FORSCHUNGSBERICHT AGRARTECHNIK des Fachausschusses Forschung und Lehre der Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik im VDI (VDI-MEG)

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1 FORSCHUNGSBERICHT AGRARTECHNIK des Fchusschusses Forschung und Lehre der Mx-Eyth-Gesellschft Agrrtechnik im VDI (VDI-MEG) 513 Mrtin Holpp Untersuchungen zu Controlled Trffic Frming und stellitenbsierten Lenksystemen Disserttion Witzenhusen 212

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3 Universität Kssel / Witzenhusen Fchbereich Ökologische Agrrwissenschften Fchgebiet Agrrtechnik Prof. Dr. sc. gr. Oliver Hensel Untersuchungen zu Controlled Trffic Frming und stellitenbsierten Lenksystemen Disserttion zur Erlngung des kdemischen Grdes Doktor der Agrrwissenschften (Dr. gr.) von Dipl.-Ing. (FH) Mrtin Holpp us Rottweil 212

4 Die vorliegende Arbeit wurde vom Fchbereich für Ökologische Agrrwissenschften der Universität Kssel ls Disserttion zur Erlngung des Grdes eines Doktors der Agrrwissenschften ngenommen. Tg der mündlichen Prüfung: Huptberichter: Mitberichter: Prof. Dr. sc. gr. Oliver Hensel Dr. sc. ETH Thoms Anken Mündliche Prüfung: Prof. Dr. sc. gr. Oliver Hensel Dr. sc. ETH Thoms Anken Prof. Dr. Jürgen Heß Prof. Dr. Stephn Peth Alle Rechte vorbehlten. Die Verwendung von Texten und Bildern, uch uszugsweise, ist ohne Zustimmung des Autors urheberrechtswidrig und strfbr. Ds gilt insbesondere für Vervielfältigung, Übersetzung, Mikroverfilmung sowie die Speicherung und Verrbeitung in elektronischen Systemen. 212 Im Selbstverlg: Mrtin Holpp Bezugsquellen: Forschungsnstlt Agroscope Bibliothek Tänikon 1 CH Ettenhusen Universität Kssel Fchbereich Ökologische Agrrwissenschften Fchgebiet Agrrtechnik Nordbhnhofstr. 1 DE Witzenhusen

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7 Vorwort Die vorliegende Arbeit entstnd während meiner Tätigkeit ls wissenschftlicher Mitrbeiter im Forschungsbereich Agrrökonomie und Agrrtechnik n der Eidgenössischen Forschungsnstlt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART. Mein Dnk gilt meinen Betreuern Oliver Hensel und Thoms Anken für die optimlen Promotions- und Arbeitsbedingungen sowie guten Rt zur rechten Zeit. Jn Rek, Viktor Stdelmnn, Hnsruedi Oberholzer, René Reiser, Urs Zihlmnn, Peter Weisskopf, Mrlies Sommer, Andre Bonvicini und Susnne Müller von der Forschungsgruppe Bodenfruchtbrkeit und Bodenschutz sowie Peter Schwb von der Ntionlen Bodenbeobchtung für ihren enggierten und rbeitsintensiven Einstz in der Erhebung und Aufrbeitung bodenphysiklischer und -biologischer Prmeter. unseren Versuchstechnikern Jkob Heusser, Isidor Schiess und Mtthis Htt sowie Andres Rohner vom Technischen Dienst für die ttkräftige und immer mitdenkende Unterstützung in der Durchführung des Feldversuches. August Sidler, Christin Schenk, Mrc Wiemnn und Stefn Mthis vom Versuchsbetrieb für die zuverlässige Durchführung der lndwirtschftlichen Arbeiten im Feldversuch. Silvio Schöneberger, Thoms Hämmerli und Hnsruedi Ott von der Werksttt für ihre Unterstützung in mechnischen und holztechnischen Belngen. Bet Kürsteiner und Hubert Bollhlder von der Messtechnik für ihren Elektroniksupport. Miln Kroulik und Zdenek Kviz n der Uni Prg für die Durchführung der Lenksystemmessungen unter erschwerten Bedingungen. Monik Suter us meiner Forschungsgruppe Agrrtechnische Systeme für die ufwändige Dtenufrbeitung der Ernten und der Lenksystemmessungen. llen weiteren ARTisten, die zum Erfolg dieser Arbeit beigetrgen hben. meinem Arbeitgeber für die Möglichkeit, die Disserttion berufsbegleitend zu erstellen. Peter Burgsmüller für ds Lektort. und ntürlich meiner Prtnerin Nike Burgsmüller für ihre Motivtion und Ermutigung vor llem während des Schreibens der Arbeit. Ein herzliches Merci Euch llen!

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9 Kurzfssung Diese Arbeit behndelt Controlled Trffic Frming (CTF) Anbusysteme, bei denen für lle Arbeitsgänge stellitengesteuert immer dieselben Fhrspuren benutzt werden. Lässt sich mit CTF die Belstung des Bodens verringern und die Effizienz von Direktst- Anbusystemen steigern? Neben gronomischen und bodenphysiklischen Prmetern wurden Auswirkungen von Lenksystemen und Umsetzungsmöglichkeiten von CTF in die Prxis untersucht. Die Anlyse einer CTF-Umsetzung unter europäischen Bedingungen mit der Verwendung von Stndrdmschinen zeigte, dss sich CTF-Anbusysteme mit den heute zur Verfügung stehenden Mschinen für Duergrünlnd, Mähdruschfrüchte und Mis uf kleiner und grösser strukturierten Flächen reltiv einfch mechnisieren lssen. Bei Zuckerrüben und Krtoffeln können Kompromisse notwendig sein. Generell erfordern CTF- Anbusysteme eine sorgfältige Plnung und Umsetzung in die Prxis. Im dreijährigen Feldversuch (Winterweizen, Wintergerste, Kunstwiese mit Kleegrsmischung) uf einem Lehmboden wurde CTF-Direktst mit konventionell zufällig befhrenen Direktst- und Pflugverfhren verglichen. Unter CTF zeigte sich eine Differenzierung der nicht, gering und intensiv befhrenen Vrinten. Auf dem vorliegenden kompkten Boden mit 115 mm Jhresniederschlg wren die Unterschiede zwischen den nicht befhrenen Flächen und den mit niedrigem Kontktflächendruck befhrenen Flächen eher gering. In den nicht befhrenen Flächen entwickelten Eindringwiderstnd und Kohlendioxidgehlt der Bodenluft nch drei Jhren signifiknt bessere Werte. Bodendichte und Porosität zeigten hingegen keinen eindeutig interpretierbren Trend. Aufgrund teils suboptimler Feldufgänge liess sich keine generelle gronomische Tendenz bleiten. Die intensive Befhrung der Pflegefhrgssen zeigte llerdings klr negtive bodenkundliche und plnzenbuliche Auswirkungen. Es bietet sich dher n, vor llem für Pflegerbeiten permnent dieselben Fhrspuren zu nutzen. In der Untersuchung zu den Auswirkungen von Lenksystemen zeigten sich signifiknte Vorteile von Lenksystemen in einer Verminderung der Fhrerbelstung und einer höheren Lenkgenuigkeit vor llem bei grossen Arbeitsbreiten ohne Spurnreisser. Die meisten nderen Messprmeter wren mit Lenksystem leicht vorteilhfter ls ohne, unterschieden sich ber nicht signifiknt voneinnder. Fhrer und nturräumliche Gegebenheiten wie die Schlgform htten einen wesentlich grösseren Einfluss. Gesmthft betrchtet erweitert CTF in Kombintion mit weiteren Bodenschutzmssnhmen die Möglichkeiten, Bodenverdichtungen zu vermeiden, den Bedrf n energieintensiver Bodenlockerung zu reduzieren und die Entwicklung einer stbileren Bodenstruktur mit höherer Trgfähigkeit zu fördern. Zusmmen mit einer n Kultur und Anbusystem ngepssten Stbettbereitung und den in gerden Reihen einfcher durchführbren mechnischen Pflegemssnhmen ergeben sich gute Vorussetzungen für die Gestltung gronomisch leistungsfähiger und ökologisch nchhltiger Anbusysteme.

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11 Abstrct This thesis dels with Controlled Trffic Frming (CTF) cropping systems bsed on permnent, stellite-guided trmlines for ll frming opertions. Cn CTF reduce soil stress nd improve the efficiency of direct drilling cropping systems? Besides gronomic nd soil physicl prmeters, the effects of guidnce systems nd possibilities of implementing CTF in prctice were exmined. Anlysis of CTF implementtion under Europen conditions with the use of stndrd mchinery show tht it is possible to mechnise CTF cropping systems for permnent grsslnd, combinble crops nd mize with currently vilble mchinery nd with reltive ese on both smller nd lrger fields. With sugr beet nd pottoes, trde-offs my be necessry. In generl, CTF cropping systems require creful plnning nd implementtion in prctice. In three-yer field tril (winter whet, winter brley, temporry ley with clover-grss mixture) on lomy soil, CTF direct drilling ws compred with conventionl rndomly trfficked direct-drilling nd ploughing cropping systems. CTF ws shown to differentite into non-, medium nd intensively trfficked vrints. On the vilble compct soil with n nnul precipittion of 115mm, the differences between non-trfficked surfces nd those trfficked with low contct-surfce pressure were firly slight. After three yers, penetrtion resistnce nd crbon dioxide content in the soil ir exhibited significntly improved vlues, lthough soil density nd porosity did not show clerly interpretble trend. Becuse of suboptiml emergence rtes in some cses, no generl gronomic trends could be deduced. Nevertheless, intensive sprying-nd-spreding trffic on trmlines produced clerly negtive soil physicl nd gronomic effects. It would therefore be pproprite to use permnent trmlines in prticulr for sprying nd spreding opertions. The exmintion of guidnce-system effects reveled significnt dvntges in stress relief for the driver nd higher guidnce ccurcy, especilly when driving with lrge working widths without trck mrkers. Most other mesuring prmeters were slightly more dvntgeous with guidnce systems thn without, but did not differ significntly. The trctor drivers nd properties of the nturl environment such s field shpe hd substntilly higher impct. Overll, CTF in combintion with further soil-protection mesures enhnces the bility to prevent soil compction, reduces the need for energy-intensive soil tillge, nd promotes the development of stble soil structure with higher bering strength. Together with seedbed preprtion dpted to crops nd cropping systems nd with the mechnicl cultivtion opertions tht re more esily performed in stright rows, fvourble conditions rise for the design of gronomiclly more efficient, more ecologiclly sustinble cropping systems.

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13 Inhltsverzeichnis I Inhlt 1 Einleitung Problemstellung Zielsetzung Stnd des Wissens Bodenschutz, Erosion und Bodenverdichtung Bedeutung Bodenschutz Erosionsschutz Entstehung und Auswirkung von Bodenverdichtung Bodenzustnd Belstungsgrenzen Mssnhmen gegen Bodenverdichtung Vorsorgemssnhmen versus Prxisnutzung Controlled Trffic Frming Entwicklung von CTF Agronomische und bodenphysiklische Auswirkungen von CTF CTF in Europ Lenksysteme Entwicklung der Lenksysteme Verfhrenstechnische und rbeitswirtschftliche Auswirkungen Ergonomische Auswirkungen Wirtschftlichkeit CTF-Umsetzung Duergrünlnd Mähdruschkulturen Mis Kunstwiese Rüben/Krtoffeln Plnungshilfen Schlussfolgerung CTF-Feldversuch Mteril und Methoden Stndort Witterung Anlge Feldversuch Fruchtfolge... 37

14 II Inhltsverzeichnis Verfhrenstechnik Auswhl CTF-Spursystem Verwendete Mschinen Kontktflächendruck Befhrungsmuster Prllelfhren Pflegemssnhmen Untersuchungsprmeter Bodendeformtion Penetrometrie Porometrie Sugspnnung Volumetrischer Bodenwssergehlt Bodenluft Bodenbiologische Aktivität Feldufgng Zwischenernte Vegettionsindex Ernte Sptenprobe und Blufärbung Dtenuswertung und sttistische Verfhren Ergebnisse Bodendeformtion Penetrometrie Porometrie Zusmmenhng Bodendeformtion, Penetrometrie und Porometrie Sugspnnung Volumetrischer Bodenwssergehlt Bodenluft Sugspnnung, volumetrischer Wssergehlt und Bodenluft Zusmmenhng Bodenluft, Sugspnnung, volumetrischer Wssergehlt, Penetrometrie und Grobporenvolumen Bodenbiologische Aktivität Feldufgng Zwischenernte Vegettionsindex Ernte Zusmmenhng NDVI und Ernte... 8

