BioAcker und GrünlandVom Beikraut bis zum Hackroboter: Der Status quo

Vom Beikraut bis zum Hackroboter: Der Status quo

Das Hackgerät von Agrom wird über ein aufgebautes Kamerasystem von Nalatec durch die Traktor-Unterlenker gesteuert. (Fotos: Weninger)

Die Zahl der Pflanzenarten ist auf einem biologisch bewirtschafteten Acker doppelt bis dreimal so hoch wie auf einem konventionellen. Auf diese Besonderheit der Unkrautflora im ökologischen Anbau weist Sven Follak hin. Der Herbologe ist seit 2007 bei der AGES tätig. Im Rahmen des ÖKL-Praxisseminars „Technik im Biolandbau: Automatisch Hacken“, das vergangenen Juni an der BOKU-Versuchswirtschaft Groß Enzersdorf stattfand und in diesem Beitrag zusammengefasst wird, erläuterte Follak grundsätzliches Wissen über Beikräuter. Die hohe Artenzahl auf dem Bioacker bedeutet auch, dass dort die Unkrautgesamtdeckung höher ist und mehrjährige Unkräuter häufiger auftreten. Zu den häufigsten Problemunkräutern zählen die Ackerkratzdistel, die Quecke, der Ampfer, Wicken, und der Ackerfuchsschwanz.

Den Unkraut-Lebenszyklus stören

Trends wie die Intensivierung der Unkrautbekämpfung, der Einsatz reduzierter Bodenbearbeitung und die Vereinfachung von Fruchtfolgen haben direkten Einfluss auf den Unkrautbestand. Dadurch steigt das Unkrautaufkommen, vor allem von ausdauernden und mehrjährigen Unkräutern. Um die Unkrautkontrolle möglichst zielgerecht, wirksam und effektiv umzusetzen, ist das Wissen über die Lebensweise und die (Standort-)Ansprüche der Unkräuter eine wichtige Voraussetzung. Nur mit diesem Hintergrundwissen können das Unkrautaufkommen und die Schadwirkungen richtig eingeschätzt und die gezielte Bekämpfung eingeleitet werden. Die einjährigen Arten (Samenunkräuter) schließen ihren Lebenszyklus mit der Bildung von Samen ab ,während die ausdauernden Arten (Wurzelunkräuter) die Vegetationsruhe mit unterirdischen Organen überdauern.

Der Bodensamenvorrat ist generell hoch. So konnten in einer Bodenschicht von 7 bis 14 cm über 3.200 keimbereite Samen pro m² gezählt werden. Erst unter der Pflugsohle (25 bis 30 cm) nimmt die Samendichte deutlich ab. Manche Samen, zum Beispiel die der Roggen-Trespe oder der Kornrade, sind nur wenige Jahre keimfähig. Die Samen des Ackersenfs können zum Beispiel aber noch nach mehr als 35 Jahren keimen. Das Ziel ist nun, den Lebenszyklus der Unkräuter so weit zu stören, dass sie vor der Samenreife absterben bzw. so weit geschwächt werden, bis sie für die Kulturpflanzen keine oder nur noch wenig Konkurrenz darstellen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Bodensamenvorrat zu reduzieren oder schon gekeimte Pflanzen direkt zu bekämpfen.

Durch angepasste Fruchtfolgen kann man es den Unkräutern schwermachen: Ein steter Wechsel von Getreide mit Hack- und Blattfrüchten, von Winterung und Sommerung und der Anbau von konkurrenzkräftigen Kulturen wie Roggen und Mais oder ein überjähriger Anbau von Kleegras und Luzerne sind wirksame Strategien bei der Unkrautprävention. In einem Versuch konnte allein durch die Reduktion des Wintergetreideanteils in der Fruchtfolge von 80 % auf 50 % die Anzahl der aufgelaufenen Unkrautpflanzen um 60 % reduziert werden. Bei einem Problem mit der Acker-Kratzdistel empfiehlt es sich, vermehrt auf Kleegras und Luzerne zu setzen. Diese Arten treten in eine intensive Konkurrenz zu der ungeliebten Distel. Beschattung, Wurzelkonkurrenz (ähnlicher Wurzeltiefgang) und die wiederholte Zerstörung der Sprossachse durch mehrmaliges Mähen und Mulchen sollten der Ackerkratzdistel gehörig zusetzen.

