Spotspraying und Robotics in Zuckerrübe – das zeigen die Feldversuche

Dr. Peter Risser, Südzucker AG, GB Landwirtschaft, Leiter Versuchsgut Kirschgartshausen, berichtet über die seit 2020 laufenden Versuche. Sie vergleichen verschiedene Verfahren der mechanischen und chemischen Unkrautbekämpfung sowie Kombinationen davon. Dabei schnitt der Roboter überraschend gut ab.

Pflanzenschutz: Spotspraying und Robotics in Zuckerrübe – das zeigen die Feldversuche

Abb. 2: Im vergangenen Jahr wurde neben klassischen Spritz- und Hackmethoden auch der Farmdroid in zwei Varianten getestet.

Viele Hersteller setzen mittlerweile auf die Entwicklung autonomer Maschinen unterschiedlicher Art. Der AgBot von AGXEED oder der vollautonome Traktor von John Deere sind zwei Beispiele zur Automatisierung bei der Bodenbearbeitung. Horsch arbeitet an einem großen Säroboter. Andere Konzepte wie der Xaver von Agco setzen auf Schwarmtechnologie. Im Vordergrund steht hierbei unter anderem der Ersatz der knappen menschlichen Arbeitskraft.

Im Bereich Pflanzenschutz liegt der Fokus auf der Steigerung der Präzision und der Reduktion von Pflanzenschutzmitteln. Auch hier steckt großes Potenzial in der Nutzung von moderner Kameratechnik, GPS und künstlicher Intelligenz. Amazone und das joint Venture von Bosch und BASF, One Smart Spray, ermöglichen mit dem SmartSprayer und seiner Unkrauterkennung, 25 x 50 cm große Teilflächen mit Herbiziden zu behandeln. Mit 36 m Arbeitsbreite ist diese Spritze vornehmlich für die Arbeit auf Großflächen ausgelegt. Mit gerade einmal 6 m Arbeitsbreite kommt der ARA von ecorobotix daher, kann aber mit einem 6 x 6 cm Spot sehr präzise das Pflanzenschutzmittel ausbringen. Solche Technologien erzielen abhängig von der Verunkrautung hohe Einsparungen beim chemischen Pflanzenschutz.

Bei der Nutzung moderner Hacktechnik haben sich die Biobetriebe als Pioniere erwiesen. Die kostenintensive Handhacke macht hier nicht nur den Einsatz von Kamera-gesteuerten Anbauhacken sondern auch von GPS- oder Kamera-basierten Robotern attraktiv. Beispiele sind der Farmdroid aus Dänemark, der mit GPS arbeitet oder der farming GT und der BlueBob, die beide mit intelligenten Kamerasystemen Unkräuter und Kulturpflanzen unterscheiden und gezielt hacken.

Feldversuche in Zuckerrübe

Das Südzucker Versuchsgut Kirschgartshausen testet seit mehreren Jahren alternative Unkrautbekämpfungsmethoden in Zuckerrübe. Im vergangenen Jahr wurde neben klassischen Spritz- und Hackmethoden auch der Farmdroid in zwei Varianten getestet (Abb. 2). Der Farmdroid FD20 – bereits seit 2020 auf dem Gut im Einsatz – säte die Zuckerrüben im ersten Versuch, wobei die genaue Position jeder abgelegten Pille gespeichert wurde. Zu späterer Zeit erfolgte die Hacke in und zwischen den Reihen. In einer weiteren Variante kam zusätzlich eine Spotspray-Einrichtung zum Einsatz. So war es möglich, auch den unbearbeiteten Bereich direkt um die Rübe gegen Unkräuter zu behandeln. Der zweite Versuch wurde praxisüblich mit einer Kverneland Geoseed gesät. Hier stellte man der Flächenspritzung die Hacke und Bandspritze beziehungsweise den Striegel und die Hacke gegenüber.

Pflanzenschutz: Spotspraying und Robotics in Zuckerrübe – das zeigen die Feldversuche

Praxisversuch zur Unkrautkontrolle, links Parzelle mit dem Farmdroid insgesamt siebenmal gehackt, rechts unbehandelte Kontrolle. Aussaat war am 14. März 2022, Bestandesdichte über alle Versuchsglieder 108 Tsd. Pflanzen/ha. (Foto vom 17. Mai 2022 nach letzter Behandlung)

Die Varianten wurden in Parzellen von 12 beziehungsweise 18 Reihen Breite und 50 m Länge geprüft. Die Boniturfenster lagen mittig und außerhalb der Fahrspuren in den Parzellen. Ein Fenster war dabei zwei Reihen breit und 9 m lang. Neben der Verunkrautung wurden auch die im Fenster befindlichen Rüben gezählt, um mögliche Pflanzenverluste durch die Maßnahmen zu erfassen. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgte im Rahmen zweier Masterarbeiten durch die Studenten Tobias Füge und Markus Stauder an der Universität Hohenheim.

Der Erfolg einer Unkrautkontrolle hängt nicht zuletzt von der Gleichmäßigkeit des Feldaufgangs ab. Da der Farmdroid auch die Aussaat der Rüben übernimmt, muss er sich bei der Ablage und dem Feldaufgang mit der praxisüblichen Mulchsaattechnik messen. Unter den trockenen Bedingungen 2020 war das eine Herausforderung und die Roboteraussaat erreichte nicht den Feldaufgang der üblichen Saattechnik (Abb. 3). Die Weiterentwicklung der Säeinheit des Roboters hat den Feldaufgang verbessert und so lag er mit mehr als 100.000 Pflanzen/ha im Versuchsjahr 2022 über dem der klassischen Aussaat.