15 Inhltsverzeichnis III Zusmmenhng Ernteerträge, Bodenprmeter und Witterungsverluf Sptenprobe und Blufärbung Diskussion Bodendeformtion, Penetrometrie und Porometrie Sugspnnung, volumetrischer Bodenwssergehlt, Bodenluft Bodenbiologische Aktivität Feldufgng, Zwischenernte, Vegettionsindex und Ernte Sptenprobe und Blufärbung Schlussfolgerung Messungen Lenksysteme Mteril und Methoden Versuchssdesign Untersuchungsprmeter Messtechnik Dtennlyse Ergebnisse Fhrgeschwindigkeiten Wendezeiten Lenkgenuigkeit Ausnutzung Geräterbeitsbreite Herzfrequenz Diskussion Fhrgeschwindigkeiten Wendezeiten Lenkgenuigkeit Ausnutzung Geräterbeitsbreite Herzfrequenz Interprettionshinweise Schlussfolgerung Synthese und Ausblick Zusmmenfssung Litertur Anhng Mschinen im CTF-Feldversuch Stgut N min -Beprobung Schlgkrten

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17 1 Einleitung 1 1 Einleitung Die Lndwirtschft steht weltweit vor grossen Herusforderungen. Zum einen prognostiziert die UN einen Zuwchs der Weltbevölkerung von heute 7 Mrd uf über 9 Mrd. im Jhre 25 (UN 21). Nch Untersuchungen der Weltbnk wird dieses Wchstum in Verbindung mit veränderten Ernährungsgewohnheiten wie erhöhtem Fleischkonsum zu einer 5% höheren Nchfrge nch Lebensmitteln führen (Evns 29). Zum nderen wird in Europ und Nordmerik in grossem Flächenumfng der Anbu nchwchsender Rohstoffe gefördert, die in Konkurrenz zum Nhrungsmittelnbu stehen. Die Lndwirtschft ist heute in grösserem Umfng denn je ls Produzent von Food, Feed, Fuel & Fibre (Nhrungsmittel, Futtermittel, Energieträger, Mterilen) gefrgt (ESF/COST 29). Der notwendigen Erhöhung der lndwirtschftlichen Produktion steht gegenüber, dss Erosion und negtive Auswirkungen des Klimwndels wie längere Trockenzeiten und häufigere Strkniederschläge die Ertrgsfähigkeit der Flächen gefährden (Friedrich 27; Fuhrer 28). Zur Bewältigung der Herusforderungen ist die Produktivität lndwirtschftlicher Flächen zu erhlten bzw. zu verbessern. Dher wird seit längerem die Umsetzung eines vorsorgenden Bodenschutzes gefordert und gefördert. In der Europäischen Union ht die Ressource Boden ufgrund ihrer zentrlen Bedeutung heute denselben Stellenwert wie Luft und Wsser (Nievergelt 25). Zum Erhlt und zur Steigerung der Bodenfruchtbrkeit wird neben vielfältigen Fruchtfolgen uf eine verminderte Bodenberbeitungsintensität gesetzt. Den verschiedenen Vrinten ist gemein, dss eine eventuelle Bodenberbeitung mit nichtwendend rbeitenden Geräten wie Grubbern und Scheibeneggen erfolgt und uf den Pflug verzichtet wird. Ddurch werden eine Bodenbedeckung und die ntürliche Bodenschichtung erhlten, ntürliche Regenertionsprozesse werden gefördert. Mit bnehmender Berbeitungstiefe nehmen die Vorteile für die Bodenentwicklung zu. In Kombintion mit einer möglichst durchgehenden, flächendeckenden Begrünung der Flächen ergeben sich ein effizienter Erosionsschutz und gute Vorussetzungen für eine Steigerung der Bodenfruchtbrkeit (Derpsch 21; Friedrich 27; Linke 1998). Aus ökonomischen Gründen und im Sinne einer möglichst effizienten Ressourcenverwendung wird im Ackerbu uch eine Reduktion des Energieeinstzes ngestrebt. Die Umstellung von Pflug hin zur nichtwendenden Bodenberbeitung reduziert den Treibstoffverbruch bereits strk. Je geringer die Arbeitstiefe, desto stärker sinkt der Krftbedrf. Direktstverfhren mit einem uf ds bsolut notwendige Minimum reduzierten Bodeneingriff kommen mit einem Treibstoffverbruch von unter 1l/h us. Beim Pflug sind es etw 3-52l/h und bei nichtwendenden Geräten bhängig von Arbeitstiefe, Bodenrt und Bodenzustnd 15-47l/h (Hörner 21; Schäfer 21). Mit der Abnhme der Berbeitungstiefe und der Anzhl der für die Bestellung erforderlichen Arbeitsgänge sinkt uch der Arbeitszeitbedrf. Im Vergleich zu Pflug und konservierender Bodenberbeitung ist der Zeitbedrf bei Direktst zwischen 4-75% niedriger und führt zu einer entsprechenden Kostensenkung (Linke 1998).

18 2 1 Einleitung Aufgrund der gennnten Vorteile hinsichtlich Bodenfruchtbrkeit, Erosionsschutz, Energie-, Mschinen- und Arbeitskräfteeinstz ht sich die Bewirtschftung ohne Pflug weltweit verbreitet. Die besonders usgeprägten Vorteile der Direktstverfhren werden uf 15 Mio. h vorwiegend in Nord- und Südmerik sowie Austrlien genutzt; in Europ liegt der Anteil lediglich im niedrigen einstelligen Prozentbereich (Chmen 211; Derpsch & Friedrich 29). In den klimtisch gemässigten europäischen Anbugebieten liegt dies neben ckerhygienischen Gründen vor llem uch drn, dss die unter Direktst nicht behobenen Oberbodenverdichtungen sich zumindest in den ersten Jhren der Umstellung von der Keimung bis zum Ertrg negtiv uf die Pflnzenentwicklung uswirken (Chmen 211; Linke 1998). Für die Prxis wiegen diese Nchteile oft schwerer ls die Vorteile und in der Regel werden deshlb meist Anbusysteme mit Bodenberbeitung genutzt (Dölger & Jürgens 29). Die Behebung und Vermeidung der durch die Befhrung von Flächen entstehenden Verdichtungen ist seit lngem Them in der lndwirtschftlichen Forschung. Die Entwicklung von Fhrstrtegien und Einführung von Spursystemen mit konsequenter Trennung von Fhr- und Wchstumsrum geht weit zurück (Tylor 1994), wurde in der Prxis ber nur mit Pflegefhrspuren für Pflnzenschutz und Düngung umgesetzt. Ein Grossteil der Fläche wird heute weiterhin mehr oder wenig zufällig befhren. Die dbei entstehenden Verdichtungen müssen uf ckerbulich genutzten Flächen regelmässig energie- und zeitufwändig wieder beseitigt werden. Auf Duergrünlnd bleiben sie mit den entsprechenden negtiven Auswirkungen uf Bestndeszusmmensetzung und Ertrg erhlten (Würfel et l. 22). Eine komplette Vermeidung der Entstehung von Oberbodenverdichtung könnte Direktstverfhren im Ackerbu und die Bewirtschftung von Duergrünlnd wesentlich robuster und leistungsfähiger mchen (Chmen et l. 1992). Ein Lösungsnstz kommt us Austrlien. Mit der Mrkteinführung stellitenbsierter Lenksysteme für lndwirtschftliche Mschinen in den 199-er Jhren wurden im semiriden Getreidebu und im subtropischen Zuckerrohrnbu unter der Bezeichnung Controlled Trffic Frming (CTF) permnente Fhrgssensysteme für lle Arbeitsgänge eingeführt. Durch die Vermeidung von Oberbodenverdichtungen verbesserten sich Luft- und Wsserführung, die Anbusysteme wurden robuster in Trockenzeiten und bei Strkniederschlägen (Webb & Blckwell 24). In den letzten Jhrzehnten vor llem in Grossbritnnien und den Niederlnden durchgeführte Forschungsrbeiten legen nhe, dss n die hiesigen Rhmenbedingungen ngepsste CTF-Anbusysteme uch unter mitteleuropäischen Bedingungen die Effizienz des Pflnzenbus nchhltig verbessern könnten (Chmen 211; Vermeulen & Korteweg 27). Mit der zunehmenden Verbreitung stellitenbsierter Lenksysteme wäre uch eine Grundvorussetzung für die Einführung von CTF-Anbusystemen in Europ gegeben. Die hohen Initilinvestitionen in Kombintion mit fehlenden Informtionen zum rbeitswirtschftlichen und ergonomischen Nutzen sind für viele Lndwirte ber Hupthindernisgründe für die Anschffung eines Lenksystems (Hörner et l. 29; Prem et l. 24).

19 1 Einleitung Problemstellung Als Entscheidungsgrundlge zur Einführung von CTF-Anbusystemen unter Nutzung von Lenksystemen sind verschiedene Frgen offen: Lssen sich unter europäischen Rhmenbedingungen CTF-Anbusysteme mit Stndrdmschinen implementieren? Welche bodenkundlichen und pflnzenbulichen Auswirkungen sind durch CTF-Anbusysteme unter mitteleuropäischen Anbubedingungen vor llem unter Flächen ohne Bodenberbeitung wie Direktst und Grünlnd zu erwrten? Welche rbeitswirtschftlichen und ergonomischen Auswirkungen können utomtischen Lenksystemen zugeschrieben werden? 1.2 Zielsetzung Die Ziele der Arbeit sind: Der ktuelle Stnd des Wissens bezüglich Bodenschutz und Bodenverdichtung, Controlled Trffic Frming sowie Lenksysteme ist errbeitet (2). Die Möglichkeiten einer CTF-Umsetzung unter europäischen Bedingungen mit der Verwendung von Stndrdmschinen sind drgestellt (3). In einem dreijährigen Exktfeldversuch sind die bodenkundlichen und pflnzenbulichen Auswirkungen einer mit Stndrdmschinen prxisnh relisierten CTF- Bewirtschftung eines Direktststndortes im Vergleich zu Przellen mit konventioneller Befhrung unter llgemeiner Einhltung eines Bodenschutzes nch guter fchlicher Prxis erhoben. Lässt sich durch CTF in Kombintion mit weiteren technischen Vorsorgemöglichkeiten die Leistungsfähigkeit von Anbuverfhren wie Getreide unter Direktst und Kunstwiese (Schweizer Bezeichnung für ein- bis mehrjährigen Ackerfutterbu mit Kleegrsmischungen) verbessern? (4). Mit Prxismessungen sind rbeitswirtschftliche und ergonomische Auswirkungen von Lenksystemen untersucht. Es sind Aussgen getroffen, ob und wie sich der Einstz von Lenksystemen im Vergleich zum mnuellen Lenken uswirkt (5).

