Precision Farming

Wenn die Hacke selber lenkt

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Helmut Süß
Helmut Süß
am Donnerstag, 23.05.2019 - 11:15

Wer steuert die Hacke zukünftig präzise durchs Feld? Der geübte Fahrer ohne oder mit Spurassistenzsystemen oder der von Sensoren gesteuerte Verschieberahmen? Auch Mini-Hackroboter gibt es schon.

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Alle Varianten automatischer Hacktechnik zeigten letzte Woche ihr Können bei den zwei Feldtagen im Raum Schweinfurt und in Neuburg an der Donau. Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) hatte zu einem Informationstag mit praktischer Vorführung unter dem Motto „Automatisiertes Hacken“ eingeladen. „In Schweinfurt kamen rund 130, aber in Neuburg wurden wir schon bei der Vortragsveranstaltung quasi überrannt von über 200 Landwirten“, erklärte Markus Gandorfer von der LfL. Auf dem Feld zur praktischen Vorführung auf dem Betrieb Felbermeir in Kahlhof bei Neuburg kamen noch etliche Praktiker hinzu.

Großes Interesse an Hacktechnik

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„Mechanische Unkrautbekämpfung stößt momentan auf sehr großes Interesse“, konstatierte auch Georg Wendl, Leiter des Instituts für Landtechnik und Tierhaltung an der LfL, bei seiner Begrüßung. Aber nicht nur die Landwirte interessieren sich verstärkt für Hacktechniken, auch die Landtechnikhersteller. So hat vor Kurzem die Firma Lemken den niederländischen Hacktechnikspezialisten Steketee übernommen bzw. Amazone die Hacksparte von Schmotzer und die Erntetechnikfirma Zürn und das englische Unternehmen Garford kooperieren im Bereich Hacktechnik. Zudem hat das Unternehmen K.U.L.T. (Kress-umweltschonende Landtechnik) den Vertrieb für die französische Firma Naio mit ihrem Hackroboter bzw. für die Robovator-Hackmaschine von der dänischen Firma Poulsen. Dr. Markus Gandorfer (Leiter der Projektgruppe Digitalisierung in der Landwirtschaft an der LfL) ging in seinem Fachvortrag konkret auf die automatisierte mechanische Unkrautregulierung ein und gab sowohl einen Überblick als auch erste Bewertungen ab: „Aufgrund gesetzlicher Rahmenbedingungen, Resistenzproblemen und der Forderung der Gesellschaft nach geringerem Pflanzenschutzmitteleinsatz gewinnen physikalische Verfahren zur Unkrautregulierung an Bedeutung und werden mittlerweile mit modernster digitaler Technik ausgerüstet. Die Digitalisierung der Hacktechnik betrifft konventionell und ökologisch wirtschaftende Betriebe im gleichen Maße.“ Welche automatische digitale Reihenführung gibt es aktuell? Dazu erläuterte Gandorfer den fachlichen Hintergrund und die Systematik.

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Automatisierte mechanische Unkrautregulierung lässt sich in drei Bereiche gliedern:

  1. Automatische Reihenführung zwischen den Reihen kann man mit den RTK-Lenksystem durchführen (Investitionsbedarf ca. 15 000 bis 25 000 €) oder durch Querverschiebung der Unterlenker mit RTK- bzw. Kamerasteuerung bzw. mit einem klassischen Verschieberahmen, gesteuert mit RTK-, Ultraschall- oder Kamerasystemen (Kosten rund 15 000 bis 26 000 €).
  2. Bei den automatisierten Hackgeräten zwischen und innerhalb der Reihen arbeiten die Hackwerkzeuge mithilfe von Kamera- oder Infrarot-Techniken exakt zwischen den einzelnen Kulturpflanzen (Investitionsbedarf ca. 75 000 bis 180 000 €).
  3. Die letzte Automatisierungsstufe sind die autonom arbeitenden Hackgeräte, sprich Roboter. Die Kosten liegen hier bei ca. 25 000 bis 100 000 €.