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Abb. 3: Entwicklung der Bestandesdichte nach praxisüblicher Aussaat mit Kverneland geoseed 18-reihig und mit dem Roboter Farmdroid FD 20 6-reihig, Mittelwert n = 3 bzw. 4 Zählstrecken, Kirschgartshausen 2020–2023.

Die Hauptverunkrautung in den Versuchen 2022 war Weißer Gänsefuß, Amaranth, Ausfallraps und Bingelkraut. Die Ergebnisse sind auf Pflanzen pro ha hochgerechnet, um sowohl die Bestandsdichte der Zuckerrüben als auch die Verunkrautung zwischen den Varianten zu vergleichen.

Die Boniturergebnisse zeigen signifikante Unterschiede zwischen den behandelten Varianten und der Kontrolle sowohl im klassisch gesäten Versuch als auch im Versuch mit dem Farmdroid (Abb. 4). Der Unkrautdruck war mit 608.000 beziehungsweise 811.000 Unkräutern pro ha bei der letzten Bonitur sehr hoch. Die Flächenspritzung schnitt mit insgesamt vier Nachauflaufbehandlungen in beiden Versuchen am besten ab und erzielte einen Bekämpfungserfolg von 97 beziehungsweise 99 % bei der Abschlussbonitur. Dies diente als Referenz zur Einschätzung der anderen Varianten. Die Leistung des Roboters fiel in beiden Varianten zufriedenstellend aus. In der rein mechanischen Variante konnte der Farmdroid den Unkrautdruck auf 26.000 Unkräuter pro Hektar reduzieren. In Kombination mit der Spotsprayeinrichtung erreichte der Farmdroid eine Unkrautdichte von 19.000 Pflanzen/ha, was einem Bekämpfungserfolg von 98 % entspricht. Gleichzeitig konnten hier im Vergleich zur Flächenspritzung über 90 % eingesetzter Pflanzenschutzmittel gespart werden.

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Abb. 4: Verunkrautung bei der Abschlussbonitur nach allen durchgeführten Behandlungsterminen, 63 Tage nach der Aussaat, Mittelwert Tsd. Unkräuter pro ha, n = 4; Mittelwerte mit unterschiedlichen Buchstaben sind signifikant verschieden, Tukey-Test α = 0,05.

Im zweiten Versuch zeigten auch die Hacke-Bandspritz-Kombination und die aus Hacke und Striegel Erfolge. Mit 68.000 beziehungsweise 111.000 Pflanzen/ha wurde eine deutliche Reduktion erzielt. Der Bekämpfungserfolg des Farmdroids wurde jedoch nicht erreicht. Dieser konnte mit der Fähigkeit, auch in der Reihe zu hacken, seine Stärken gegenüber den klassischen Scharhacken zeigen. Der Nachteil ist die langsame Arbeitsgeschwindigkeit von circa 1 km/h bei maximal 3 m Arbeitsbreite. Dadurch ist die Flächenleistung pro Roboter auf rund 20 ha pro Kultur und Saison begrenzt. Zudem bedarf auch der autonome Farmdroid einer intensiven Betreuung und Überwachung, um wirkungsvoll zu arbeiten.

Herbizideinsparung in den Versuchen

Praxisvergleich chemisch, mechanisch, autonom – Flächenspritzung, Bandspritzung, Spotspray

Pflanzenschutz: Spotspraying und Robotics in Zuckerrübe – das zeigen die Feldversuche

Zusammenfassung und Ausblick

Die beiden Versuche haben gezeigt, dass das GPS-basierte Hacken in der Reihe möglich ist. Der Roboter erreichte trotz eines kompletten Verzichts auf chemischen Pflanzenschutz einen guten Unkrautbekämpfungserfolg. Der kritische Bereich um die Zuckerrübe ist rein mechanisch, jedoch nur schwer zu bereinigen. In Kombination mit präziser Applikation von Herbiziden lässt sich der Bekämpfungserfolg weiter erhöhen. Mit der rein chemischen Behandlung können diese Systeme mit Blick auf die Flächenleistung und Wirtschaftlichkeit noch nicht konkurrieren. Dennoch sind große Fortschritte über die letzten Jahre erkennbar. Diese Ergebnisse zeigen den aktuellen Stand der Entwicklung. Die Hersteller sind ständig dabei, ihre Geräte weiter zu optimieren und es kommen auch immer neue Geräte auf den Markt. Der Trend zu mehr Automatisierung in der Landwirtschaft ist ungebrochen und wird sich weiter fortsetzen. Auch im Jahr 2023 sind umfassende Versuche zur Unkrautbekämpfung mit den eben beschriebenen und weiteren Systemen geplant. So werden unter anderem der Hackroboter BlueBob von Strube, der Spotsprayer ARA von Ecorobotix und der Farming GT von Farming revolution getestet.

Dr. Peter Risser, Südzucker AG, GB Landwirtschaft, Leiter Versuchsgut Kirschgartshausen,

info @ suedzucker.de

Info-Box

Südzucker in Kirschgartshausen nahe Mannheim ist das Versuchsgut für nachhaltigen und innovativen Zuckerrübenanbau. Der Link hinter dem QR-Code zeigt Bilder und Videos vom Einsatz der Feldroboter in den Versuchen:

https://photos.app.goo.gl/ ELbvePareKkrVKpW6

 


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