20 4 1 Einleitung

21 2 Stnd des Wissens 5 2 Stnd des Wissens 2.1 Bodenschutz, Erosionschutz und Bodenverdichtung Bedeutung Bodenschutz In der Ökosphäre nehmen Böden vielfältige Funktionen whr. Sie spielen im Wsser-, Luft- und Stoffhushlt eine wichtige Rolle, sind Lebensrum für Pflnzen, Tiere und verschiedenste Bodenorgnismen und bilden die Grundlge für eine lnd- und forstwirtschftliche Nutzung (Scheffer & Schchtschbel 22). Eine unngepsste Nutzung beeinträchtigt Böden in ihrer Funktion. Die FAO berichtet von kritischer Bodendegrdtion durch Erosion und Verdichtung weltweit. Die Bodenfruchtbrkeit und dmit verbunden die Ertrgsfähigkeit sind gefährdet (Friedrich 27). Auch Mitteleurop ist betroffen. In der konzertierten Aktion Eurocrops wurde der Verbesserung der Bodenstruktur, dem Erosionsschutz und nchhltigen Bewirtschftungssystemen eine hohe Priorität eingeräumt (Nemecek et l. 29) und in der Vision für den Schweizer Pflnzenbu 25 ist eine nchhltigere Ressourcenbewirtschftung Grundlge für einen zukunftsfähigen Pflnzenbu (Kölliker et l. 28). Die schweizerische Erosionsrisikokrte zeigt uf, dss Bodenerosion in der Schweiz ein weit verbreitetes, schlgspezifisches Problem ist (Prsuhn et l. 27). Als Antwort uf den schon seit Anfng der 199er Jhre geforderten verstärkten Schutz der Ressource Boden (Poesse 1992) vernkerten Ende der 199er unter nderem Deutschlnd und die Schweiz den Bodenschutz in Gesetzesform. Richtlinien zur Bewirtschftung nch guter fchlicher Prxis wurden definiert und sollen nchhltige Bodenverdichtung und erosion vermeiden und die Bodenfruchtbrkeit erhlten (BBodSchG 1998/24; SR ). Auf europäischer Ebene sind die von 4 Ländern über ds Europen Soil Bureu Network koordinierten Aktivitäten im Bereich Bodenbewirtschftung und Bodenschutz (Nievergelt 25) noch nicht soweit fortgeschritten. Die 26 vorgelegte EU- Bodenrhmenrichtlinie BRRL, die uf eine Vermeidung der Verschlechterung des Bodenzustnds, die Erhltung der Bodenfunktionen und die Ergreifung von Vorsorgemssnhmen zielt, ist ufgrund von Vorbehlten vieler Länder noch nicht in Krft getreten. Mit den zu erwrtenden extremer werdenden Witterungsereignissen infolge des Klimwndels steigen die physiklischen Anforderungen der Böden n Wsserspeicherung und Erosionstolernz. Im Nordosten Deutschlnds wird mit längeren Trockenperioden mit Ertrgsrückgängen bis zu Komplettusfällen gerechnet. Durch häufiger uftretende Strkregenereignisse steigt die Erosionsgefhr (Mumme 29). Schätzungen für die Schweiz gehen dvon us, dss es im Winter zu stärkerer Verschlämmung und Erosion durch Niederschläge kommen knn. Im Frühjhr knn ds Risiko von Frühsommertrockenheit und Stunässe steigen und im Sommer können häufiger Trockenheitsschäden, Hitzestress und Strkregen uftreten. Die Bewässerungsbedürftigkeit der Kulturen dürfte steigen (Fuhrer 28; Fuhrer & Jsper 29). Vielen Auswirkungen extremer Witterungsereignisse knn mit einer intkten Bodenstruktur begegnet werden. Hohe Infiltrtionsrten puffern

22 6 2 Stnd des Wissens Strkniederschläge b und eine hohe Kpillrität sorgt für eine gute Wsserverfügbrkeit uch in Trockenperioden. Der Schlüssel zur Erhltung der vielfältigen Bodenfunktionen ist lso eine intkte Bodenstruktur. Grundvorussetzung hierfür sind der Schutz des Bodens vor Erosion und Verdichtung Erosionsschutz Wind und Wsser können zu Erosion führen, wenn Böden diesen Elementen ungeschützt usgesetzt sind. Kritische Situtionen entstehen vor llem bei der wendenden Bodenberbeitung, wenn schützende Pflnzen und/oder Erntereste untergepflügt werden und Verdichtungshorizonte (sogennnte Pflugsohlen) mit in der Folge reduzierter Infiltrtion induziert werden (Friedrich 27). Erste Erosionsschutzmssnhmen wurden nch den in den 193er Jhren ufgetretenen grossflächigen Winderosionen im Mittleren Westen der USA eingeleitet und die Bodenbedeckung erhltende nichtwendende, flch lockernde Anbuverfhren und Direktstverfhren entwickelt. Durch eine oberflächliche Mulchschicht mit mindestens 3% Flächenbedeckungsgrd werden Aufprllenergie der Regentropfen und Windngriffsfläche wirksm vermindert, eine Verschlämmung der Bodenoberfläche mit in der Folge geringerer Infiltrtion verhindert und ds Erosionsrisiko strk reduziert. Untersuchungen von Schweizer Prxisflächen belegten den Nutzen einer reduzierten Berbeitung: Gegenüber 88% der gepflügten Flächen wren nur 9% der nichtwendend berbeiteten Flächen mit weniger ls 3% Mulchbedeckungsgrd, 2% der Direktstflächen und 1% der nichtwendend berbeiteten Flächen mit mehr ls 3% Mulchbedeckungsgrd von Erosion betroffen. Neben einer reduzierten Bodenberbeitung sind vielfältige Fruchtfolgen mit Duerbegrünung und mehrjährigem Ackerfutterbu ein effizientes Instrumentrium zum Erosionsschutz (Anken 23; Mosimnn & Rüttimnn 1996; Mumme 29; Prsuhn 212; Scheffer & Schchtschbel 22; WERU). Aus der empirischen Erosionsmodellierung uf Bsis der weltweit verwendeten Allgemeinen Bodenbtrgsgleichung (ABAG) stehen mittlerweile zum Beispiel für die Schweiz und Deutschlnd Krten zur Verfügung, die uf regionler Ebene Informtionen zu Erosionsnfälligkeit und Anstzpunkte zur Verminderung geben. Die Krten zeigen uf, dss vielerorts Erosionsschutzmssnhmen umgesetzt werden müssten (211b; Prsuhn et l. 27; Wurbs & Steininger 211). Zur Förderung der Prxisverbreitung fnden erosionsmindernde Mssnhmen in verschiedene lndwirtschftliche Fördermssnhmen Eingng, beispielhft seien ds byerische Kulturlndschftsprogrmm (KULAP), der schweizweite Ökologische Leistungsnchweis (ÖLN) und ds Förderprogrmm Boden des Kntons Bern gennnt. Würden die oben ngeführten Mssnhmen ggf. in Kombintion mit einer Nutzung quer zu Gefälle und Huptwindrichtung konsequent durchgeführt, wären die Erosionsrisiken strk vermindert Entstehung und Auswirkung von Bodenverdichtung Bodenverdichtung in Form einer duerhft-plstischen Bodenverformung entsteht, wenn der von den Lndmschinen induzierte Kontktflächendruck ls kombinierte Wirkung von Rdlst, Bereifung und Reifeninnendruck höher ist ls die Bodentrgfähigkeit. Die

23 2 Stnd des Wissens 7 Bodentrgfähigkeit ist neben der Bodenrt vor llem von der Bodenfeuchte bhängig. Je trockener der Boden, desto trgfähiger ist er. (Alkukku et l. 23; Chmen 26; vn den Akker & Schjonning 24). Huptursche für Bodenverdichtungen uf lndwirtschftlichen Nutzflächen sind Überfhrten bei zu feuchten Böden (Fleige et l. 29). Bei einer Getreideernte unter trockenen Bedingungen im Sommer ist ds Verdichtungsrisiko mit einem Mähdrescher mit 2t Gesmtgewicht wesentlich geringer ls beim Einstz eines Trktors mit 5t Gesmtgewicht im Frühjhr oder Herbst unter feuchten Bedingungen mit einem dnn weniger trgfähigen Boden (Reintm et l. 29). In die Zeiträume mit potentiell feuchten Bodenbedingungen fllen Bestellung im Spätherbst oder Frühjhr sowie Wirtschftsdüngerusbringung und Hckfruchternte mit grossen Erntemssen und oft schweren Erntemschinen. Kurz vor der Getreideernte uftretende Niederschläge können ber uch im Sommer zu ungünstigen Bodenbedingungen führen. Fst bgereiftes Getreide verdunstet sehr wenig Wsser und ds stehende Getreide wirkt ls Wind- und Sonnenschutz, so dss ds Abtrocknen der Felder sehr lngsm erfolgt. Zusmmen mit dem Pflügen in der Furche sind dies die Hupturschen von häufig irreversiblen Unterbodenverdichtungen (vn den Akker & Schjonning 24). Im Ackerbu werden Krumen- und Krumenbsisverdichtungen oft durch eine Bodenberbeitung bis in die entsprechende Tiefe behoben. Die gronomischen Auswirkungen sind dher in der Regel beschränkt. Nch Erhebungen in Byern werden Verdichtungen unterhlb der Berbeitungstiefe in der Regel nicht ls beeinträchtigend whrgenommen (Brndhuber 27). Dies könnte druf zurückzuführen sein, dss bei Bodenverdichtungen tiefer 25cm bei der Nährstoffversorgung keine negtiven Auswirkungen feststellbr sind und ds reduzierte Wsserufnhmevermögen nur bei seltener uftretenden trockenen Bedingungen zum Trgen kommt. Allerdings führen im Oberboden einerseits die im Sisonverluf induzierten Verdichtungen und ds jährliche Wiederuflockern der Bodenstruktur zu einer strken Benspruchung und Verschlechterung der Aggregte. Mit der Bodenberbeitung ist es nicht möglich, die einzelnen Aggregte zu lockern sondern nur den Boden wieder in seine Aggregte zu zerteilen. Sttt feine, krümelige Aggregte, die von den Pflnzen durchwurzelt werden können, sind häufig polyedrische, verdichtete Aggregte die Folge, die eine hohe Dichte ufweisen, schlecht durchwurzelt werden, einen verminderten Gsustusch besitzen und ds Speichervermögen n Wsser und Nährstoffen einschränken (Scheffer & Schchtschbel 22). Oberbodenverdichtungen führen bei Mulchsten mit flcher Berbeitungstiefe und bei Direktst zu Einschränkungen. Verdichtungen und durch Rdschlupf verurschte Verschmierungen n der Bodenoberfläche führen häufig zu verminderten Feldufgängen, verzögerter Jugendentwicklung und Ertrgsreduktionen. Aus Grossbritnnien werden Ertrgseinbussen verschiedener Kulturen ufgrund Bodenschdverdichtungen von 1 bis 81% berichtet (Chmen 27). Neben eingeschränkter Wsser- und Nährstoffverfügbrkeit steigt ds Risiko von Denitrifiktionen und Lchgsemissionen. Durch die verminderte Wsserleitfähigkeit werden uch Nährstoffbschwemmung und Bodenerosion gefördert (Anken et l. 27; Chmen 211; Scheffer & Schchtschbel 22; Vermeulen & Korteweg 27).

24 8 2 Stnd des Wissens Diese Verdichtungsfolgeerscheinungen sind mit ein Grund, weshlb in Deutschlnd nur 25-3% Fläche konservierend berbeitet werden und weniger ls 1% unter Direktst ist (211; Mumme 29). In der Prxis wird unter Mulchst noch immer tief gelockert und gelegentlich uch gepflügt. Der Optimierungsbedrf ist gross (Dölger & Jürgens 29). Im Grünlnd kommt es durch Verdichtung und nerobe Verhältnisse im Boden ebenflls zu negtiven gronomischen Auswirkungen. Die Bestndsentwicklung in Fhrspuren ist suboptiml, d sich Grswurzeln in verdichtetem Boden schlechter usbilden (Trunkmnn et l. 29; Würfel et l. 22). Auch ds Auftreten von im botnischen Bestnd unerwünschten Pflnzen wie der Gemeinen Rispe ist ein Kennzeichen für eine Oberbodenverdichtung (Elsässer & Grund 25). In einem vierjährigen byerischen Versuch wurden 12% Minderertrg durch Befhrung festgestellt (Diepolder et l. 29). Zusmmengefsst führen Bodenverdichtungen in der Krume und Krumenbsis im Ackerbu mit flcher Berbeitung und bei Direktst sowie in der Duerkultur Grünlnd, wo im llgemeinen keine Bodenlockerung durchgeführt werden (knn), zu gronomischen und ökologischen Nchteilen. Die Vorteile konservierender Anbusysteme kombiniert mit stbilen, hohen Erträgen, lssen sich nur mit einer Vermeidung von Bodenverdichtungen erfolgreich umsetzen. Dem vorbeugenden Bodenschutz ist lso besondere Wichtigkeit beizumessen (Weisskopf & Keller 27; Würfel et l. 22) Bodenzustnd Im Ackerbu sind vor llem Verdichtungen unterhlb der Berbeitungstiefe im Unterboden b 35cm kritisch, d sie in dieser Tiefe, wenn überhupt, nur mit grossem Aufwnd behoben werden können. Verschiedene Untersuchungen konzentrierten sich dher uf den Zustnd des Unterbodens. Nch dem Indiktorenmodell (Lebert et l. 24) mit den Prmetern Luftkpzität, gesättigte Wsserleitfähigkeit und Gefügensprche nch Pckungsdichte in Niederschsen, Schsen, Byern, Schleswig-Holstein, Nordrhein- Westflen und Thüringen durchgeführte Untersuchungen ergben keine erkenn- und nchweisbren Anzeichen für generelle, grossflächige Schdverdichtungen im Unterboden. Die Funktionen hinsichtlich Luft- und Wsserführung wren erfüllt. Kritische Werte wurden vor llem im Bereich von Pflegefhrgssen, im Vorgewende und in Zufhrten sowie im Bereich von Rübenmieten erreicht (Brndhuber 27; Lorenz 27; Sthl 27; Weyer 27). Die Krumenbsis im Bereich von 1/15cm bis 3/35cm neigte eher zur Verdichtung. In Nordrhein-Westflen wurden 2% der Böden in der Krumenbsis ls schdverdichtet geschätzt (Weyer 27), in Byern und Niederschsen wurde generell von Werten nhe einer Schdverdichtung berichtet (Brndhuber 27; Lorenz 27). Nch Vergleichen von 22/3 mit historischen Dten us den 195er und 198er Jhren sei die Bodenbelstung trotz schwererer Mschinen eher rückläufig (Lorenz 27). Dies wurde uf bessere Fhrwerke und Reifen wie uch den vermehrten Einstz von konservierenden Anbuverfhren zurückgeführt. Im Grünlnd wurde erst in den vergngenen Jhren die Bodenbelstung verstärkt untersucht. Im intensiv genutzten Grünlnd ist die Befhrhäufigkeit etw um Fktor 3 höher ls im Ackerbu (Holpp 26). Geerntet wird von Frühjhr bis Herbst uch unter feuchteren Bedingungen. In einem sächsischen Versuch wurden unter 2/3 der Flächen

