Teilflächenspezifische Unkrautkontolle im präzisen Pflanzenbau unter Berücksichtigung von Ertragsdaten und Bodenparametern

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde die teilschlagspezifische Unkrautkontrolle über vier Jahre in einer Felderfolge bestehend aus Winterweizen, Wintergerste, Körnermais und Zuckerrübe durchgeführt. Die aus der praktischen Umsetzung des Verfahrens gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse lassen die Bewertung der technischen Anforderungen, der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit der präzisen Unkrautkontrolle zu.<br /> In Abhängigkeit von der Bekämpfungsschwelle und dem kulturspezifischen Unkrautaufkommen waren die Potenziale Herbizide einzusparen in den verschiedenen Kulturen unterschiedlich hoch. Im Wintergetreide lagen die durchschnittlichen Einsparungen an Gräserherbiziden bei ca. 90 %, im Mais bei 78 % und in Zuckerrüben bei 36 %. Die Einsparungen an Herbiziden gegen dikotyle Unkräuter lagen im Wintergetreide bei 60 %, im Mais bei 11 % und in Zuckerrüben bei 41 %. Die monetären Einsparungen durch den verminderten Herbizideinsatz und die Reduzierung der Herbiziddosis variierten zwischen den Kulturen in Abhängigkeit vom Herbizidpreis und dem Einsparpotenzial. Im Körnermais konnten 42 €/ha, in Winterweizen 32 €/ha, in Wintergerste 27 €/ha und in Zuckerrüben 20 €/ha eingespart werden. Außer aus der Herbizideinsparung resultierte der ökologische Nutzen aus der Aussparung großer Teilflächen von der Herbizidapplikation über mehrere Jahre. Flora und Fauna können sich in solchen Bereichen, in denen die Unkrautdichte unter der Bekämpfungsschwelle lag, ungestörter entwickeln.<br /> Für die technische Umsetzung des Verfahrens der teilschlagspezifischen Unkrautkontrolle in der Praxis sind Entwicklungen im Bereich der automatischen Unkrauterkennung und bei der Applikationstechnik wie die Möglichkeiten zum Wirkstoffwechsel und Dosisregulierung während der Fahrt notwendige Voraussetzungen.<br /> Die Entwicklung von teilschlagspezifischen Entscheidungsmodellen, die zusätzlich zur heterogenen Unkrautverteilung auch Inhomogenitäten der Bodeneigenschaften innerhalb von Ackerschlägen berücksichtigen, trägt zu einem effizienteren Herbizideinsatz bei.<br /> Die Analyse der Gründe von schlaginternen Ertragsunterschieden wurde in der Arbeit mit dem Ziel durchgeführt, die teilschlagspezifische Unkrautkontrolle in den präzisen Pflanzenbau einzuordnen und damit den Betriebsmitteleinsatz zu optimieren. Als ertragsbegrenzende Faktoren konnten Bodenunterschiede und Topografie, die einen Einfluss auf die Wasserversorgung der Kulturpflanzen hatten, sowie die Bewirtschaftungsgeschichte, die den Humus- und die Nähstoffgehalt der Böden beeinflusste, und eine hohe Unkrautdichte identifiziert werden. Liegen natürliche Ursachen für Ertragsunterschiede vor, ist der Einsatz der Betriebsmittel an das jeweilige Ertragspotenzial anzupassen. Im einzelnen bedeutet das, dass die Saatdichte auf ertragsschwachen Teilflächen geringer zu wählen ist, die Düngung sich an den jeweiligen Nährstoffentzügen zu orientieren hat und Schadenschwellen für den Einsatz von Pestiziden an wechselnde Konkurrenzverhältnisse und zu erwartende monetäre Erträge der Teilflächen anzupassen sind. Haben die Ertragsunterschiede Ursachen, die auf die Bewirtschaftung zurückzuführen sind, ist beim teilflächenspezifischen wirtschaften darauf hinzuarbeiten, die Heterogenitäten im Ertrag zu beseitigen. Hier sind langfristig geplante Maßnahmen zur Aufdüngung mit Grundnährstoffen oder zur Beseitigung von Unkrautnestern in den betroffenen Teilflächen geeignet.

<strong>Site-specific weed control in precision farming considering yield data and soil parameters</strong><br /> In this study, site-specific weed control was conducted over four years in a rotation of winter wheat, winter barley, maize and sugar beet. The results allowed an evaluation of the economic efficiency, the environmental sustainability and the technical requirements of site-specific weed control. <br /> The amount of herbicide savings varied between the crops, depending on the different thresholds for weed control and the weed populations associated with each crop. For grass herbicides, the savings were 90 % in winter cereals, 78 % in maize, and 36 % in sugar beet. For herbicides against broadleaf weeds, 60 % were saved in winter cereals, 11 % in maize, and 41 % in sugar beets. The monetary savings resulting from the reduction in herbicide use varied between the crops, depending on the amount of herbicides saved and the price of the herbicides. In maize, savings of 42 €/ha were realised, in winter wheat of 32 €/ha, in winter barley of 27 €/ha and in sugar beet of 20 €/ha.<br /> Besides cost reduction, due to the reduced amount of applied herbicides, site-specific weed control resulted also in positive ecological effects. Large sections of the fields, furthermore, needed herbicide treatment significantly less frequently. In those areas where weed density remained below the weed control threshold, flora and fauna was allowed to establish largely without disturbances. <br /> Requirements for the technical realisation of site-specific weed control in practice are the development of automatic systems for weed detection as well as sprayers that allow changes of herbicides and herbicide rates in the process of spraying.<br /> New decision models that consider heterogeneous soil parameters in addition to heterogeneities in the weed distribution within fields have the potential to increase the efficiency of site-specific weed control.<br /> The causes of the yield variations within fields were analysed with the purpose of including site-specific weed control in the wider framework of precision farming and of optimising the input of resources. As limiting factors for the yield were identified: soil properties and topographies that influenced a field’s water supply; the management history of the field, affecting the soil’s nutrient and carbon contents; and high weed densities in certain sections of the field.<br /> If there are naturally occurring sources for yield variations, input of fertilisers and seeding density are to be adapted to the heterogeneous yield expectations. This means in practice that site-specific fertiliser input has to be varied according to the changing nutrient uptake and that in field sections with low yield expectations seeding rate has to be lower then in sections in which a high yield is expected.<br /> In fields in which the yield variations are management-induced, the factors that caused the variations have to be overcome by applying site-specific management strategies. Suitable long-term measures include the compensation for nutrient deficits within fields by site-specific fertilization and the reduction of weed density in weed patches.