Damit der Boden nicht unter die Räder kommt Ansätze aus Sicht der Agrartechnik

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1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Damit der Boden nicht unter die Räder kommt Ansätze aus Sicht der Agrartechnik Dr. Markus Demmel, Hans Kirchmeier Institut für Landtechnik und Tierhaltung Robert Brandhuber Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

2 Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

3 Herausforderung Boden ist Pflanzenstandort und Fahrbahn Boden als Pflanzenstandort Boden als Fahrbahn? Ertragspotenzial ausschöpfen Steigerung des Infiltrations- und Wasserspeichervermögens Schlagkraft erhöhen Kosten senken Zunahme von Maschinenleistung und Fahrzeuggewicht Bodenschonender Landmaschineneinsatz -3

4 Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze: 1. Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF) 2. Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter) 3. Bodenschonender Einsatz leistungsfähiger (großer) Technik Bodenschonender Landmaschineneinsatz -4

5 Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze: 1. Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF) 2. Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter) 3. Bodenschonender Einsatz leistungsfähiger (großer) Technik Quelle: Lemken Bodenschonender Landmaschineneinsatz -5

6 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1)Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2)Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3)Reifeninnendruck anpassen! 4)Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5)Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

7 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1)Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

8 Tragfähigkeit der Böden verbessern Geringe...hohe Tragfähigkeit Quelle: Brunotte Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

9 Tragfähigkeit der Böden verbessern (1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! Bodenbearbeitungsverfahren mit reduzierter Häufigkeit, Intensität und Eingriffstiefe stärken die Tragkraft des Bodens. Bei reduzierter Eingriffstiefe ist darauf zu achten, dass es durch hohe Bodendrücke nicht zu "verlassenen Krumen" kommt. Generell ist auf eine ausreichende Kalkversorgung der Böden zu achten. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

10 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2)Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

11 Geringe Bodentragfähigkeit im Frühjahr Bodenschonender Landmaschineneinsatz -11

12 Geringe Bodentragfähigkeit im Herbst Bodenschonender Landmaschineneinsatz -12

13 Befahren zu feuchter Böden vermeiden (2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! Der wichtigste Grundsatz zum Schutz des Bodengefüges lautet: Keine Fahrten auf sehr feuchtem Boden! Dazu muss die vorgesehene Kapazitätsauslastung einer Landmaschine Arbeitspausen bei extremer Witterung erlauben. Erhebungen haben gezeigt, dass in einem durchschnittlichen Herbst an nur etwa der Hälfte der verfügbaren Tage eine ausreichend niedrige Bodenfeuchte vorhanden ist. Im Frühjahr ist der Boden wegen der gespeicherten Winterfeuchte trotz abgetrockneter Bodenoberfläche häufig sehr druckempfindlich. KTBL kalkuliert derzeit die verfügbaren Feldarbeitstage in Abhängigkeit von Boden-Klimaräumen und Bodenbelastung neu! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

14 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3)Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

15 Reifeninnendruck anpassen (3) Reifeninnendruck anpassen! Feldfahrten mit hohem Reifeninnendruck belasten den Boden unnötig. Geringere Traktion und höherer Rollwiderstand durch Spuren kosten zusätzlichen Kraftstoff. Der für die jeweilige Last und Fahrgeschwindigkeit zugelassene Reifeninnendruck ist abhängig von Reifenbauart, Reifentyp und Reifendimension und ist der Betriebsanleitung des Reifenherstellers zu entnehmen. Der minimale Reifeninnendruck muss einsatz- und situationsbedingt eingestellt werden! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

16 Technische Zusammenhänge Reifen - Boden Geschwindigkeit Reifengröße Radlast Bauart Reifeninnendruck Kontaktflächendruck (Radlast + Aufstandsfläche) Bodendruck Tiefenwirkung Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

17 Versuch: Reifeninnendruck Feld und Straße 650/65 R38 Radlast 4 t 0 cm ,5 bar < 0,2 bar 1,1 bar 0,25 bar Reifeninnendruck 0,8 bar Feld 1,6 bar Straße Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-17

18 Neue Bauarten von Radialreifen Weiterentwickelte Radialreifen unterschiedlicher Hersteller IF (Increased Flexion) bzw. VF (Very High Flexion) Radialreifen neue Niederquerschnitts Radialreifen Konstant niedrige Luftdrücke - unabhängig von der Geschwindigkeit! Quelle: Michelin Produktinfo Bodenschonender Landmaschineneinsatz -18