25 2 Stnd des Wissens 9 Grobporenvolumin im kritischen Bereich <8% gefunden (Sthl et l. 29). In einem bden-württembergischen Versuch wurden unter Grünlnd in den Tiefen 5 und 1cm CO 2 - Werte bis 6% gemessen, die ls Indiktor für nerobe Verhältnisse und potenziell wchstumsschädigend eingestuft wurden (Elsässer et l. 1999). Gesmthft gesehen wurde den durch die Oberbodenverdichtung verurschten negtiven Effekten im Ackerbu und unter Grünlnd wesentlich weniger Bedeutung beigemessen ls dem Schutz des Unterbodens. Im Hinblick uf eine Verbesserung der ntürlichen Bodenstruktur und Steigerung der Energieeffizienz im Ackerbu wie uch die Ttsche, dss unter Grünlndböden primär nur die ntürliche Regenertionsfähigkeit wirkt, sollte dem Them Oberbodenschutz mehr Bechtung zukommen Belstungsgrenzen Für eine Beurteilung der Bodenbelstung sind mschinenseitig Rdlsten, Reifendimension, Reifenburt, und Reifeninnendruck relevnt. Diese Fktoren werden in dem Prmeter Kontktflächendruck zusmmengefsst. Er beschreibt die Krft, die vertikl uf den Boden wirkt. Nch verschiedenen Autoren reicht die Trgfähigkeit unter stndrdisierten Feuchtebedingungen und in Abhängigkeit der Bodenrt von etw 7 bis 12kP Kontktflächendruck (Diserens & Spiess 24; Elsässer et l. 1999). Grenzwerte für Kontktflächendrücke zur Vermeidung von Oberbodenverdichtungen reichen von einer Beschränkung des mittleren Kontktflächendrucks uf 1kP bzw. bei Rdlsten grösser 4kg und Böden mit reduzierter Trgfähigkeit 6-8kP, über <1kP bei gelockertem oder feuchtem Boden und <2kP uf bgesetztem trockenen Boden, bis zu einer llgemeinen Rdlstbeschränkung uf 5kg bei Begrenzung des Kontktflächendrucks uf 5kP bei geringer, 1kP bei mittlerer und 15kP bei hoher Trgfähigkeit (Fleige et l. 29; Petelku 1984; Sthl 27; VDI-Richtlinie ) (Tb. 1). Tb. 1: Literturngben zu mximlen Kontktflächendrücken zur Vermeidung von Oberbodenverdichtungen. Bodentrgfähigkeit gering mittel hoch Autor Bemerkung Sommer/ Frühjhr Herbst Petelku, /8/15kP 8/15/2kP sndige/lehmige/tonige Böden Chmen, 24 5kP 1kP 15kP Rdlst mx 5kg Sthl, kP 1kP 1 bei Rdlst < 4kg 6-8kP 2 bei Rdlst >4kg VDI-Richtlinie 611, 27 1kP 2kP In einer Prxiserhebung zu Rdlsten und mittleren berechneten Kontktflächendrücken gebräuchlicher Lndmschinen in Schsen erreichten Trktoren und Feldhäcksler niedrige Werte von 76-98kP, Mähdrescher, Rüben- und Krtoffelroder sowie Trnsport-

26 1 2 Stnd des Wissens fhrzeuge und Pflnzenschutzgeräte mittlere bis hohe Werte von 14-26kP und Krtoffellegemschinen sehr hohe Werte bis 46kP (Sthl 27). Empfohlene Grenzwerte und in der Prxis übliche Kontktflächendrücke differieren lso zum Teil strk. Bei vielen Arbeitsgängen wird unter günstigen Boden- und Witterungsvorussetzungen die Trgfähigkeit der Böden überschritten und die Gefhr von Bodenverdichtungen ist gross. Unter feuchten Bedingungen überschreiten viele Fhrzeuge die Grenzwerte. Der Einstz leichterer Trktoren verurscht bedingt durch eine meist schmälere Bereifung die höchsten Kontktflächendrücke ller Trktoren. In Kombintion mit im Heckdreipunkt ngebuten Düngerstreuern und Pflnzenschutzgeräten kommt es zu hohen, bodenschädigenden Kontktflächendrücken uf der Hinterchse (Diserens & Spiess 24; Sthl 27). Viele leistungsfähige, schwere selbstfhrende Erntemschinen sind bereits mit einer den Kontktflächendruck vermindernden Bereifung usgestttet, überschreiten ber immer noch weit die Grenzwerte. Vor diesem Hintergrund brucht es Ansätze zur Gestltung einer Mechnisierung mit möglichst niedrigen Kontktflächendrücken, die neben der Vermeidung von Unterbodenverdichtungen in weitestmöglichem Rhmen uch den Oberboden schont Mssnhmen gegen Bodenverdichtung Zur Verminderung von Verdichtungen des Ober- und Unterbodens gibt es pflnzenbuliche und technische Vorsorgemöglichkeiten. Pflnzenbuliche Vorsorgemöglichkeiten zielen uf eine Steigerung der Bodentrgfähigkeit, Optimierung der Bodenertrgsfähigkeit durch ntürliche Bodenprozesse und Schffung einer stbilen krümeligen Oberbodenstruktur, die gute Vorussetzungen für Pflnzeninstlltion und -entwicklung bietet (Anken 29; BBodSchG 1998/24; Bischoff & Hofmnn 27; Brunotte & Sommer 28; Herrmnn 21; Li et l. 28; Tullberg 1994, 2b; VDI-Richtlinie ; Würfel et l. 22; Zink et l. 29): Tiefwurzelnde Kulturen und Zwischenfrüchte nbuen, die den Boden bis in die Tiefe erschliessen Fruchtfolgen mit positiver Humusnreicherung nlegen Durch Klkung der Böden und Einstellen eines ngepssten ph-wertes den Strukturufbu fördern Erntereststoffe ls Oberflächenschutz einsetzen Fruchtfolgen stndortbhängig gestlten, dmit usreichende Zeitfenster und geringe Bodenfeuchte bei Bodenberbeitung und Ernte zur Verfügung stehen. Durch die schnellere Entwässerung ist beispielsweise ein leichter Schlufflehm im Frühjhr und Herbst tendenziell meist befhrbr, ein schwerer schluffiger Ton dgegen im Frühjhr nicht und im Herbst nur eingeschränkt. Bodenberbeitungsintensität- und tiefe zurückfhren. Die im Ackerbu häufig prktizierte Beseitigung von Verdichtungen mit einer tiefen, wendenden Lockerung gleicht eher einer Nchsorge denn Vorsorge. Einerseits erhöhen diese strk die Verdichtungsgefhr bei nschliessenden Überfhrten (Lorenz 27).

27 2 Stnd des Wissens 11 Andererseits ist beim Pflügen in der Furche ds Risiko gross, Unterbodenverdichtungen zu induzieren. Onlndpflüge, die die Bodenoberfläche gleichmässig und um ein Drittel weniger ls beim Fhren in der Furche belsten (Brunotte & Sommer 28), werden selten eingesetzt. Unterbodenverdichtungen wird dnn selten eine zweite Nchsorge in Form einer Tiefenlockerung zuteil, die hinsichtlich des Energieverbruchs, der Erhöhung des Erosionsrisikos und des Aufbus einer sich ntürlich entwickelnden Bodenstruktur Nchteile ht (Grund 23). Generell sollten Unterbodenlockerungen nur nch sorgfältiger Feldgefügensprche durchgeführt werden, eine Regenertion der Krumenbsis durch die entsprechende Gestltung von Fruchtfolge und Verfhrenstechnik ist ber vorzuziehen (Lorenz 27). Technische Vorsorgemöglichkeiten zielen mit verschiedenen Mssnhmen uf eine Senkung der Bodenbelstung durch Befhrung (Ansorge & Godwin 27, 28, 29; BBodSchG 1998/24; Brunotte 27; Brunotte & Sommer 28; Diserens & Spiess 26; Geischeder et l. 28; Höner 21; Li et l. 28; Sthl et l. 29; vn den Akker & Schjonning 24; VDI-Richtlinie ; Weissbch 21; Weisskopf & Keller 27; Würfel et l. 22; Zink et l. 29): Erhöhung der Reifenkontktfläche durch grossvolumige, breite Reifen und durch Absenken des Reifeninnendrucks: Verwendung von Breitreifen, Terrreifen, Zwillingsbereifung, Doppelpendel-Fhrwerke und Bnd-/Rupenlufwerke, Reifendruckregelnlgen. Absenken der Achslst durch Senkung Ldevolumin/-mssen, ggf. in Kombintion mit bsätzigen Systemen mit Überldewgen oder Gülleverschluchung; bei Düngung und Pflnzenschutz Nutzung ngehängter nsttt ngebuter Geräte. Berücksichtigung des Befhrbrkeitszustnds des Bodens beim Einstzzeitpunkt durch dynmische Anpssung der Ausnutzung von Ldekpzitäten in Kombintion mit einer Anpssung des Reifeninnendrucks. Der Befhrbrkeitszustnd wird vor Ort mit Schrubenziehertest oder Onlinesensoren bzw. mit Internettools bestimmt. Reduktion der Anzhl der Überfhrten durch Kopplung von Arbeitsgängen und neue Fhrwerke. Einführung von Befhrungssystemen mit Feldfhrverboten für Fhrzeuge mit ungeeigneter Bereifung, Anlegen von Pflegefhrgssen für Düngung und Pflnzenschutz. In der Gülleusbringung knn bereits durch eine Anpssung des Reifeninnendrucks die Bodenbelstung strk gesenkt werden. Ein Güllefss mit einer Rdlst von 5.9t und einem Reifeninnendruck von 1.2br führte bis in eine Tiefe von 4cm zu keiner signifiknten Abnhme des Grobporenvolumens im Gegenstz zu einem Reifeninnendruck von 3br, bei dem sich uch die Effekte durch eine Mehrfchüberrollung verstärkten (Weissbch 21b). Im Erntemschinenvergleich hben Mähdrescher konstruktionsbedingt die grössten Probleme mit relisierbren Reifenbreiten und Reifeninnendrücken. Die Alterntive sind Rotormähdrescher und der Einstz von Bndlufwerken (Brunotte & Sommer 28). Bei der Zuckerrübenernte knn ds Ersetzen grosser Köpfrodebunker durch kleinere in Kombintion mit Überldewgen, eine Senkung der Spitzenlsten bringen, ws ber mit