Wenn der Fahrer nicht mehr lenken muss

  • Bestände, die mit RTK-Genauigkeit (+/– 2 cm) gesät wurden, können schon vor dem Auflauf gehackt werden. Auch spätere Hackgänge nach Reihenschluss sind möglich, da die Positionen der Kulturreihen exakt im GPS-Navigationssystem gespeichert sind. Die RTK-Spurführungssysteme sind grundsätzlich staubunempfindlich und tageslichtunabhängig.
  • Eine digitale Spurführung kann auch über entsprechende Kamerasteuerung erfolgen. Hierzu sind verschiedene Spezialkamerasysteme auf dem Markt (Claas Culti Cam, Garford, Schmotzer Okio-Kamera etc.). Diese 3D-Kameras können u. a. 25 Bilder pro Sekunde aufnehmen und die mit einer Software verarbeiten. Der Pflanzendurchmesser sollte größer als 4 cm sein bzw. genügend sichtbarer Boden zwischen den Reihen (ca. 5 – 10 cm) vorhanden sein. Die Grenzen des Kameraeinsatzes liegen bei fast geschlossenen Reihen, bei größeren Unkrautteppichen oder starken Seitenwind bzw. zu großem Schattenwurf bzw. Lichtreflexionen.
  • Die dritte Variante der Reihenführung erfolgt mit Ultraschallsensoren. Auch hier sind sichtbare Reihen eine Grundvoraussetzung. Die Pflanzenhöhe sollte mindestens 8 cm betragen. Systembedingt ist Ultraschall staubunempfindlich und tageslichtunabhängig. Problematisch kann es bei sehr starker Verunkrautung bzw. bei sehr lückigen Beständen sein.
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Wenn man die mechanische Unkrautbekämpfung vermehrt automatisieren kann, dann hat das vielfältige Vorteile, wenn auch nicht alle rein monetär bewertet werden können. Ein Hauptnutzen liegt in der Ausdehnung der täglichen Arbeitszeit bzw. in der höheren Schlagkraft sowie in der Reduzierung von Terminkosten und in der Fahrerentlastung. Insbesondere bei Ökozuckerrüben wäre es von großem Vorteil, wenn man das Hacken per Hand teilweise oder sogar ganz ersetzen könnte. Doch wie sieht es mit der Einsatzsicherheit aus? Auch der Verlust an Flexibilität durch hohen Investitionsbedarf kann sich hier nachteilig auswirken.

Hoher Nutzen und
hohe Kosten

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Automatisierte mechanische Unkrautregulierung hat zweifelsfrei ökologische wie ökonomische Effekte (Reduzierung bzw. Vermeidung von Herbizidkosten). Mit automatischer Reihenführung erhöht sich die Schlagkraft und reduziert sich der Arbeitszeitbedarf. Durch viele kleine Feldroboter-Einheiten ist eine sehr gute Skalierbarkeit hinsichtlich Feld- und Betriebsgröße möglich. Aber zunehmend sind auch die sozialen Effekte zu berücksichtigen. Die mechanischen Verfahren haben eine deutlich höhere gesellschaftliche Akzeptanz als chemische Unkrautregulierung. Zudem wird der Fahrer deutlich entlastet.
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Auf der anderen Seite darf man die Herausforderungen und eventuellen Problembereiche nicht vernachlässigen. Hierbei sind die Störanfälligkeit der komplexen Systeme sowie der Bildverarbeitung bei automatischen Hackgeräten zu nennen und natürlich der sehr hohe Investitionsbedarf automatischer Hackgeräte. Hierzu gibt es allerdings Fördermöglichkeiten (siehe Kasten). Laut Experten ist noch eine größere Anzahl wissenschaftlicher Versuche nötig, insbesondere zu landwirtschaftlichen Kulturen. Auch sind bei der Feldrobotik die Sicherheitsbedenken sowie der rechtliche Rahmen zu berücksichtigen bzw. noch zu klären.
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Die verschiedenen automatisierten Hackgeräte wurden an sehr jungen Mais-, Soja- und Zuckerrübenbeständen demonstriert. Alle vorgeführten Maschinen haben ein sehr ordentliches Arbeitsergebnis geliefert. Die Hackmaschinen liefen stets in der Spur. Und im Vergleich zum letzten Jahr arbeiteten die automatischen Systeme sehr zuverlässig, es gab keinen „Aussetzer“ bei der Vorführung. Zum Teil waren die Bestände so klein, dass ein Fahrer kaum die Reihe erkennen konnte, moderne Sensorik bzw. exakte Spurführungssysteme sind hier dem menschlichen Auge überlegen. Helmut Süß
  • Landwirte und Hersteller haben großes Interesse an mechanischer Unkrautregulierung.
  • Automatisierte Unkrautregulierung ist zwischen und innerhalb der Reihen möglich.
  • Diese Verfahren haben ökologische, ökonomische und auch soziale Effekte.
  • Der Investitionsbedarf für die verschiedenen Techniklösungen ist noch sehr hoch, aber es gibt auch Förderprogramme.