19 Reifendruckverstellanlagen Quelle: Volk Schnell-Verstell-Set (Kosten 200 ) Traktor Hinterachse (Kosten ) Reifenfüllset mit Schnellfüllventilen Reifendruckverstellanlage am Tandemachs- Güllefass (Kosten Zweileitersystem, Luftführung durch Achse, ) Quelle: PTG Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

20 Reifendruckverstellanlagen Reifenfüllset mit Schnellfüllventilen Quelle: AGCO Fendt Listenpreis Fendt VarioGrip 800er und 900er Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

21 Bodenbelastung Biomassetransporte Silomaisernte: Feldhäcksler + Häckselwagen zum Silo Konkurrierende Anforderungen Feldfahrt Straßenfahrt Optimum für beide Situationen nicht erreichbar! Bildquelle: J. Brunotte, Thünen-Institut Braunschweig Bodenschonender Landmaschineneinsatz -21

22 Bodenbelastung Biomassetransporte Silomaisernte: Feldhäcksler + Überladewagen + LKW Nur die konsequente Trennung ermöglicht eine Optimierung von Feld- und Straßentransport! Bildquelle: Vicon Bodenschonender Landmaschineneinsatz -22

23 Reifeninnendruck anpassen! In der VDI-Richtlinie 6101 Maschineneinsatz unter Berücksichtigung der Befahrbarkeit landwirtschaftlich genutzter Böden sind Richtwerte für den maximalen Reifeninnendruck bei Feldfahrten angegeben und allgemein anerkannt. Folgende Reifeninnendrücke sollten nicht überschritten werden: 1 bar auf gelockertem oder feuchtem Acker 2 bar auf abgesetztem oder trockenem Boden Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

24 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4)Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

25 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen (4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! Müssen sehr hohe Gesamtlasten abgestützt werden, sollten bevorzugt Fahrwerke eingesetzt werden, die sehr große Aufstandsflächen ermöglichen: Bandlaufwerke (für Erntemaschinen und sehr große Schlepper) Zwillingsräder (für Schlepper und Erntemaschinen) Fahrwerke mit zusätzlichen Achsen (für Transportfahrzeuge, Güllefässer, Ernte-/Ladewagen und Rübenroder) Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

26 Gummiraupenlaufwerke bei Erntemaschinen Rechnerischer Kontaktflächendruck 0,7 bar (Last/Band 10 t, 2 x Band 0,63 x 2,2 m) Quelle: Claas Rechnerischer Kontaktflächendruck 0,8 bar (Last/Band 16 t, 2 x Band 0,89 x 2,2 m) Quelle: Bauer, R. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

27 Bodendruckmessung Bandlaufwerk ( Systemversuch ) Ermittlung der Bodenbelastung durch Schlauchdrucksondenmessungen am Bandlaufwerk 2000 x 890 mm, Bandlast 113 kn, Aufstandsfläche cm², mittlerer Kontaktflächendruck 62 kpa, Messungen in 20, 30, 40 und 50 cm Tiefe, 4-fach wiederholt nach Geischeder 2011 Bodenschonender Landmaschineneinsatz Brandhuber-IAB 1a- -27

28 Bodendruckmessung großes Rad ( Systemversuch ) Ermittlung der Bodenbelastung durch Schlauchdrucksondenmessungen am fach Überrollung, Radialreifen 1050/50 R32, Radlast 51,5 kn, Aufstandsfläche cm², mittlerer Kontaktflächendruck 69 kpa, Messungen in 20, 30, 40 und 50 cm Tiefe, 4-fach wiederh. nach Geischeder 2011 Bodenschonender Landmaschineneinsatz Brandhuber-IAB 1a- -28

29 Optimierung des Systems Reifen Boden: Radlastreduzierung durch zusätzliche Achsen / Räder (aufgesattelte bzw. angehängte Geräte) Quelle: Lemken Quelle: Rauch, Amazone Quelle: Horsch Bodenschonender Landmaschineneinsatz -29

30 Optimierung des Systems Reifen Boden: Mehrfachüberrollung Bodensetzung in 40 cm Tiefe nach 4-facher Überrollung mit unterschiedlichem Reifeninnendruck, Radlast 4 t (NOLTING et al. 2006) Gute fachliche Praxis aid infodienst 2013 Bodenschonender Landmaschineneinsatz -30

31 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5)Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