28 12 2 Stnd des Wissens einer Steigerung des Spurflächennteils und der Überrollhäufigkeit einhergeht (Brunotte & Sommer 28) Vorsorgemssnhmen versus Prxisnutzung Bei llen technischen Vorsorgemöglichkeiten ist wichtig, dss sie prxistuglich sind, über eine hohe Prxiskzeptnz verfügen und nicht in nssen Böden eingesetzt werden. Nchrüstbre Reifendruckregelsysteme zur fllweisen Einstellung des Reifeninnendrucks sind seit lngem erhältlich, werden ber nch einer 29 durchgeführten Erhebung erst uf 4% der befrgten Betriebe eingesetzt (Hörner et l. 29). Eine stndrdmässige Nutzung wird erst der Fll sein, wenn sie serienmässig b Werk ngeboten werden dies trotz des erwiesenen grossen Potenzils n Zeit- und Treibstoffeinsprung (Denker et l. 29). 29 wurden zwr noch von 46% der Lndwirte Stndrdbereifung eingesetzt, 45% nutzten ber bereits Breitreifen und Mehrfchbereifung (Hörner et l. 29). In diesen Bereich fllen uch die Reifen, die uf der Strsse und im Feld bei hohen Nutzlsten und Geschwindigkeiten mit einem generell niedrigen Reifeninnendruck gefhren werden können. Diese werden z.b. vom Hersteller Michelin mit der Ultrflex-Technologie ngeboten und sind für Trktoren (XeoBib, Axiobib) und Erntemschinen (CerexBib) erhältlich (211c). Zur Optimierung der Mähdrescheruslstung durch Abtnken während des Druschs werden heute nsttt herkömmlicher Trnsportwgen vermehrt bodenschonend bereifte Überldewgen eingesetzt. Der Grundgednke ist gut, die Fhrzeuge erreichen jedoch mit einem Volumen von 3m 3 und dem entsprechend zugstrken Trktor ein Gespnngewicht von bis zu 5t. Der Nutzen des Überldewgens für die Bodenstruktur ist dher zu hinterfrgen. Auch Beschränkungen uf mx. 18t Achslst und 1br Reifeninnendruck entsprechen noch immer Mähdrescherdimensionen (Holtmnn 29). Onlinesensoren und Plnungstools zur Abschätzung der Befhrbrkeit müssen für den schnellen Einstz im Feld bzw. für die Plnung vor dem Feldeinstz geeignet sein, sonst werden sie von der Prxis nicht genutzt. Bisher ist erst ein Onlinesensor für den Feldeinstz verfügbr (Brunotte 27). Plnungstools wie der thüringische "Bodenschutzplner" der Thüringer Lndesnstlt für Lndwirtschft, die sächsische "Entscheidungshilfe Bodendruck" oder die Schweizer PC-Progrmme Tsc und TiM wie uch ds in Entwicklung befindliche europäische Terrnimo vernschulichen dem Prktiker die Verdichtungsgefhr und geben Hndlungsnleitungen (Diserens & Spiess 26; Kolbe 27; Sthl 26; Stettler et l. 21), eine konsequente Nutzung in der Prxis ist ber noch nicht Stndrd. Motivierend für eine Umsetzung wirken gezielte Anreize wie im Rhmen des Förderprogrmm Boden des Kntons Bern. In diesem rege genutzten Progrmm gibt es Beiträge unter nderem für die bodenschonende Gülleusbringung, bei der der Grenzwert von 1kP in 15cm Bodentiefe nicht überschritten wird.

29 2 Stnd des Wissens 13 Schut mn sich die Prxiseignung der wichtigsten Vorsorgemöglichkeiten im Überblick n, so stellt mn fest, dss es noch beträchtliches Optimierungspotenzil gibt (Tb. 2). Tb. 2: In der Prxis lssen sich technische Vorsorgemöglichkeiten heute gut (V), zum Teil (O) oder nur ungenügend (X) umsetzen. Berücksichtigung Bodenfeuchte Reduktion Überfhrten Einführung Befhrungssysteme Vorsorgemöglichkeiten Erhöhung Reifenkontktfläche Absenken Achslst entsprechend Bodentrgfähigkeit Prxiseignung V X X V O Erklärung Entsprechende Fhrwerke und Reifen stehen zur Verfügung. Einstzzeiträume sind oft knpp und Mschinenuslstung ist hoch. Die mit einer Achslstreduktion verbundene zusätzliche Zeit steht nicht immer zur Verfügung. Berücksichtigung der Bodenfeuchte und der Trgfähigkeit bereits bei der Einstzplnung ist komplex. Häufig sind die zeitlichen Erntefenster so eng, so dss uch unter feuchten Bedingungen geerntet wird. Die Kopplung von Arbeitsgängen und Erhöhung der Arbeitsbreiten ist üblich. Pflegefhrgssen sind in den meisten Kulturen etbliert. Drüber hinus werden kum Verkehrsbeschränkungen implementiert. Die Huptherusforderung für die lndwirtschftliche Prxis ist es, genügend bodenschonend usgesttte Mschinenschlgkrft vorzuhlten, um eine Bewirtschftung in den zur Verfügung stehenden Arbeitszeitfenstern durchführen zu können. Dies muss uch in niederschlgsreichen Jhren mit weniger zur Verfügung stehenden Feldrbeitstgen gewährleistet sein. Es entsteht ein Spgt us ökonomischen Überlegungen und ökologischverntwortlichem Hndeln, der, wie oben ngeführt, nicht immer gut gelingt. Gefrgt sind Umsetzungsstrtegien, die ohne viele Einschränkungen möglichst uch unter kritischen Einstzbedingungen gut funktionieren. Ökologisch vorteilhfte Anbusysteme mit flcher Lockerung und Direktst lssen sich nur dnn erfolgreich relisieren, wenn uch bei einem gelegentlich unvermeidlichen Mschineneinstz bei ungünstiger Witterung keine nchteiligen Verdichtungen in der Krume und Krumenbsis entstehen. Aus heutiger Sicht sind neue Ansätze für prxisnhe und relisierbre Bodenschutzmssnhmen gefrgt.

30 14 2 Stnd des Wissens 2.2 Controlled Trffic Frming Neben den oben ufgeführten technischen Vorsorgemöglichkeiten wird im Zusmmenhng mit der Einführung von Befhrungssystemen uch die Möglichkeit der konsequenten Trennung von Fhr- und Wchstumsrum gennnt (Brndhuber 28; Brunotte & Sommer 28; Hmz & Anderson 25). Diese permnenten, über die Jhre beibehltenen Fhrgssensysteme für lle Arbeitsgänge sind unter der Bezeichnung Controlled Trffic Frming (CTF) beknnt (Chmen 26; Webb & Blckwell 24) Entwicklung von CTF Der im vorngehenden Kpitel ngeführten negtiven Auswirkungen von Befhrung ist mn sich bereits seit Genertionen bewusst. Sie wurden schon zu Zeiten des Pferdezuges gennnt (Volkrt 1944). Seit Beginn des Ackerbus wurde der Bodenlockerung grosses Gewicht beigemessen und eine hohe Krumentiefe ls Grnt für hohe Erträge gesehen (Demmel 27). Seit lngem wurden ber uch Alterntiven zu den zu Verdichtung führenden Anbusystemen gesucht. Die Entwicklung von Geräteträgern mit grosser Arbeitsbreite, sogennnten Gntries, begnn bereits Mitte des 19. Jhrhunderts (Tylor 1994). Die Grundidee wr, durch den Einstz grosser Arbeitsbreiten und die Verwendung schmler Reifen den Anteil befhrener Fläche möglichst gering zu hlten. Von den 197ern bis heute wurde die Technologie weiterentwickelt und in kleineren Mschinenserien uf den Mrkt gebrcht (Abb. 1). Die ussenliegenden Reifen reduzieren den Fhrspurnteil grösstmöglich, er beträgt bhängig von der Arbeits- und Reifenbreite 5-1%. Der Wchstumsrum der Pflnzen wird nicht befhren. Im Vergleich dzu ht ein Trktor mit 6mm breiten Reifen und 6m Arbeitsbreite 2% Spurflächennteil und die liegen mitten im Wchstumsrum. Ähnlich geringe Fhrspurnteile wie mit Gntries werden in der heute prktizierten Lndwirtschft nur bei Pflnzenschutz und Düngung mit Arbeitsbreiten von 12m und mehr erreicht. Abb. 1: Links die isrelische "Field Power Unit" (FPU) mit 5.8m Arbeitsbreite, rechts ein Dowler Gntry mit 12m. Die Räder lssen sich um 9 schwenken. Im Feld wird in Quer- und uf der Strsse in Längsrichtung gefhren. Quelle: CTF Europe

31 2 Stnd des Wissens 15 Der Einstz von Gntries htte positiven Einfluss uf Bodenstruktur und Pflnzenentwicklung, Bodenverdichtungen wurden effizient vermieden (Chmen et l. 1992b; Schäfer 23; Tylor 1994). Anbusysteme mit flcher Lockerungstiefe und Direktst konnten nchhltig erfolgreich relisiert werden. Die lockeren Bodenstrukturen ermöglichten bereits bei verhältnismässig geringen Antriebsleistungen grosse Arbeitsbreiten. Gntries setzten sich bis heute ber nicht in der Prxis durch. Ein Huptgrund wr, dss ds Befhrungskonzept für ein Funktionieren der Anbusysteme konsequent bis zur Ernte umgesetzt werden musste. Es existierten denn uch Prototypen von Gntries mit Mähdrescherufsätzen (Abb. 2), die lndtechnische Industrie setzte diesen prototypischen Anstz bis heute nicht in die Prxis um. Zu ufwändig erschien es, bestehende, usgefeilte Mschinenkonzepte komplett zu überdenken und neu zu konstruieren. Zu ungewiss wren die Lösungsnsätze für die Hckfruchternte von Silomis, Zuckerrüben und Krtoffeln. Die Gntry-Idee wird bis heute weiterverfolgt, ktuell mit der Konstruktion eines Fhrzeugs für die Zwiebelernte in Dänemrk (Pedersen 211). Die Zukunftsussichten für ds Gntry-Konzept scheinen ohne ein Enggement potenter lndtechnischer Unternehmen ber eher ls gering einzuschätzen zu sein. Demselben Anstz kleiner Spurflächennteile folgte ds Konzept, bei Trktoren die Spur zu verbreitern. In Beet- und Dmmkulturen lssen sich lle Arbeitsgänge von Anbu, Pflege und Ernte bis zum Trnsport von denselben Fhrspuren usführen und die effektive Anbufläche knn im Vergleich zu Fhrzeugen mit schmäleren Spuren usgeweitet werden (Abb. 2). Abb. 2: Links Gntry mit 12m Gesmtbreite und Mähdrescherufstz über eine Teilbreite. Rechts Trktoren mit verbreiterter Spur im holländischen Gemüsebu, vermutlich Ende der 196er, Anfng 197er. Quellen: Chmen, Vermeulen Über lnge Zeit wurde uch dieses Konzept nicht breit in die Prxis eingeführt. Für eine konsequente Umsetzung der permnenten Trennung von Fhr- und Wchstumsrum über die Jhre hinweg fehlte nämlich noch ein wichtiges Element: Ein Lenkystem, mit dem zuverlässig die je nch Kultur kum sichtbren Fhrspuren gefunden werden konnten und welches ds Fhrzeug utomtisch uf Spur hält. Erst mit dem Mrkteintritt der ersten stellitenbsierten Lenksysteme für Trktoren Mitte der 199er Jhre wr der entscheidende Impuls für die Prxisverbreitung von CTF gegeben (2.3).