Kein Licht durchlassen

Die nichtwendende Bodenbearbeitung, als der Verzicht auf den Pflug, kann durch eine stärkere Anreicherung von Samen über die Zeit zur Zunahme der Unkrautflora führen. Bei der Sortenwahl sollte man besonders auf die Blattstellung der Kulturart achten: Sorten mit einer flachen Blattstellung (planophile Wuchstypen) reduzieren die Lichteinstrahlung am Boden stark und können Unkräuter effizienter unterdrücken.

Auch mit Zwischenfrüchten können Sie die Konkurrenz um die Wachstumsfaktoren Wasser, Nährstoffe und Licht erhöhen und so den Unkrautdruck reduzieren. Die sorgfältige Auswahl der Zwischenfrüchte und deren Anbauzeitpunkt richten sich nach dem Standort und der Fruchtfolge. Bei der Saatdichte sollten Sie nicht sparen, da nur durch eine ausreichende Biomasseentwicklung der Zwischenfrucht die Konkurrenzwirkung voll zur Geltung kommt. Sven Follak empfiehlt, Mischungen aus Flach- und Tiefwurzlern anzubauen, damit auch die jeweiligen Unkrauttypen unter Druck geraten. Damit die Zwischenfrucht in der Folgekultur keine Probleme bereitet, setzen viele Landwirte auf verlässlich abfrierende Arten wie Buchweizen, Ackerbohne oder Lupine. Kreuzblütler wie Gelbsenf und Ölrettich gelten hingegen als frosttoleranter.

Schließlich fressen auch manche Nützlinge Unkrautsamen und reduzieren so den Eintrag in den Bodenvorrat. Um die Samenfraßrate zu erhöhen, kann einerseits Infrastruktur am Ackerrand geschaffen und andererseits eine ständige Bodenbedeckung angestrebt werden, denn ein geringerer Lichteinfall erhöht den Samenfraß. Generell sieht Follak in der Konkurrenz um Licht die effektivste Möglichkeit, Unkraut in Schach zu halten.

Die Roboter kommen (bald)

Beat Vinzent ist Mitarbeiter der Digital Farming Group am Institut für Landtechnik und Tierhaltung der Bayrischen Landesanstalt für Landwirtschaft. Die Technik zur automatisierten Unkrautregulierung teilt er ein in Systeme zur automatischen Reihenführung, in automatische Hackgeräte und in autonome Hacktechnik.

Die kameragesteuerten Systeme erkennen den Ist-Zustand des Ackers und steuern direkt das angebaute Hackgerät. Das macht auch den überbetrieblichen Einsatz einfacher. Bei fast geschlossenen Reihen, starker Verunkrautung (Unkrautteppich), starkem Seitenwind, viel Staub, Lichtreflexionen und ungünstigem Schattenwurf können Kamerasteuerungen an ihre Grenzen stoßen. Ultraschall-Systeme erfordern eine Pflanzenhöhe von mindestens 8 cm und sind bei starker Verunkrautung bzw. sehr lückigen Beständen nur bedingt einsatzfähig. Derzeit sind noch wenige Feldroboter zum Unkrauthacken am Markt erhältlich. Weitere autonome Systeme werden aber nicht lange auf sich warten lassen, denn es gibt eine Reihe an Prototypen, die immer verbessert und weiterentwickelt werden.

