unter Praxisbedingungen bei ausreichender Verdichtung gut siliert und eine sehr hohe aerobe Stabilität aufweist.

Maisstrohsilage im Ballen

Bleibt die Frage, ob und wie Maisstroh auch in Rund- oder Quaderballen siliert. Erste Praxisversuche zeigen, dass sich bei zu langfaserigem Material besonders am Rand­bereich viel Restsauerstoff halten kann und es dadurch zu vermehrter Schimmelbildung kommt. Die sperrigen Stängel können die Folie verletzen. Daher muss die Anzahl an Wicklungen auf zehn erhöht werden.
Im Schnitt ließen sich in einen Quaderballen 475 kg Maisstroh pressen und in einen Rundballen 494 kg. Entscheidenden Einfluss auf die Verdichtbarkeit und das Gewicht pro Ballen hat wiederum das Zerkleinern des Materials vor und während des Pressens. Daher eignen sich für diesen Einsatzzwecke Pressen mit Schneidwerk.

Bildergalerie

Tabellen und Grafiken

Maisstroh in der Biogasanlage

Auf der Biogasanlage der Bayerischen Staatsgüter in 85586 Poing/Grub setzte Philipp Purucker im Rahmen des Körnermaisstrohprojekts der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft zwei Jahre in Folge siliertes Maisstroh als Substrat ein. Den Fermenter füttert er üblicherweise mit bis zu 80 Prozent Gülle und Mist sowie zusätzlich mit Silomais, Grassilage und Futterresten.
Ein Stabmixer in Eintragsnähe und ein Tauchmotorrührwerk durchmischen das Substrat im 1 100 m³ großen Fermenter. Die Beschickung des Gärbehälters erfolgt über einen Vertikalmischer mit einem Fassungsvermögen von rund 16 m³. Eine Förderschnecke trägt die Feststoffe (im Durchschnitt rund 8,3 t täglich) direkt in den Fermenter ein.
Im vergangenen Jahr ersetzte der Betrieb für eine Verweilzeit von 60 Tagen einen Teil der Maissilage in der Futterration durch Maisstrohsilage und eine Silage aus Maisstroh und Senf.
Trotz des hohen Maisstrohanteils von insgesamt 16 Prozent verursachte die Maisstrohfütterung in der Biogasanlage keine nennenswerten Probleme. Das Vergären von Maisstroh beeinträchtigte die Gasqualität und die Gasproduktion nicht. Ebenso lag die Anzahl und Aktivität der Mikroorganismen im Gärgemisch während und nach der Maisstrohfütterung im Normalbereich.
Laborparameter wie der FOS/TAC-Wert (zwischen 0,2 und 0,25) und der pH-Wert (im Schnitt bei 7,5) blieben im stabilen Bereich. Jedoch stieg der FOS-TAC-Wert nach ca. 40 bis 50 Tagen an und fiel anschließend wieder. Daraus lässt sich schließen, dass sich die Mikroorganismen im Fermenter an die Futterumstellung anpassen mussten. Dies führte aber zu keinen Problemen, so dass weiterhin ­Körnermaisstroh gefüttert wurde.
Allerdings hängt der erfolgreiche Einsatz von Körnermaisstroh als ergänzendes Substrat für Biogasanlagen auch von der Einbring- oder Rührtechnik ab, wie Erfahrungen auf anderen Praxisanlagen im Projekt zeigen. In der Regel muss die Rührdauer erhöht werden, und es sind mitunter leicht erhöhte TM-Gehalte im Fermenter zu beobachten. Um das Einrühren in den Fermenter zu erleichtern, empfiehlt es sich, das Maisstroh vor dem Einbringen in den Fermenter ausreichend zu zerfasern, oder bereits vor der Silierung zu häckseln.

Fazit

Fazit

Körnermaisstroh bleibt normalerweise ungenutzt auf dem Feld liegen. Jedoch enthält es noch viel Energie, die sich zu Biogas vergären lässt. Aber damit bei Silierung im Fahrsilo aus dem recht sperrigen Material eine qualitativ gute Silage mit hoher aerober Stabilität gelingt, müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt sein: Erstens sollte das Stroh verschmutzungsfrei geborgen werden. Zweitens muss es kurz gehäckselt werden, und drittens ist auf eine gute Verdichtung im Silo zu achten. Allerdings muss der Landwirt mehr Lagerraum vorhalten, denn auch gut verdichtete Maisstrohsilage hat eine deutlich geringere Dichte als Silomais.