Bayerisches
Förderprogramm

Das bayerische Sonderprogramm Landwirtschaft Digital enthält vier Teilbereiche:

  • Teil A Digitalbonus Agrar: Hier werden spezifische Agrarsoftware in der Innen- und Außenwirtschaft sowie Garten- und Weinbau mit einer Pauschale von 500 € bei 1250 € Mindestinvestition bzw. drei Jahre Dienstleistungsvertrag gefördert. Die Antragstellung ist seit Oktober 2018 im iBALIS möglich.
  • Teil B NIR- und N-Sensoren: Dieser Bereich umfasst die Ausrüstung von Güllefässern oder Güllepumpen mit NIR-Sensoren und N-Sensoren zur mineralischen Düngung. Hier will der Staat 25 % (maximal 7500 €) der Anschaffungskosten des Sensors bezuschussen.
  • Teil C Technik zur Reduktion des Pflanzenschutzeinsatzes (Feldroboter Programm): Hier werden 25 % Zuschuss der Anschaffungskosten für Feldroboter zur Beikrautregulierung (max. 25 000 €) angesetzt. Dies gilt auch für Hackgeräte mit Sensorik und Bilderkennung zur Beikrautregulierung innerhalb der Reihen und Spot-Spray-Geräte (max. 12 500 €) und für elektronisch gesteuerte Verschieberahmen zur exakten Reihenführung von Hackgeräten (max. 6250 €). Wie bei allen Teilbereichen ist die förderfähige Technik in einer öffentlichen Produktliste, die erweitert werden kann, aufgeführt.
  • Teil D Sensorik rund um das Tier: Im vierten Teil geht es um die Verbesserung der Tiergesundheit und des Tierwohls wie z. B. das Erkennen von Problemen durch kontinuierliches Überwachen von geeigneten Indikatoren oder Verhaltensabweichungen. Der Zuschuss beträgt auch hier 25 % der Anschaffungskosten des Systems ( max. 3750 €).
  • Wichtig: Erst nach der Bewilligung eine entsprechende Bestellung bzw. Beauftragung durchführen! sü
  • Was bringt das automatische Hacken für den Landwirt?

    Zur automatisierten mechanischen Unkrautregulierung hier eine Bewertung der LfL.

    • Ökonomische Effekte: Da automatische Hacktechnik mit bis zu 180 000 € Investitionsbedarf sehr kapitalintensiv ist, sind ökonomische Vorteile für diese Technologien insbesondere dort zu erwarten, wo aufwendige und damit kostenintensive Handarbeit substituiert werden kann (ökologischer Landbau). Im Fall der Robotik ist hervorzuheben, dass diese Systeme eine gewisse Skalierbarkeit aufweisen und damit unabhängig von der Betriebsgröße einsetzbar sind. Somit sind sie möglicherweise langfristig auch in klein strukturierten Agrarregionen wirtschaftlich darstellbar.
    • Ökologische Effekte: Die ökologischen Effekte durch automatisierte mechanische Unkrautregulierung sind wesentlich durch das Referenzsystem determiniert. Ist das Referenzsystem ein konventionelles Anbausystem, so ist an dieser Stelle im Wesentlichen die Reduzierung bzw. der Verzicht von Herbiziden zu nennen. Im ökologischen Anbau sind besonders positive ökologische Effekte zu erzielen, wenn energieintensive thermische Verfahren ersetzt werden können.
    • Arbeitswirtschaft: Vorteile im Bereich Arbeitswirtschaft ergeben sich im Wesentlichen durch die deutliche Entlastung des Fahrers (geringere Ermüdung bei der Arbeit etc.). So ist eine intensivierte Kontrolle und Steuerung der Maschineneinstellung möglich.