Wenn der Satellit lenkt

Über die Grundlagen der Positionsbestimmung durch Satelliten berichtete der Landwirt Otto Krönigsberger. Wichtig sei, dass immer mindestens vier Satelliten sichtbar sind. Eine Kombination aus mehreren Systemen (z.B. GPS und GLONASS) kann die Anzahl der „sichtbaren“ Satelliten erhöhen. Je mehr Satelliten zur Verfügung stehen, desto höher ist die Genauigkeit des Signals. Ausschlaggebend für eine hohe Präzision ist auch der Winkel des Satelliten zur Erdoberfläche. Bei sehr flachen Winkeln steigt der Fehler, unter 15 Grad ist keine brauchbare Positionierung mehr möglich.

Einer der Anbieter, der ein RTK-Signal zum Hacken einsetzt, ist Raven. Beim Verschieberahmen sind drei Ausführungen für die unterschiedlichen Gewichtsklassen wählbar (2 t, 4,5 t und 8 t). Die Gerätelenkung kann mittels individueller Adapter sowohl beim Säen als auch beim Hacken eingesetzt werden. Um die Genauigkeit weiter zu erhöhen, kommen Hangausgleichsmodule zum Einsatz, die die Bewegungen des Fahrzeugs in drei Richtungen erfassen und das Positionierungs-Signal bei Hanglagen korrigieren. Zusätzlich wird auch die Fahrtrichtung beim Säen abgespeichert, um dann beim Hacken auch immer in die gleiche Richtung zu fahren. Auch das hat Auswirkungen auf die Genauigkeit, da die Maschinen nie zu hundert Prozent symmetrisch sind.

Eine RTK-gestützte Technik ist auch von Reichhardt erhältlich: Der Verschieberahmen PSR Slide. Das Gespann wird bei mit zwei GPS-Antennen ausgestattet. Eine Antenne am Traktor zeichnet die Spur für das Traktorlenksystem auf und hinterlegt die genaue Position der Sämaschine am Verschieberahmen. Die andere Antenne befindet sich am Verschieberahmen und speichert schon bei der Aussaat die Fahrlinie für den Mittelweg des Verschieberahmens. Mit diesen Informationen können dann der Traktor und der Verschieberahamen beim Hacken präzise angesteuert werden.

Mit den Unterlenkern steuern

Einen neuen und zugleich einfachen Ansatz zum Lenken eines Hackgeräts stellte das junge Unternehmen Nalatec aus der Steiermark vor. Sein pathfinderAgrar-Row-Tracking System war auf einer Hacke mit verstellbaren Hackbandbreiten der Firma Agrom installiert. Michael Lamprecht ist der Entwickler dieses Lenksystems. Dafür wird das Hubwerksgestänge des Traktors als Lenkgestänge genutzt, indem die mechanische Seitenstrebe und optional die mechanische Hubstrebe durch eine hydraulische ersetzt werden. Durch die Möglichkeit der horizontalen und vertikalen Auslenkung sei eine gute Anpassung an das Gelände möglich.

Das Hackgerät von der Firma Agrom.

Das Kamerasystem wird rechts am Traktor montiert. Es ist entgegen der Fahrtrichtung auf die Kulturpflanzenreihe ausgerichtet. Dadurch wird ein langes Sichtfeld auf die Kulturpflanzen erreicht, was eine präzise Reihenerkennung ermöglichen soll. Am Hackgerät selbst wird nur eine Tafel mit Farbpunkten als Referenz angebracht. Nähere Details zu diesem Kamerasystem lesen Sie in der LANDWIRT Bio-Ausgabe 4/2019 und hier. Die hydraulische Verstellung der Hackbandbreite ermöglicht es von der Kabine aus, den Abstand der Hackschare zur Reihe stufenlos anzupassen. So wird die Einstellung während der Fahrt nachjustiert und man kann auf unterschiedlich entwickelte Bestände reagieren. Romstorfer will mit der neu entwickelten und patentierten Hacke demnächst auf den Markt gehen.