32 16 2 Stnd des Wissens 1995 begnn in Austrlien in den beiden Kulturen Getreide und Zuckerrohr die Prxiseinführung von CTF-Systemen mit einheitlichen Spurweiten für Trktoren und Erntemschinen und ngepssten Arbeitsbreiten (Abb. 3). Auf den gross strukturierten Flächen wird Getreide rbeitszeit- und kostensprend direkt gesät. Trotz des semiriden Klims, unter dem die Böden meist trocken und trgfähig sind, km es zu Oberbodenverdichtungen und zu einer Verminderung des Infiltrtionsvermögens uf Grund des Reifenschlupfs, der die Poren bschert (Tullberg et l. 27). Dies führte einerseits zu einer beeinträchtigten Pflnzenentwicklung, ndererseits bei schlechter Niederschlgsverteilung mit Extremereignissen zu erhöhtem Erosionsrisiko. Auf feuchten, subtropischen Stndorten mit Zuckerrohr im Beetnbu km es durch die schweren Erntemschinen ebenflls zu sich negtiv uswirkenden Bodenverdichtungen, die sich mit CTF vermeiden liessen. Die Auswirkungen der konsequenten Trennung von Fhr- und Wchstumsrum wren so gross, ds bereits 25 eine Million Hektr unter CTF bewirtschftet wurden (Chmen 26b). Die Tendenz in den folgenden Jhren wr strk steigend und beträgt heute mehrere Millionen Hektr. Abb. 3: Trktor und Überldewgen mit verbreiterter Spur und schmler Bereifung, Mähdrescher mit verlängerter Überldeschnecke. Quelle: Anken Agronomische und bodenphysiklische Auswirkungen von CTF Wichtigste Auswirkung von CTF ist die Vermeidung von Verdichtungen durch Befhrung. Ddurch werden die Bodenstrukturen lockerer, die Wsserinfiltrtion erhöht sich und gleichzeitig sinkt die Erosionsnfälligkeit. Feldufgänge verbessern sich, im Wurzelrum sind Nährstoffe inklusive Wsser und Suerstoff besser verfügbr, die Durchwurzelung wird intensiver und die Erträge werden stbiler (Chmen et l. 23b; Rper et l. 1994; Tullberg et l. 23; Tullberg et l. 27; Webb & Blckwell 24). Chmen berichtet in seinen Literturstudien zu Versuchen weltweit bei nicht befhrenen Böden von 5-2% geringeren Lgerungsdichten und in der Regel 3 bis 8% geringeren Bodeneindringwiderständen (Chmen 26). In eigenen Versuchen erhöhte sich in befhrenen Böden die Lgerungsdichte um 15% und der Bodeneindringwiderstnd um 47%,

33 2 Stnd des Wissens 17 während die Bodenporosität um 1% und ds Infiltrtionsvermögen um 75% snken (Chmen 211). Die Erträge unbefhrener Flächen lgen in europäischen Versuchen bei etw 8-16% des Ertrgs von befhrenen Flächen. Unter semiriden Bedingungen in Austrlien lgen sie bei 1-19% (Chmen 26). Nch seinen eigenen Versuchen knn im Ackerbu unter mitteleuropäischen Bedingungen ein CTF-Mehrertrg von etw 5-8% erzielt werden (Chmen 27). Unbefhrene Flächen erzielten bis zu 36% mehr Ertrg ls zufällig befhrene; permnente Fhrspuren lgen unter dem Ertrg von nicht und zufällig befhren (Chmen 29, 211). Bereits in den 197er und 198ern durchgeführte Feldversuche im Gemüsebu in Hollnd zeigten, dss mit CTF im Frühjhr drei Ml mehr Feldrbeitstge zur Verfügung stehen, 15 bis 5% weniger Energie für die Bodenberbeitung benötigt wird, uf Feldkpzität gesättigter Boden 4% mehr Luft führt und Wurzelfrüchte bis zu 1% Mehrertrg bringen. Diese Ergebnisse wurden in Mitte der 2er durchgeführten Versuchen bestätigt (Vermeulen & Korteweg 27). In Dänemrk Mitte der 2er durchgeführte Feldversuche im Grünlnd zeigten, dss der Grsertrg uf befhrenen Flächen im Schnitt etw 1% geringer ist. In früheren Versuchen wurden bhängig von Anzhl der Überfhrten und Reifeninnendruck 1-6% Mindererträge im Vergleich zu unbefhrenen Flächen erzielt (Pedersen 28). Zusmmengefsst lssen die Ergebnisse druf schliessen, dss CTF ein zusätzlicher Bustein für einen prktikblen Bodenschutz und stbilisierte bis höhere Pflnzenerträge sein könnte. Mit der Aufteilung in Fhr- und Wchstumszonen und einer ngepssten Bereifung können die heutigen schweren Mschinen uch unter ungünstigeren Witterungsbedingungen eingesetzt werden. Die permnenten Fhrgssen hben eine höhere Trgfähigkeit ls der umgebende Boden, nch Niederschlägen knn die Fläche früher wieder befhren werden. Aufgrund der höheren Infiltrtionsrte des nicht befhrenen Bodens knn dieser uch wieder schneller berbeitet werden. Im Schnitt knn uch mit erhöhten Erträgen gerechnet werden.

34 18 2 Stnd des Wissens Tb. 3 zeigt, dss CTF kombiniert mit nderen Vorsorgemöglichkeiten ds Spektrum prxisnwendbrer Bodenschutzmssnhmen (2.1.6) erweitert. D die Bodentrgfähigkeit in den Fhrspuren unter CTF gesteigert wird, knn die Achslst höher sein. Permnente Fhrspuren sind durch ihre Vorbelstung unter feucht-nssen Bedingungen weniger zusätzlich verdichtungsgefährdet. Durch Ausdehnung des Systems der Pflegefhrspuren mit konsequenter Trennung von Fhr- und Wchstumsrum für lle Arbeitsgänge verhindert dieses Instrumentrium uch unter ungünstigen Einstzbedingungen Verdichtungen in der Krume und Krumenbsis mit den unter gennnten negtiven Auswirkungen. Durch die Begrenzung des Verdichtungsrisikos uf die Fhrspuren und ds gezielte Nichtbefhren von Flächen müssten besonders Anbuverfhren mit flcher Berbeitungstiefe und Direktst robuster werden. Tb. 3: In der Prxis lssen sich technische Vorsorgemöglichkeiten gut (V), zum Teil (O) oder nur ungenügend (X) umstellen. Controlled Trffic Frming (CTF) erweitert die Umsetzungsmöglichkeiten für die Prxis. Erhöhung Reifenkontktfläche Absenken Achslst entsprechend Bodentrgfähigkeit Berücksichtigung Bodenfeuchte Reduktion Überfhrten Einführung Befhrungssysteme Vorsorgemöglichkeiten Prxiseignung heute V X X V O Prxiseignung mit CTF V V V V V Erklärung Bodentrgfähigkeit in den Fhrspuren ist unter CTF höher, Achslst knn uf Fhrspuren höher sein ls im nicht befhrenen Bereich. Permnente Fhrspuren sind unter feuchtnssen Bedingungen weniger gefährdet. Die nicht befhrenen Flächen trocknen schneller b und sind früher berbeitbr. Ds System der Pflegefhrgssen wird uf lle Arbeitsgänge usgedehnt CTF in Europ Unter diesem Hintergrund verwundert es, dss sich CTF in Europ bis heute kum verbreitete. Wenige Pioniere vor llem in Grossbritnnien, Hollnd, Skndinvien und Rumänien hben CTF-Systeme im Acker- und Gemüsebu umgesetzt. Die bewirtschftete Fläche dürfte im Bereich von etw 15 h liegen, der Grossteil dvon mit Bodenberbeitung. Für die zögerliche Umsetzung dürften miteinnder zusmmenhängende verfhrenstechnische und pflnzenbuliche Gründe verntwortlich sein. Aus verfhrenstechnischer Sicht wren einerseits die für CTF benötigten präzisen Lenksysteme bisher teuer und die Rentbilität unter kleiner strukturierten Bedingungen kritisch (2.3). Andererseits bsieren CTF-Systeme uf einer meist n den Mssen der Erntemschine orientierten Spurweite von 3,-3,2 m und einer schmlen Reifenbreite von ~ 4 cm. Dies bedeutet ufwändige, teure Umbuten der Erntemschinen, Trktoren

35 2 Stnd des Wissens 19 und Anhänger. Zum einen sinkt mit der grösseren Spurweite und den in der Regel weniger trgfähigen Reifen die zulässige Höchstgeschwindigkeit, zum nderen dürfen Fhrzeuge mit dieser Breite nicht mehr ohne weiteres im öffentlichen Strssenverkehr benutzt werden. (Chmen et l. 23). Die schmle Reifenbreite knn unter feuchten Bedingungen vor llem bei der Ernte dzu führen, dss die schweren Erntemschinen von der Spur rutschen. Auch knn es in den Fhrspuren zu Rinnenerosion kommen, weshlb z.b. bei Zuckerrüben im Fhrgssennbu der Einstz breiter Reifen nsttt Pflegebereifung empfohlen wird (Kromer et l. 2). Für eine verstärkte Verbreitung des Einstzes von CTF in Europ muss ds System nch Möglichkeit n die hiesigen Verhältnisse und n die Stndrdmechnisierung ngepsst werden. Konzepte mit verschiedenen Spursystemen und unterschiedlichen Spurflächennteilen unterschiedlicher Befhrungsintensität existieren (Chmen 27) und werden mittlerweile uch von Pionieren in der Prxis umgesetzt (Roberts 211). Für eine breite Prxistuglichkeit müssen sie ber noch weitergehend optimiert werden. Auf der pflnzenbulichen Seite gibt es derzeit noch zu wenig gronomische Erkenntnisse für den Einstz von CTF-Anbusystemen mit der oben erwähnten Stndrdmechnisierung. Die Auswirkungen von Spursystemen, die neben den beiden Vrinten nicht befhren und intensiv befhren noch eine Vrinte mittel befhren hben, sind in Kombintion mit nderen technischen Vorsorgemöglichkeiten nicht usreichend geklärt. Aus Befhrungsexperimenten wird berichtet, dss vielfche Überrollungen wie uf Pflegefhrgssen signifiknt niedrigere Grobporenvolumin zur Folge htten. Auf Flächen ohne und bis zu einer (Rückngel & Dumbeck 211) bzw. bis zu drei Überrollungen (Reintm et l. 29) trten keine signifiknten Unterschiede uf. Es ist unklr, ob sich diese Erkenntnisse uch uf CTF-Anbusysteme übertrgen lssen, die nch llen Möglichkeiten der guten fchlichen Prxis bewirtschftet werden. Wissensbedrf besteht uch, ob sich flch berbeitete, direkt gesäte und Grünlndböden bei einer Umstellung uf CTF uch ohne Anfngslockerung von Bodenverdichtungen erholen.

36 2 2 Stnd des Wissens 2.3 Lenksysteme Die Nutzung utomtischer Lenksysteme ist eine Vorussetzung für die Anwendung von CTF-Fhrstrtegien. Neben diesen Systemen, die ds Lenken in der Spur komplett übernehmen, gibt es uf dem Mrkt für den Einstieg in die Spurführungstechnologie uch sogennnte Prllelfhrhilfen. Bei diesen sieht der Fhrer uf einem Leuchtdiodenblken oder Bildschirm, in welche Richtung er lenken muss. Auf diese Prllelfhrhilfen wird im Folgenden nicht eingegngen, der Fokus liegt usschliesslich uf utomtischen Lenksystemen vorzugsweise hoher Präzision von +/-2.5cm, wie sie in der CTF-Bewirtschftung verwendet werden. Für einen Überblick über ds komplette Spektrum n mrktgängiger Lenktechnologie inklusive detillierter technischer Informtionen sei uf die Litertur (Hufngel et l. 24; Niemnn et l. 27; Rüegg et l. 211) und die kontinuierliche Berichterstttung in lndwirtschftlichen Fchzeitschriften wie DLZ Agrrmgzin, Neue Lndwirtschft, Profi, Top Agrr, Fortschrittlicher Lndwirt etc. verwiesen, z.b. (Böhrnsen & Holtmnn 29, 211; Hekkert & Lenge 27; Mühlhusen 29; Pr 29; Poloni 27) Entwicklung der Lenksysteme Die Entwicklung von Lenksystemen für Trktoren begnn vor mehr ls einem hlben Jhrhundert. In Englnd wurden in den 195er Jhren Trktoren über einen im Feld verlegten Leitdrht geführt, in den 196ern wurde mit seilzuggesteuerten, fhrerlosen Trktordrohnen experimentiert stellte Fendt einen funkgesteuerten Trktor vor. Im dmligen Ostblock mit seiner nch industriellen Ansätzen strk rtionlisierten Lndwirtschft wurden ebenflls gezielt Entwicklungen vorngetrieben (Moitzi et l. 27). Ds Them wr ber sehr komplex und erst mit der zivilen Nutzung des stellitenbsierten Globlen Nvigtionssystems (GNSS) der USA mit dem Mrkennmen Globl Positioning System (GPS) in den 199ern kmen prxistugliche Lenksysteme für Trktoren uf den Mrkt. Diese übernehmen den Lenkvorgng und hlten den Trktor utomtisch uf der Spur. Sie wurden seit 1995 in Austrlien zur CTF-Bewirtschftung eingesetzt, bevor sie b Beginn der 2er uch lngsm nch Europ kmen (Nock 24; Webb & Blckwell 24). Im letzten Jhrzehnt wurde die Technik leistungsfähiger, günstiger und genuer (Holpp 26). Mittlerweile wurden uch GNSS-bsierte elektronische Deichselsysteme für Trktordrohnen und kmergesteuerte Spurfolgesysteme für Überldefhrzeuge uf dem Feld vorgestellt (Peters et l. 211; Zhng et l. 21). Nch einer Umfrge 24 nutzten 7% der Befrgten stellitengesteuerte Systeme zur Lenkunterstützung (Prem et l. 24), 29 wren es 11%, dvon etw die Hälfte in der höchsten Genuigkeitsklsse von +/-2.5cm (Hörner et l. 29) Verfhrenstechnische und rbeitswirtschftliche Auswirkungen Der verfhrenstechnische Nutzen von uf Trktoren und Erntemschinen verwendeten Lenksystemen ist primär in einer optimlen Ausnutzung der Geräterbeitsbreiten zu sehen. Diese führt im Vergleich zu mnuellem Lenken zu weniger Überlppung und Doppelberbeitung, verringerten Pflnzenschutz- und Düngemittelmengen und

