Bodenverdichtungen reduzieren mögliche Strategien. Allgemeine Vorbemerkungen. Der Boden hat keine Lobby. Der Boden ist unter Druck

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1 Bodenverdichtungen reduzieren mögliche Strategien Allgemeine Vorbemerkungen Informationstagung 14. und 20. Februar 2013 IP-Ringe Waldhof und Emmental, Andreas Chervet, Fachstelle Bodenschutz des Kantons Bern und Matthias Stettler, Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften Der Boden ist unter Druck Der Boden hat keine Lobby Radlasten bis >10 Tonnen! Strasse: Achslast max. 14 t* (z.t. zusätzl. Stützräder nötig) Uff! Feld: keine Beschränkung keine Stützräder! landwirtschaftliche Erntemaschinen mit Breitreifen gemäss Verordnung über die technischen Anforderungen an Strassenfahrzeuge (VTS)

2 Modellierung der Bodenverdichtung 1. Kontaktdruck an der Bodenoberfläche P i 1. Kontaktdruck an der Bodenoberfläche 2. Druckausbreitung im Boden P i 3. Bodendeformation und Bodenfestigkeit Kontaktdruck an der Bodenoberfläche: Der Kontaktdruck ist abhängig von der Last, der Kontaktfläche, den Fahrwerkseigenschaften (z.b. Reifeninnendruck, Anzahl Stützräder) und den Eigenschaften im Boden sowie an der Bodenoberfläche. Reifen: Kontaktdruck > Reifeninnendruck (Abstützung über Karkasse)! Kontaktdruck an der Bodenoberfläche: Der Kontaktdruck ist nie homogen; der mittlere Kontaktflächendruck (Last / Aufstandsfläche) ist nur eine rechnerische Grösse. Maximaldrücke betragen bis zum doppelten des mittleren Kontaktflächendruckes! Die Kontaktfläche und insbesondere die Druckverteilung bestimmen die Druckausbreitung im Boden.

3 Beispiel: Michelin 650/65R38; Radlast ca. 3.5 t. 0.7 bar Reifendruck modelliert 2. Druckausbreitung im Boden 1.5 bar Reifendruck modelliert Sensoren Quelle: W. Söhne, Grundlagen der Landtechnik, Heft 5/1953, Druckausbreitung im Boden Druckausbreitung im Boden im harten Boden: ν = Bodenfestigkeit im weichen Boden: Kontaktdruck (kpa) Quelle: Thomas Keller (ART) Quelle: W. Söhne, Grundlagen der Landtechnik, Heft 5/1953, 49-63

4 Druckausbreitung im Boden Faustregeln: Reifendruck/Kontaktdruck bestimmt Oberboden. Radlast bestimmt Unterboden. Bodendruck Oberboden (Förderprogramm BE): max. 1.2 bar in 20 cm Tiefe. Bodendruck Unterboden (Schjønning, Dänemark): max. 0.5 bar in 50 cm Tiefe. Schjønning et al., DJF Report Plant Science No. 143, October 2009 Folgerungen Bodendruck: Totalgewicht und Achslast sind keine entscheidenden Grössen - wichtig sind vielmehr: Radlast, Reifeneigenschaften und Bodenzustand 3. Bodenfestigkeit und Bodendeformation elastisch (reversibel) Bodendeformation plastisch (bleibend) = Bodenverdichung

5 Bodendeformation Bodendeformation: Verringerung des Porenvolumens Bodenverdichtung = Erhöhung der Dichte im Boden Damit verbunden ist eine Verringerung des Porenvolumens, d.h.: - eine Abnahme der Luftkapazität und - eine Abnahme des pflanzenverfügbaren Wassers. 250 kpa vor Belastung nach Belastung Bodenfestigkeit Die Bodenfestigkeit ist in erster Linie Abhängig von Bodenfeuchtigkeit (Saugspannung) und Tongehalt. 0 kpa 6 cbar 15 cbar Wie entsteht eine Bodenverdichtung? Druck > Festigkeit bleibende (plastische) Bodendeformation = Verdichtung Druck Festigkeit reversible (elastische) Bodendeformation Von Wibke Markgraf (CAU Kiel) Bodendruck Bodenfestigkeit je trockener ein Boden, desto höher seine Festigkeit

6 Bodendruck unter Landmaschinen Deutz 420 mit 5 m 3 Güllefass Video Resultate von Matthias Stettler (HAFL) durchgeführt am Bodentag Strickhof Doppelrad 2 x Mitas AC /85R42 2 x 1050 kg 1.80 bar Trelleborg TWIN / kg 2.00 bar Deutz 420 mit 5 m 3 Güllefass Case Puma 160 mit 15.5 m 3 Güllefass Bollingdruck (bar) x 1050 kg; 0.8 bar 3500 kg; 2.0 bar 20 cm 40 cm 1 bar = Faustwert Oberboden 0.5 bar = Faustwert Unterboden Michelin XeoBib 600/60R kg 0.40 bar Michelin XeoBib 710/60R kg 0.80 bar Trelleborg TWIN Radial 750/60R kg 1.20 bar Trelleborg TWIN Radial 650/65R kg 1.20 bar

7 Case Puma 160 mit 15.5 m 3 Güllefass Steyr CVT mit 16 m 3 Güllefass und RDS-Anlage Bollingdruck (bar) kg; 0.4 bar 3700 kg; 0.8 bar 750/60R kg; 1.2 bar 650/65R kg; 1.2 bar 1 bar = Faustwert Oberboden 20 cm 40 cm 0.5 bar = Faustwert Unterboden Vredestein Traxion+ 600/65R kg 1.00 bar Vredestein Traxion+ 710/70R kg 1.20 bar 2 x Michelin CargoXbib 750/60R x 5500 kg 2.00 bar 0.80 bar Steyr CVT mit 16 m 3 Güllefass und RDS- Anlage Strassendruck (2.0 bar) Steyr CVT mit 16 m 3 Güllefass und RDS- Anlage Felddruck (0.8 bar) Bollingdruck (bar) kg; 1.0 bar 4200 kg; 1.2 bar 5500 kg; 2.0 bar 5500 kg; 2.0 bar 20 cm 40 cm 1 bar = Faustwert Oberboden 0.5 bar = Faustwert Unterboden Bollingdruck (bar) kg; 1.0 bar 4200 kg; 1.2 bar 5500 kg; 0.8 bar 5500 kg; 0.8 bar 20 cm 40 cm 1 bar = Faustwert Oberboden 0.5 bar = Faustwert Unterboden

8 Fendt mit Pöttinger Ladewagen 45 m 3 und Kurmann 8-Rad-Fahrwerk 8 x Continental Multi-Service 505/50R17 Einzelradlast ca kg 2.50 bar Quelle: kurmann-technik.ch Bollingdruck (bar) Traktor und Ladewagen 45 m 3 mit Kurmann 8-Rad-Fahrwerk je ca kg; 2.50 bar 20 cm 40 cm 1 bar = Faustwert Oberboden 0.5 bar = Faustwert Druck im Unterboden Claas Lexion 560 Mähdrescher mit Terra-Trac-Raupenfahrwerk Claas Lexion 560 mit Raupenfahrwerk Claas Terra-Trac (1. Generation); ca kg Last pro Raupe Continental SVT 500/85R kg; 2.0 bar Bollingdruck (bar) ca kg ca kg; ca. 2.0 bar 20 cm 40 cm 1 bar = Faustwert Oberboden 0.5 bar = Faustwert Unterboden

9 Horizontalpenetrometer Ertrag und mechanischer Widerstand Messungen des mechanischen Widerstandes im Feld während des Fahrens durchgeführt von der Agroscope in Reckenholz hoher Ertrag = geringer Widerstand Lösungsansatz Vollzugshilfe Umweltschutz in der Landwirtschaft; Teil Bodenverdichtung

10 Lösungsansatz Vollzugshilfe = Lösungsansatz Bodenschutz beim Bauen Lösungsansätze im Vergleich: Bodenkennwert Bauwirtschaft Landwirtschaft Schweizer Norm Erdbau VSS Vollzugshilfe Saugspannung Vorbelastung nach SchjØnning abgeändert (Aarhus University, Dänemark) Quelle: FSKB, ABC für Erdarbeiten Vorbelastung = f (Saugspannung, Tongehalt) nass trocken Tongehalt nimmt zu Vorbelastung nimmt zu nach SchjØnning abgeändert (Aarhus University, Dänemark) elastisch (reversibel) Bodendeformation plastisch (bleibend) = Bodenverdichung