Die Kamera von Nalatec blickt von der rechten Traktorseite zurück auf die Pflanzenreihe.

Durch die hydraulischen Seiten- und Hubstreben ist kein Verschieberahmen nötig. Der Anbau ist dadurch wesentlich kürzer, was die Entlastung der Vorderachse reduziert und die Traktion der Hinterachse erhöht. Stützräder sind deshalb nicht notwendig. Da kleinere Traktoren eingesetzt werden können, wird der Boden besser vor Verdichtung geschützt und das Gespann ist auch in Hanglagen gut einsetzbar. Die hydraulischen Streben können das ganze Jahr genutzt werden und auch bei anderen Anwendungen hilfreich sein (z.B. Pflügen in der Schichtlinie am Hang).

Über diesen verstellbaren Lenker kann die Hackbreite der Elemente angepasst werden, künftig auch hydraulisch während der Fahrt.

 

Als nächstes wurde eine kameragesteuerte Hacke des Herstellers Schmotzer (Amazone) vorgestellt. Bei Schmotzer-Hackgeräten hat man die Wahl unterschiedlicher Parallelogramm-Aufhängungen. Bei der neuen Einzelparallelogramm-Variante (EKP) sitzt jedes einzelne Hackschar auf einem eigenen Parallelogramm, das am Rahmen befestigt ist. Der Vorteil der EKP mit den integrierten Vibrofeder-Messerführungen sei eine exakte Tiefenführung, wodurch Unkrautnester vermieden werden können. Die Vibromesser sind als halbgefederte Werkzeuge so gestaltet, dass sich beim Einrollen automatisch der günstigste Einzugswinkel ohne Veränderung der Arbeitstiefe einstellt. Dadurch entsteht mehr „Krümelwirkung“ und die Freilegung von Unkräutern ist verbessert. Außerdem können die Werkzeuge einzeln in der Höhe eingestellt werden. Zur Vorführung kam eine 6-reihige Maschine mit Kombiparallellogramm, Fingerhacke, Unkrautstriegel und Okio Kamerasystem.

Schmotzer zeigte ein 6-reihiges Hackgerät samt Okio-Kamera und Verschieberahmen.

 

Roland Hatzmann, Vertreter der Fa. Einböck präsentierte das Reihenhackgerät Chopstar mit der automatischen Kameralenkung „Row-Guard“. Die Einstellungen der Reihenkonfiguration werden vom Traktor aus vorgenommen, der Verschieberahmen spielfrei zwischen Heck-Hackgerät und Traktor montiert. Die Kamera sitzt seitlich am Hackrahmen.

Von Einböck war die ebenfalls 6-reihige Hacke Chopstar mit dem Row Guard-Verschieberahmen zu sehen.

Der Hackrahmen soll über Stützräder geführt werden, sodass die Kamera immer denselben Abstand zum Boden hat. Die Arbeitsgeschwindigkeit richtet sich im Wesentlichen nach der Arbeitsqualität des Hackgerätes. Mit Row-Guard seien bis zu 15 km/h ohne Probleme möglich. Seitliche Schutzscheiben oder -bleche am Hackkörper dienen hauptsächlich dazu, die Pflanzenreihe im frühen Stadium vor dem Verschütten zu bewahren. Die Schutzscheiben soll man so adjustieren, dass sie jeweils den Erdfluss des äußeren Zinkens von der Pflanze vollständig abschirmt. Die Hacktiefe wird so gewählt, dass alle Unkräuter sicher durchgeschnitten werden. Zu tiefes Hacken sollte aber vermieden werden, da der Boden dadurch stark austrocknet. Zudem steigt die Erosionsgefahr im Falle eines plötzlichen Starkregens. Auch ein erhöhter Scharverschleiß und Kraftstoffverbrauch sprechen klar dafür, die Arbeitstiefe möglichst gering zu halten. Die optionale Fingerhacke arbeitet mit den Gummisternen feines Unkraut aus der Pflanzenreihe heraus. Über eine Feder am Ausleger der Fingerhacke wird sichergestellt, dass der Antriebsstern immer fest in den Boden drückt, denn nur wenn die Fingerelemente satt am Boden aufliegen, erzielen sie die beste Wirkung und die Kulturpflanze kann nicht ausgerissen oder beschädigt werden. Die Feder soll in Normalstellung halb vorgespannt sein, so können Unebenheiten (sowohl nach unten als auch nach oben) optimal ausgeglichen werden. Auch die Arbeitsgeschwindigkeit spielt beim Einsatz der Fingerhacke eine entscheidende Rolle. Bei kleinen Pflanzen darf diese nicht zu hoch sein.