32 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen (5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Die Tiefenwirkung der Bodenbeanspruchung nimmt mit steigender Radlast zu. Bei optimaler Bereifung ist ein Fahrzeug mit niedrigerer Radlast die bodenschonendere Alternative. Mehrjährige Untersuchungen auf abgesetztem Boden zur Ernte belegen ein erhöhtes Risiko von Unterbodenverdichtung bei Radfahrwerken auch bei optimaler Bereifung, wenn eine Radlast von 10 t überschritten wird. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

33 Optimierung des Systems Reifen Boden: Radlastreduzierung Einfluss Maschinenauswahl auf Radlasten FENDT 820 Vario 140 kw (190 PS) 6800 kg Leergewicht (100 %) 5700 kg Nutzlast (hier: 4550 kg) kg Ges.Gew. (hier: kg) 4540 kg kg 540/65 R /65 R 42 v 50km/h 1,2 bar + 1,1 bar v 10km/h 0,6 bar + 0,6 bar FENDT 922 Vario 140 kw (190 PS) kg Leergewicht (148 %) 5920 kg Nutzlast (hier: 4550 kg) kg Ges.Gew. (hier:14530 kg) 5810 kg kg 540/65 R /65 R 42 v 50km/h 1,5 bar + 1,6 bar v 10km/h 1,0 bar + 1,1 bar Quelle: Fendt Prospekte Michelin Betriebsanleitung Landwirtschaftsreifen 2007 Bodenschonender Landmaschineneinsatz -33

34 Radlasten bei der Gülleausbringung Gülle-Selbstfahrer Gülle Verschlauchung Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-34

35 Alternative Gülleverschlauchung Gülleverschlauchung mit Gewebeschlauch ( klassisch ) und formstabilem PE-Rohr ( neu ) Quellen: VAKUTEC, Strehle Bodenschonender Landmaschineneinsatz -35

36 Leichtbau in der Landwirtschaft? (vergl. Luftfahrt) Bisher nur in Ansätzen realisiert, z.b. Getreideschneidwerk Biso Schrattenegger Ultralight 800 (Aluminium, Stahl, Kunststoff) Bodenschonender Landmaschineneinsatz -36

37 Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1)Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2)Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3)Reifeninnendruck anpassen! 4)Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5)Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /

38 Arbeits- und Entscheidungshilfen Bodenschonender Landmaschineneinsatz -38

39 Arbeits- und Entscheidungshilfen Bodenschonender Landmaschineneinsatz -39

40 Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze: 1. Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik 2. Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter) 3. Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF) Bodenschonender Landmaschineneinsatz -40

41 Autonome Maschinen Reisanbau Japan 2000 Bodenschonender Landmaschineneinsatz -41

42 Autonome Maschinen Deutschland 2011 Elektronische Deichsel. Ein mit automatischem Lenksystem und Kommunikationssystem ausgerüsteter Traktor folgt einem bemannten Leitfahrzeug. Bildquellen: AGCO Fendt, MOBIMA Bodenschonender Landmaschineneinsatz -42

43 Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze: 1. Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik 2. Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter) 3. Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (CTF) Bodenschonender Landmaschineneinsatz -43

44 Defizite - Was ist zu tun? 1. Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik Aufklärung, Ausbildung, Weiterbildung - Zusammenhänge Bodenbelastung und Möglichkeiten der Bodenschonung (Feststellung bei Vorträgen: nur 10% mit Reifendrucklisten). Reifendrucklisten und Anleitung zur richtigen Anpassung des Reifeninnendruckes als Bestandteil der Betriebsanleitung. Selbstbeschränkung Vorteile bodenschonende Laufwerke nicht durch zusätzliches Maschinengewicht zunichte machen. Mehr Forschung und Entwicklung in Richtung Leichtbau von Landmaschinen (Wissenschaft, Industrie). Bodenschonender Landmaschineneinsatz -44

45 Defizite - Was ist zu tun? 2. Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter) Bei der Entwicklung neuer autonomer Fahrzeugkonzepte die Anforderungen des Bodenschutzes gleichwertig berücksichtigen. Sicherheitsproblematik noch nicht gelöst (nicht abgeschlossene Bereiche). 3. Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (CTF) Effekte von Regelfahrspurverfahren Controlled Traffic Farming (CTF) unter lokalen Bedingungen bei allen wichtigen Feldkulturen und Grünland untersuchen (bisher nur Weizen und Mais). Hindernisse bei der Umsetzung in Westeuropa sind vorhanden (identische Arbeitsbreiten und gleiche Spurweiten). Bodenschonender Landmaschineneinsatz -45

46 Danke! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /