TY  - THES
T1  - Entwicklung einer selektiv arbeitenden Reihenhackmaschine mit elektrisch angetriebenem Werkzeug zur Unkrautregulierung im ökologischen Zuckerrübenanbau
A1  - Bucher,Ulrich Paul
Y1  - 2018/03/14
N2  - Nach wie vor stellt die Unkrautregulierung innerhalb der Kulturreihe im ökologischen Zuckerrübenanbau eine große Herausforderung für die Landwirte dar. Da die Zuckerrübe während ihrer Jugendentwicklung sehr anfällig gegenüber Konkurrenz von Unkräutern ist, muss bis zum Reihenschluss darauf geachtet werden, dass sie möglichst unkrautfrei gehalten wird. Für den Zwischenreihenbereich ist ausreichend mechanische Hacktechnik verfügbar. Für die Regulierung innerhalb der Reihe bleibt, mit Ausnahme einiger nicht selektiv arbeitender Reihenhacktechnik, oftmals nur die Handhacke übrig. Deren Einsatz kann je nach Unkrautbesatz des Feldes in einem Bereich von 60 bis 340 AKh/ha schwanken. 
Um den ökologischen Zuckerrübenanbau zu unterstützen, wurde ab 2009 an der Universität Hohenheim gemeinsam mit dem Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württemberg, dem Verband Baden-Württembergischer Zuckerrübenanbauer und der Firma Schmotzer, Bad Windsheim, ein Projekt zur Entwicklung einer selektiv arbeitenden Reihenhackmaschine durchgeführt. 
Als Grundlage für das Projekt diente ein aus einem vorherigen Projekt stammender, einreihiger Hackmaschinen-Prototyp. Dieser verfügte bereits über einen Bildverarbeitungsalgorithmus für die Selektierung und Positionierung von Zuckerrüben. Zudem waren zwei Werkzeugformen für die Unkrautkontrolle innerhalb einer Zuckerrübenreihe vorhanden. Angesteuert wurden diese Hackwerkzeuge über einen Hydraulikmotor, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit sowie der Bildverarbeitung über ein PWM-Magnetventil geregelt wurde.
Zu Beginn des weiterführenden Projekts wurden zunächst Feldversuche mit den beiden vorhandenen sowie einer neu konstruierten Hackwerkzeugvariante durchgeführt. Hierbei wurde die Arbeitsgüte der drei Werkzeuge miteinander verglichen. Es wurde unter anderem die Größe der bearbeiteten und unbearbeiteten Fläche innerhalb einer simulierten Zuckerrübenreihe untersucht. Darüber hinaus wurden Arbeitsweise und Verstopfungsanfälligkeit beim Auftreten größerer Unkräuter bewertet. Parallel zu den Freilandversuchen wurde aufgrund auftretender Probleme der Regeldynamik des hydraulischen Antriebs gemeinsam mit der Firma Jetter AG, Ludwigsburg, ein mobiler elektrischer Hochvoltantrieb konzipiert. In der darauffolgenden Vegetationsperiode erfolgten mit dem erweiterten Prototyp auf zwei Versuchsstandorten in Hohenheim Freilandversuche unter Praxisbedingungen. Dabei wurde die Reihenhackmaschine mit unterschiedlichen Verfahren wie beispielsweise der Handhacke und einer Standardhackmaschine für den Zwischenreihenbereich kombiniert beziehungsweise mit dem Regulierungserfolg einer konventionell chemischen Unkrautkontrolle verglichen. Im Anschluss an die ersten Praxisversuche und anhand der damit gewonnenen Erkenntnisse fanden eine weitere Überarbeitung sowie ein zweireihiger Ausbau der Reihenhackmaschine statt. Mit der zweireihigen Maschine wurden die Freilandversuche in derselben Versuchsanordnung wie im Vorjahr und ebenfalls an zwei Standorten wiederholt.
Nach zweijähriger Testphase ist festzuhalten, dass sich durch den Einsatz einer selektiv arbeitenden Reihenhackmaschine eine Verringerung des Handarbeitsaufwands, in Abhängigkeit von der Verunkrautung, von bis zu über 40 % erzielen lässt. Die manuelle Unkrautkontrolle ist nach wie vor für die Dezimierung der Unkräuter im unmittelbaren Radius um die Zuckerrübenpflanzen herum unerlässlich. Diese können sich bei nicht Entfernen negativ auf den Ertrag auswirken.
Des Weiteren entsteht durch den Einsatz der Reihenhackmaschine ein nicht zu vermeidender Kulturpflanzenverlust. Bis zu einem gewissen Maß wirkt dieser sich jedoch weder auf die technische Qualität noch auf den Masseertrag der Zuckerrüben aus. Dahingegen kann eine einsetzende Spätverunkrautung nach Reihenschluss deutliche Ertragseinbußen verursachen. 
Abschließend ist zu erwähnen, dass die Bildverarbeitung unter schwierigen Bedingungen mit bis zu 400 Unkräutern/m² an ihre Grenzen stößt. Zudem bedarf der Bildverarbeitungsalgorithmus weiterer Optimierung. Dahingegen erfüllen der mobile, elektrische Hochvoltantrieb sowie das Hackwerkzeug durch seine kontinuierliche Bewegungsform die Anforderungen.
Zukünftige Entwicklungen sollten ihren Fokus auf die weitere Verbesserung und Optimierung der Pflanzenerkennung und somit der Unterscheidung von Kultur- und Unkrautpflanze sowie deren Positionierung im Vorfeld der Hackmaschine legen. Durch einen schnelleren und präziseren Bildverarbeitungsprozess könnte die Arbeitsgeschwindigkeit auf jenseits der 3,6 km/h gesteigert und zudem die Beschädigung oder gar der Verlust von Zuckerrübenpflanzen verhindert beziehungsweise minimiert werden.
KW  - Landtechnik
KW  - Hackmaschine
KW  - Zuckerrübe
CY  - Hohenheim
PB  - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
AD  - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart
UR  - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2018/1461
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