 

 

Einen anderen Ansatz verfolgt das System der Rotorhacke: Während bei den hochpräzisen Hackwerkzeugen versucht wird, mittels höchster Präzision rund um die Kulturpflanzen zu hacken, nimmt man bei Rotorhacken einen Ausfall von 10 bis 20 % der Kulturpflanzen in Kauf. Eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit von 12 bis 25 km/h, ein niedrigerer Anschaffungspreis und ein geringer Wartungsaufwand machen dieses System attraktiv. Die Rotorhacke ist auch vielseitig einsetzbar. Mit den drehenden Arbeitswerkzeugen (Rotorsterne) können zum Beispiel durch Regen entstehende harte Krusten verlässlich aufgebrochen und gekrümelt werden, um den Boden besser zu belüften und das Pflanzenwachstum zu fördern. Sie kann bei den verschiedensten Kulturen eingesetzt werden. Durch abrollende Sternspitzen werden Pflanzenrückstände nicht zusammengezogen, daher eignet sich der Rotarystar besonders auch zum Einsatz in Mulchsaat-Kulturen. Die leichteren Unkrautpflanzen bleiben länger in der Luft als Erdklumpen und liegen nach der Überfahrt oben auf. Sie vertrocknen schnell, wodurch ein erneutes Anwachsen verhindert wird. Die Scheibenausleger sind über Drehfedern vorgespannt und auf 1,5 m breiten, 2-balkigen Feldern verteilt. Der enge Scheibenabstand von nur 9,4 cm und die hohe Arbeitsgeschwindigkeit garantieren ein vollflächiges Aufarbeiten der Bodenoberfläche. Dadurch hat flach verwurzeltes Unkraut keine Chance. Über ein hydraulisch verstellbares Parallelogramm kann während der Fahrt der Druck auf die Felder entsprechend den vorherrschenden Bedingungen eingestellt werden. Zusätzlich ermöglicht dieses Hydrauliksystem einen Niveauausgleich, sodass selbst auf unebenen Feldern die Arbeitstiefe über die gesamte Arbeitsbreite exakt eingehalten wird.

Die Rollhacke Rotarystar von Einböck arbeitet ganzflächig und auch in Mulchsaaten.

Großer Nachteil der Rotorhacke ist, dass sie bei sehr frühen Entwicklungsstadien nicht eingesetzt werden kann, ohne hohe Ausfälle im Bestand zu bewirken. Gerade nach dem Aufgang sind die Kulturpflanzen aber am empfindlichsten auf Konkurrenz. Auch die Staubbelastung war durch die höhere Arbeitsgeschwindigkeit deutlich höher.

 

Das Institut für Landtechnik der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) zeigte ihren Prototypen eines autonomen Feldroboters. Derzeit wird vor allem an der Steuerung gearbeitet. Mit Lasersensoren nimmt der Roboter seine Umgebung wahr und kann darauf reagieren. Das ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass autonome Maschinen im Alltag eingesetzt werden können.

Diesen Prototypen eines autonomen Feldroboters hat das Institut für Landtechnik der BOKU entwickelt.

 

David Unterrainer ist Referent für Landtechnik beim Österreichischen Kuratorium für Landtechnik und Landentwicklung (ÖKL).