37 2 Stnd des Wissens 21 reduzierten Feldrbeitszeiten. Die Wendezeiten können durch ein optimiertes Spurmngement reduziert werden und ds Arbeiten in der Dunkelheit wird wesentlich erleichtert. (Mck & Nozdrovicky 211; Niemnn et l. 27; Rüegg et l. 211; Schulten-Bumer et l. 29). Mit Lenksystemen ist beim Wenden uch ds Überspringen einer Fhrspur möglich. Der Wendevorgng wird mit Fhren eines Hlbkreises durchgeführt. Ohne Lenksystem wird in der Regel in einer längeren Omegkurve oder, um Vorgewende klein zu hlten, durch Vor- und Rückwärtsrngieren in Schwlbenschwnzform gewendet (Demmel 27) (Abb. 4). Abb. 4: Links oben Wenden in Schwlbenschwnzform, links unten Wenden in Omegform jeweils mit direktem Anschluss n die letzte Fhrspur. Rechts Wenden mit Überspringen einer Fhrspur. Fhrzeug- und Spurmsse beispielhft. Österreichische Untersuchungen unter kleinstrukturierten Bedingungen zeigten bei der Bodenberbeitung mit einer 4.2m breiten Scheibenegge eine Reduktion der Wendezeit von 3.3s bzw. 15% (Moitzi et l. 27). Unter grösser strukturierten Bedingungen in Tschechien wurde die Wendezeit mit Lenksystemen um 5% reduziert (Kroulik et l. 29). In byerischen Studien wurde mit dem Wechsel von Schwlbenschwnzwende uf Überspringen einer Fhrspur die Wendezeit um 1/3 gesenkt (Demmel 27). Die Überlppung wurde im Prxistest mit einem 4m-Bodenberbeitungsgerät und 5cm- Lenkgenuigkeit um etw 6cm im Vergleich zur mnuellen Lenkung verringert, gleichzeitig verringerte sich die Schwnkungsbreite beim Lenken (Berning 211). Ein Prxisbetrieb berichtete von einer Überlppung bei mnuellem Lenken bei der Bodenberbeitung mit

38 22 2 Stnd des Wissens 6.8m m Tg von 1-2cm, in der Ncht von 4-5cm. Mit Lenksystem knn die Überlppung um 5-9% reduziert werden (Keller 25). Eine Reduktion der Überlppung uf 5cm mit Lenksystem brchte 5-1% Dieseleinsprungen (Boxberger et l. 29). In Austrlien wurden durch die geringere Überlppung 3-1% Kosten eingesprt (Webb & Blckwell 24). Eine deutsche Umfrge beziffert ds Einsprpotenzil von Lenksystemen folgendermssen: Krftstoff bei 5.9%, Arbeitszeit 6.7%, Pflnzenschutzmittel 8%, Dünger 4.6% und Stgut 2.6 (Schulten-Bumer & Schmittmnn 21). Als Huptgründe für die Nutzung eines Lenksystems wurden ufgezählt: Fhrerentlstung 72%, Zeitersprnis 44%, exktes Anschlussfhren 42%, Verbesserung der Arbeitsqulität 3% Krftstoffersprnis 26%, Nchtrbeit 14%, Beetfhren 9%, Umweltschutz 5% (Schulten-Bumer et l. 29). Als erweiterte Anwendungsgebiete von Lenksystemen wird neben CTF uch die Streifenberbeitung (Strip-till) in Kombintion mit der präzisen Ablge von Dünger und Pflnzenschutzmitteln gennnt (Buick 26). Zusmmenfssend lässt sich us den oben zitierten Studien folgern, dss die verfhrenstechnischen und rbeitswirtschftlichen Auswirkungen positiv sind. Wendezeiten werden um 5-33% verkürzt und Geräterbeitsbreiten um 1.3% bis über 1% besser usgenutzt. Durch die geringere Überlppung kommt es zu relevnten Einsprungen n Dünger, Pflnzenschutzmitteln und Krftstoff Ergonomische Auswirkungen In Prxisumfrgen steht ls Huptgrund für die Nutzung eines Lenksystems die Fhrerentlstung gnz vorn (Schulten-Bumer et l. 29). Dieses Argument wird fst uch in ller zum Them gefundenen Litertur erwähnt: Der Fhrer, der 6% seiner Konzentrtion für den Lenkvorgng ufwendet (Moitzi & Heine 26), wird entlstet und knn sich besser uf die Kontrolle der Geräte konzentrieren (Niemnn et l. 27; Rüegg et l. 211; Schulten-Bumer et l. 29). In der Litertur wurden ber keine Hinweise druf gefunden, dss Belstung und Entlstung von Trktorfhrern im Zusmmenhng mit der Nutzung von Lenksystemen je untersucht worden wären. Zur Beurteilung von körperlicher Belstung bei Arbeit und Sport werden in den Arbeitsund Sportwissenschften oft Herzfrequenzmessungen ls Indiktor eingesetzt (Bongwld et l. 1995). Dneben wird die Herzfrequenz uch zur Einstufung von Stressbelstung ohne direkte körperliche Anstrengung wie zum Beispiel beim Autofhren verwendet (Egelund 1982; Pridon 26; Reimer et l. 21; Reimer et l. 211). Zum Teil wird die Herzfrequenz in Kombintion mit weiteren physiologischen Kennwerten wie Herzfrequenzvribilität und Hutleitfähigkeit interpretiert. Die Messgrösse Herzfrequenz ist sowohl Bestndteil in der industriellen Entwicklung nutzergerechter Mensch-Mschine-Interktion von Fhrerssistenzsystemen (Winner et l. 29) ls uch in Fhrerüberwchungssystemen in Krftfhrzeugen mit Fokus Ermüdungserkennung, in denen sie über Sensoren im Fhrersitz oder Lenkrd ufgenommen wird (Morwietz 211). In der Litertur finden sich neben vielen Informtionen zur Optimierung des Trinings von Ausduersportrten wie Joggen und Fhrrdfhren in einem Herzfrequenzbereich von etw 15-19min -1 (28) uch etliche Arbeiten, die sich mit Grenzwerten bei körperlich belstenden Arbeiten im Stehen bzw. im Zusmmenhng mit Heben und Trgen im

39 2 Stnd des Wissens 23 Bereich der Duerleistungsgrenze beschäftigen (Bernhrd & Kiene 24; Bongwld et l. 1995; Dikow 21; Rehme 24). Diese Grenze berechnet sich us dem individuellem Ruhepuls von 6-8min -1 plus 4 Arbeitspulsen und liegt im chtstündigen Mittel bei etw 1-12min -1 (Dikow 21; Rehme 24). Über dieser Grenze kommt es uf Duer trotz steigender Herzfrequenz zu einer Leistungsbnhme. Erkenntnisse für Herzfrequenzbereiche us den Bereichen Sport sowie Arbeit n der körperlichen Duerleistungsgrenze können nicht unbedingt uf den beim Lenken von Trktoren erwrteten Herzfrequenzbereich <1min -1 übertrgen werden. Aussgen für diesen Bereich fnden sich in verschiedenen Untersuchungen mit Autofhrern. Ds Regieren uf einfche Änderungen im Strssenverkehr htte bei einer Ausgngsherzfrequenz von 71-77min -1 eine Änderung von 1-2min -1 zur Folge; bei komplexeren Situtionen wren es bis zu 6 min -1 (De Wrd 1996). Bei vergleichenden Messungen zwischen mnuellem und vollutomtisch gesteuertem Einprken in gemischten Altersgruppen zwischen 2 und 6 Jhren zeigte sich, dss die Herzfrequenz in den zehn Sekunden vor und nch dem mnuellen Einprkprozess 2min -1 höher wr ls beim utomtischen Einprken. Während des mnuellen Einprkens steigerte sich die Herzfrequenz um 12min -1, während sie beim utomtischen Einprken sogr leicht uf etw 72min -1 snk (Reimer et l. 21). Aus Studien zum Telefonieren während dem Autofhren ging hervor, dss sich die Herzfrequenz signifiknt erhöhte (NSC 21), bzw. dss sich bei jüngeren Fhrern während des Telefonts die Herzfrequenz temporär von etw 7 uf 74 min -1 erhöhte (Reimer et l. 211). Im Fhrsimultor getestete Jungfhrer im Alter von etw 2 Jhren htten bei einer Ausgngsherzfrequenz von etw 92min -1 eine Erhöhung um 5min -1, wenn sie einfche Denkufgben lösen, etws ins Mobiltelefon eingeben oder eine Gefhrenbremsung durchführen mussten. Die Fhrer spürten die Änderung der Herzfrequenz nicht bzw. empfnden die Sitution uch nicht nstrengender (Pridon 26). Die Untersuchungen zeigen, dss Entlstung/Belstung während dem Fhren in der Regel mit einer Änderung der Herzfrequenz um wenige Schläge pro Minute einhergeht, in Einzelfällen uch mehr. Die Entlstung/Belstung muss nicht ls solche empfunden werden. Es ist offen, ob und wenn j in welchem Umfng beim Fhren mit utomtischen Lenksystemen in der Lndwirtschft ähnliche Effekte uftreten Wirtschftlichkeit Die Investitionskosten für ein utomtisches Lenksystem liegen je nch Ausstttung, Genuigkeitsklsse und Vorusstttung des Trktors in einem Bereich von 1 bis 3. Je nchdem fllen noch zusätzliche lufende Kosten für Korrektursignle n (Holpp 26; Niemnn et l. 27). Die Auslstungsgrenze für einen wirtschftlichen Einstz wird bhängig von Investitions- und lufenden Kosten, Systemgenuigkeit, Arbeitsbreite und Fruchtfolge bei einem Abschreibungszeitrum von fünf bis zehn Jhren mit 2-6h/Jhr ngegeben (Holpp 26; Niemnn et l. 27; Schulten-Bumer et l. 29). Die Skleneffekte sind bechtlich, bei bewirtschfteten Flächen in der Grössenordnung von mehreren tusend Hektren knn sich die Technik bereits nch zwei Jhren bezhlt mchen (Kstens et l. 26). Für Betriebe mit zu wenig Fläche für den rentblen Betrieb von Lenksystemen bietet sich für die Arbeitsgänge Bodenberbeitung und Ausst

40 24 2 Stnd des Wissens z.b. ds Anmieten von Lenksystemen, die Leihe entsprechend usgesttteter Trktoren über den Mschinenring oder die Zusmmenrbeit mit Lohnunternehmern n. Alle Pflegerbeiten können dnn ohne Lenksystem uf den präzis gelegten Pflegefhrgssen durchgeführt werden. D der Grossteil der Kosteneinsprungen durch die genuere Ausbringung von Dünger und Pflnzenschutzmitteln relisiert wird, genügt bereits die Verwendung von Lenksystemen beim Säen, um von den Huptvorteilen zu profitieren.

