Evaluierung eines Gerätesystems zur ultraflachen Bodenbearbeitung

Abstract

Die steigenden Anforderungen aus Politik und Gesellschaft sowie die bereits spürbaren Folgen des Klimawandels stellen den Ackerbau vor immer größere Herausforderungen. Diese Entwicklungen machen es notwendig, bestehende Verfahren zu überdenken und innovative Ansätze in die Praxis zu integrieren. Ein zentraler Faktor dabei ist die Bodenbearbeitung, die großes Potenzial für Optimierungen bietet. Eine vielversprechende Methode könnte die ultraflache Bodenbearbeitung mit einer Arbeitstiefe von 0 bis 2 cm sein. <br/> Bodenbearbeitungsverfahren lassen sich anhand von Wirkprinzipien, Zielsetzungen sowie Bearbeitungstiefe und -intensität kategorisieren. Je nach Methode kommen spezifische Geräte zum Einsatz, die teilweise auf vollkommen unterschiedliche Wirkmechanismen zurückgreifen. Die Auswirkungen verschiedener Bodenbearbeitungssysteme auf ökologische, ökonomische und pflanzenbauliche Parameter sind komplex und hängen von weiteren Faktoren wie Witterung, Fruchtfolge und Zwischenfruchtanbau ab. Extensive Verfahren tragen zum Schutz von Boden und Umwelt bei, indem sie beispielsweise die Erosionsanfälligkeit durch Wind und Wasser verringern. <br/> Besonders anspruchsvoll gestaltet sich die Stoppelbearbeitung nach Winterraps und Wintergetreide. Nach der Winterrapsernte stellen Ausfallraps und hohe Nmin-Werte wesentliche Herausforderungen dar. Nach der Wintergetreideernte sind es vor allem Ernterückstände und Ausfallgetreide, die Aufmerksamkeit erfordern. Die bisherige intensive, mischende Bodenbearbeitung weist Nachteile auf. Eine vielversprechende Alternative ist die ultraflache, ganzflächige und nicht-mischende Bodenbearbeitung mit einer Arbeitstiefe von 0 bis 2 cm. Die Anforderungen an die ultraflache Bodenbearbeitung können von herkömmlichen Bodenbearbeitungsgeräten bislang nicht vollständig erfüllt werden. Daher wurde ein neues Gerät entwickelt: ein 6 m breiter Rotationsschleifer, der im Dreipunkt des Traktors getragen wird. Das Gerät besteht aus zwei Balken mit jeweils acht parallelogrammgeführten Rotoren, die entlang der X- und Y-Achse geneigt sind. Durch die Vorfahrtsgeschwindigkeit drehen sich die Rotoren um die Z-Achse, sodass die daran montierten Werkzeuge den Boden präzise in einer Tiefe von 0 bis 2 cm bearbeiten können. <br/> Der Rotationsschleifer wurde in den Jahren 2022 bis 2024 zusammen mit einem Strohstriegel, einer Kurzscheibenegge und einer Großfederzinkenegge in umfangreichen Feldversuchen getestet, validiert und weiterentwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die ultraflache Stoppelbearbeitung die Keimung von Ausfallraps besser anregen kann als eine Bearbeitung in 5 cm Tiefe mit der Kurzscheibenegge. Diese erwies sich jedoch als effektiver bei der Keimanregung von Ausfallgetreide und zeigte insgesamt eine höhere Wirksamkeit bei der Bekämpfung von Ausfallraps und -getreide. Ein Vorteil der ultraflachen Bearbeitung ist die bessere Erhaltung der Bodenbedeckung mit Ernterückständen, die im Vergleich zur Kurzscheibenegge weniger stark reduziert wird. Zudem sind die Verfahrenskosten bei der ultraflachen Bearbeitung mit Strohstriegel und Rotationsschleifer geringer. Allerdings zeigte sich, dass der Rotationsschleifer unter bestimmten Bedingungen nicht durchgehend ganzflächig schneidet, weshalb eine weitere technische Optimierung erforderlich ist. <br/> Die Stoppelbearbeitung birgt zahlreiche Zielkonflikte, beispielsweise zwischen der effektiven Bekämpfung von Ausfallsamen und -pflanzen und dem Schutz vor Erosion. Alternative Ansätze wie der vollständige Verzicht auf Stoppelbearbeitung oder der Einsatz von Totalherbiziden sind nur eingeschränkt geeignet. Vielversprechend hingegen sind der Anbau von Zwischenfrüchten sowie die Umsetzung der sogenannten konservierenden Landwirtschaft (Conservation Agriculture). <br/> Die getesteten Methoden haben sich insgesamt als praxistauglich und valide erwiesen. Unterschiede zeigten sich jedoch in Zeitaufwand, Kosten und der Umsetzbarkeit innerhalb der umfangreichen Versuche.

The increasing demands from politics and society as well as the already noticeable consequences of climate change pose ever greater challenges for arable farming. These developments make it necessary to rethink existing methods and integrate innovative approaches into practice. A key factor here is soil cultivation, which offers great potential for optimisation. One promising method could be ultra-shallow tillage with a working depth of 0 to 2 cm. <br/> Soil tillage methods can be categorised according to operating principles, objectives and tillage depth and intensity. Depending on the method, specific equipment is used. The effects of different tillage systems on ecological, economic and agronomical parameters are complex and depend on other factors such as weather conditions, crop rotation and intercropping. Extensive methods help to protect the soil and the environment, for example by reducing susceptibility to erosion by wind and water. <br/> Stubble cultivation after winter oilseed rape and winter cereals is particularly demanding. After the winter oilseed rape harvest, volunteer oilseed rape and high residuel nitrogen content in the soil pose major challenges. After the winter cereal harvest, it is primarily harvest residues and volunteer cereals that require attention. The previous intensive, mixed tillage method has disadvantages. A promising alternative is ultra-shallow, full-surface and non-mixing tillage with a working depth of 0 to 2 cm. The requirements for ultra-shallow tillage cannot yet be fully met by conventional tillage implements. A new implement has therefore been developed: a 6 m wide rotary cultivator that is carried in the tractor's three-point linkage. The device consists of two beams, each with eight parallelogram-guided rotors, which are inclined along the X and Y axes. Due to the forward speed, the rotors rotate around the Z-axis so that the tools mounted on them can work the soil precisely at a depth of 0 to 2 cm. <br/> The rotary grinder was tested, validated and further developed in extensive field trials between 2022 and 2024 together with a straw harrow, a short disc harrow and a spring tine cultivator. The results show that ultra-shallow stubble cultivation can stimulate the germination of volunteer oilseed rape better than cultivation at a depth of 5 cm with the short disc harrow. However, the latter proved to be more effective in stimulating the germination of volunteer cereals and was more effective overall in controlling volunteer oilseed rape and cereals. One advantage of ultra-shallow cultivation is the better maintenance of soil cover with crop residues, which is reduced to a lesser extent compared to the short disc harrow. In addition, the process costs are lower for ultra-shallow cultivation with straw harrow and rotary grinder. However, it was found that the rotary grinder does not cut the entire surface under certain conditions, which is why further technical optimisation is required. <br/> Stubble cultivation harbours numerous conflicting objectives, for example between the effective control of volunteer seeds and plants and protection against erosion. Alternative approaches such as the complete abandonment of stubble cultivation or the use of total herbicides are only suitable to a limited extent. On the other hand, the cultivation of cover crops and the implementation of conservation agriculture are very promising. <br/> Overall, the methods tested proved to be practical and valid. However, there were differences in terms of time, costs and feasibility within the extensive trials.