11 Lösungsansätze im Vergleich: Maschinenkennwerte Bauwirtschaft (Raupen) Landwirtschaft (Reifen) Bodendruck = f (Radlast, Reifendruck) Mittlerer Kontaktdruck und Gesamtgewicht Radlast und Reifendruck nach SchjØnning abgeändert (Aarhus University, Dänemark) Reifendruck nimmt zu Radlast nimmt zu nach SchjØnning abgeändert (Aarhus University, Dänemark) Verfügbares Instrument Terranimo light und expert (Webapplikationen) Empfehlungen

12 Erhöhung der Tragfähigkeit + natürliche Faktoren beschränkt beeinflussbar anbautechnische Faktoren stark beeinflussbar Faktoren zur Beeinflussung der Entscheidungsfindung vor Neu- und Ersatzinvestitionen Verdichtungsrisiko reduzieren durch: Bodenart: empfindlichste Standorte sind kalkarme Tonböden mit tiefem Humusgehalt - Humusgehalt erhöhen mit Ernterückständen und organischen Düngern - bei ph-werten < 6.5 Erhaltungskalkung durchführen - auf Tonböden evtl. die Kulturenwahl anpassen Bodenwasser: Achtung bei hoher Bodenfeuchtigkeit und nicht gefrorenem Boden - Feldarbeiten [Hofdüngeraustrag, Zuckerrübenernte, etc.] der Witterung entsprechend optimieren [Tensiometermessnetze der Kantone] - in niederschlagsreichen Gebieten evtl. Kulturenwahl anpassen Pflanzenwurzeln: intensiv durchwurzelte Böden [z.b. Naturwiesen] sind tragfähig - nur On Land-Befahrungen anstreben - Methode Immergrün [AGFF-Merkblatt Nr. 9] Bodenstruktur: reduzierte Bodenbearbeitungsintensitäten und -tiefen stabilisieren Ackerböden - Direkt-, Streifen-, Mulchsaaten und gezogene Geräte bei Saatbettbereitung Betriebswirtschaftliches landtechnisches klimatisches Spannungsfeld: Vergleich von Neu-/Ersatzinvestition vs. Lohnunternehmung unter Berücksichtigung des Einsatzgewichtes, der Flächenleistung [Arbeitsbreite] und der verfügbaren Feldarbeitstage [Klima] - Anwendung Terranimo: Prüfen aller Produkte/Angebote [inkl. der Bereifung] und deren Auswirkung auf die Bodenbelastungen Verfügbares Instrument Terranimo light und expert (Webapplikationen) Minimierung der Bodenbelastung Kontaktfläche maximieren Faktoren zur Schadensbegrenzung kurz vor/während einem Feldeinsatz Fahrstrecke minimieren Ziel: maximale Bodenschonung Radlast minimieren Bodenwasser/ Witterung berücksichtigen Bodenschonende Fahrwerke: 1. Luft raus! Reifendruck im Feld max. 1 bar 2. Last auf möglichst viele Räder verteilen (Doppelräder, Tandem-, Tridemachsen), Radlasten > 5 (6) t vermeiden 3. Technische Möglichkeiten grossvolumiger Reifen nutzen. 4. Reifentyp beachten. Empfehlung: DLG-Merkblatt 344

13 Michelin XeoBib 710/60R42: bei 2800 kg Radlast 0.4 bar empfohlener Reifendruck Befahrung und Spuranteile im Feld minimieren: 1. Bunkerkapazität und Abladestellen aufeinander abstimmen. 2. Trennung von Transport und Feldarbeit: z.b. bei der Gülleausbringung. Empfehlung: DLG-Merkblatt 344 Wir wissen mehr über die Bewegung der Himmelskörper als über den Boden unter unseren Füssen. Leonardo da Vinci Danke für die Einladung und das Zuhören!