41 3 CTF-Umsetzung 25 3 CTF-Umsetzung In diesem Kpitel werden die Möglichkeiten einer CTF-Umsetzung unter europäischen Bedingungen mit der Verwendung von Stndrdmschinen drgestellt. Eine breite Einführung von CTF-Anbusystemen in der Prxis knn durch die Nutzung von Fhrzeugen mit Stndrdspurweiten und prxisüblicher Bereifung erleichtert werden. Dies vermeidet negtive Auswirkungen uf Höchstgeschwindigkeit, Trgkrft und Strssenverkehrszulssung der Trktoren. Hinzu kommt, dss mit einem Umbu einhergehende Kosten und Grntieverluste durch die Mschinenhersteller vermieden werden. Abhängig von den ngebuten Kulturen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Mechnisierung uf ein CTF-System bzustimmen. Im folgenden wurde uf Überlegungen von Chmen ufgebut (Chmen 27). Für eine kompktere Drstellung der Abbildungen wurden die Mschinen vereinfcht gezeichnet und meist uf eine Achse reduziert. 3.1 Duergrünlnd Auf Duergrünlnd lässt sich CTF mit einem geringen Fhrspurnteil dnk der heute gängigen Arbeitsbreiten in der Grünlnderntekette recht einfch relisieren. Bei trktorgebundenen Ernteketten lässt sich bei einer 6mm breiten Bereifung mit einer Front-Heck- Mähkombintion mit 6m, einem Kreiselheuer mit 6.8m und einem Schwder mit 7.5m ein Spurflächennteil von 2% relisieren. Beim Einstz einer Kombintion mit drei Mähwerken und einer Arbeitsbreite von 8.3m sinkt der Spurflächennteil uf etw 15% (Abb. 5). Ds Schwden ist mit einem Grossschwder mit Mittelschwdblge einfcher ls mit Seitenschwdblge zu bewerkstelligen. Der Abtrnsport gestltet sich mit Ldewgen einfch. Beim Pressen muss ein Bllensmmler eingesetzt werden, dmit die Bllen usserhlb des Feldes uf die Trnsportfhrzeuge gelden werden können. Lden Lden Schwden (7.5m) Schwden Zetten (6.8m) Zetten Mähen (6.m/8.3m) Mähen {Nme der Präsenttion} {Untertitel} {Präsenttor/in} Forschungsnstlt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Abb. 5: Trktorbsierte Grünlndernteketten. Die befhrene Fläche beträgt links etw 2%, rechts etw 13%. Die Mschinen wurden vereinfcht gezeichnet.

42 26 3 CTF-Umsetzung Werden Häcksler mit breiterer Spur und Bereifung eingesetzt (3.3m Aussenbreite), beträgt der Spurflächennteil bei einer Arbeitsbreite von 9m etw 25%. Grössere Arbeitsbreiten, wie sie mit Grossflächenmähwerken wie zum Beispiel dem Cls Cougr mit 14m und entsprechend bgestimmter Folgemechnisierung möglich sind, senken den Spurflächennteil wieder uf etw 14% (Abb. 6). Häckseln/ Belden Häckseln/ Lden 9m Trnsport Trnsport Schwden (7.5m) Schwden Zetten (6.8m) Mähen (8.3m) Zetten Mähen Abb. 6: Grünlnderntekette mit Häcksler (3.3m Aussenbreite). Bei 9m Mähbreite beträgt der Spurnteil ufgrund der breiteren Fhrspuren etw 25%, bei 14m etw 14%. In der Regel fährt ds Trnsportfhrzeug in nher Distnz prllel zum Häcksler. Unter CTF muss es uf der nächsten Spur fhren und der Häcksler entsprechend ds Erntegut über eine gnze Arbeitsbreite werfen. Technisch ist dies möglich, eine optimle Befüllung des Trnsportfhrzeuges ist ber schwieriger zu bewerkstelligen. Assistenzsysteme zur Steuerung des Auswurfkrümmers (Cls, New Hollnd) und Lenkungssteuerung des Trnsportfhrzeugs von der Erntemschine us (Cse, Fendt) können sinnvoll sein. Prxiserfhrungen us Austrlien zeigen, dss ds Befüllen von Anhängern den Fhrern unter CTF nicht schwerer fällt, d die Distnz zwischen Erntemschine und Trnsportnhänger durch die Fhrspuren immer dieselbe ist. Der Fhrer des Trnsportnhängers muss sich lso nur noch uf die Distnz in Fhrtrichtung zwischen Ernte- und Trnsportfhrzeug konzentrieren (Yule 212).

43 3 CTF-Umsetzung Mähdruschkulturen Ein uf der häufig verwendeten Grundrbeitsbreite von 3m bsiertes CTF-Anbusystem benötigt eine zusätzliche Fhrspur für den Mähdrescher. Der Fhrspurnteil beträgt etw 5% (Abb. 7). Bedingt durch die unterschiedlichen Fhrzeugspurweiten liegt er uch bei schmälerer Bereifung oder bei einer grösseren Schnittbreite von 6m in diesem Bereich. Eine Senkung des Spurflächennteils lässt sich nur durch eine Erhöhung der Grundrbeitsbreite erreichen. Bei einer Arbeitsbreite von 6m, 65mm breiter Trktorbereifung und 8mm breiter Mähdrescherbereifung kommt mn uf 4%, bei durchgängig 6mm breiten Reifen uf 36%. Bei 9m Arbeitsbreite, 65mm breiter Trktorbereifung und 8mm breiter Mähdrescherbereifung kommt mn noch uf etw 27% (Abb. 8). In llen Fällen erfolgen Pflegerbeiten wie Pflnzenschutz und Düngung mit einem ungerden Vielfchen der Grundrbeitsbreite von der Pflegefhrgsse us. Abb. 7: Getreidenbusystem mit einer Trktorrbeitsbreite von 3m und Mähdrescherrbeitsbreite von 4.8m. Der Spurflächennteil liegt bei etw 5%. Abb. 8: CTF-System mit 6m Arbeitsbreite. Links mit gemischt 6/8mm breiter Bereifung Fhrspurnteil von 4%, rechts mit einheitlich 6mm breiten Reifen 36%.

44 28 3 CTF-Umsetzung Bei einer Kombintion der Spurweiten vom Trktor (1.8m) und Mähdrescher (2.7m) kommt mn uf ein CTF-Anbusystem von 4.5m (Abb. 9). Der Mähdrescher fährt um eine hlbe Arbeitsbreite versetzt uf den Trktorspuren. Der Spurflächennteil beträgt mit 6mm breiten Reifen etw 27%. Ein geringerer Wert ist mit Stndrdmschinen ohne Spurnpssung und ohne schmle Reifen kum zu erreichen. 3.3 Mis Ein CTF-Anbusystem mit 4.5m Arbeitsbreite psst uch in den sechsreihigen Silomisnbu (Abb. 1). Der Häcksler fährt um eine hlbe Arbeitsbreite versetzt uf den Trktorspuren. Mit 6mm breiter Bereifung uf llen Fhrzeugen liegt der Spurflächennteil bei etw 27%. Bei vriblem Reihenbstnd können lle Reihen im unbefhrenen Bereich gelegt werden. Bezüglich des 7m weiten Überldens uf die Trnsportfhrzeuge gelten dieselben Regeln wie beim Häckslereinstz im Duergrünlnd beschrieben. Abb. 9: Getreidenbusystem mit 4.5m Arbeitsbreite und Spurflächennteil von etw 27%. Abb. 1: Sechsreihiges Misnbusystem mit 4.5m Arbeitsbreite und Spurflächennteil von etw 27%.

45 3 CTF-Umsetzung Kunstwiese Kunstwiese lässt sich uf zwei Arten in ein CTF-Anbusystem mit 4.5m Arbeitsbreite integrieren. Entweder beträgt die Mährbeitsbreite 4.5m oder 9m. In beiden Fällen hben die nchfolgenden Arbeitsgänge eine Arbeitsbreite von 9m. Mit 6mm breiter Bereifung beträgt der Spurflächennteil 27% bzw. 13% (Abb. 11). Lden Schwden Zetten Mähen Abb. 11: Trktorbsierte Kunstwiese. Links mit 4.5m Grundrbeitsbreite liegt der Spurflächennteil bei etw 27%. Rechts mit 9m sinkt der Spurflächennteil uf 13%.

46 3 3 CTF-Umsetzung Beim Häckslereinstz muss ds Futter mit einem Seitenschwder in die Häckslerfhrspur geschwdet werden. Die Arbeitsbreiten der Erntekette sind entsprechend bzustimmen (Abb. 12). Alterntiv knn der Häcksler wie in Abb. 11 in einer Linie mit dem Mittelschwder fhren. Dies erhöht die Spurbreite und dmit den Gesmtspurflächennteil. Häckseln/ Lden 7. Schwden Zetten Mähen Abb. 12: Kunstwiese/Futterbu mit Häckslereinstz. Ds Futter wird mit einem Seitenschwder in die Häckslerfhrspur geschwdet. 3.5 Rüben/Krtoffeln Im heute gängigen sechsreihigen Ernteverfhren lässt sich ein CTF-Anbuverfhren mit drei Meter Arbeitsbreite relisieren. Der Spurflächennteil beim Einstz von leichten, reltiv schml bereiften trktorgezogenen oder selbstfhrenden Köpfrodeldern beträgt etw 5-6% (Abb. 13). Mit den m Mrkt verfügbren neunreihigen Erntesystemen liesse sich theoretisch ein uf neun Reihen mit 5cm Reihenbstnd bsierendes CTF-Anbusystem mit einer Arbeitsbreite von 4.5m relisieren (Abb. 14). Bei den Erntemschinen hndelt es sich llerdings primär um schwere, selbstfhrende Köpfrodebunker mit gross- bis gnzflächig überrollender Bereifung. Grimme bietet mit dem Rootster 94 einen neunreihigen trktorgezogenen Köpfrodelder n. Diesen gibt es derzeit nur in einer strren Arbeitsbreite von 4.5 Meter; er entspricht primär den Anforderungen der osteuropäischen Märkte. Eine Ausführung mit drei Meter Trnsportbreite gibt es nicht. Für den Krtoffelnbu gelten prinzipiell dieselben Überlegungen wie für den Rübennbu. Heute verbreitete vierreihige Anbusysteme mit 75cm Reihenbstnd und drei Meter Arbeitsbreite weisen einen Spurflächennteil von 5-6% uf.

47 3 CTF-Umsetzung Abb. 13: Sechsreihiges Rübennbusystem mit Köpfrodelder. Bei 3m Arbeitsbreite liegt der Spurflächennteil bei etw 5-6%. Abb. 14: Skizze eines neunreihigen Rübennbusystems mit 4.5m Arbeitsbreite und einem trktorgezogenen (Überldedistnz 3.6m) bzw. selbstfhrenden Köpfrodelder (Überldedistnz 5.4m). Der Spurflächennteil läge bei etw 27%. Für eine Einbindung von Rüben und Krtoffeln in CTF-Anbusysteme sind zwei Grundvrinten vorstellbr: ) Die Erntetechnik für Rüben und Krtoffeln wird konsequent mit 4.5m Arbeitsbreite und entsprechenden Spurweiten und Reifenbreiten in ds CTF-Anbusystem eingebunden. Angesichts der bestehenden Angebotsplette und des ungebrochenen Trends zu immer leistungsfähigeren Mschinen ist zu erwrten, dss solche Arbeitsbreiten mittelfristig in grösserer Vielflt zur Verfügung stehen werden. D die vom CTF-Anbusystem vorgegebenen Reifen-/Bnddimensionen und der mximl tolerierte Kontktflächendruck ds Gesmtgewicht der nicht gnzflächig überrollenden Mschinen limitieren, ist die Verwendung von grossvolumigen Bunkern nicht möglich. Der Ernteguttrnsport uf dem Feld erfolgt bsätzig wie beim Mähdrusch und Häckseln mit Trnsportfhrzeugen; der Überldevorgng ist jedoch komplexer, d ds Erntegut nicht geworfen, sondern mit Bändern über weitere Strecken trnsportiert werden muss. Im Vergleich zu Bunkermschinen mit Feldrndentldung nimmt der Logistikufwnd zu. b) Die Erntetechnik für Rüben und Krtoffeln wird nicht in ds CTF-Anbusystem eingebunden. Die Ernte erfolgt mit gnzflächig überrollenden Köpfrodebunkern ohne zusätzliche Feldtrnsportfhrzeuge. Die mximl tolerierten Kontktflächendrücke, die zum Schutz der nsonsten unbefhrenen Flächenteile tendenziell niedriger ls in der ersten Vrinte sind, begrenzen die mximlen Mschinengewichte und Schlglängen. Die Felder müssten ggf. in uf die Mschinenkpzität ngepsste Beete eingeteilt werden. Ein solches Ausklmmern einzelner Arbeitsgänge us dem CTF-Fhrschem ist us dem holländischen Gemüsebu unter der Bezeichnung Sesonl CTF beknnt. Untersuchungen zeigten, dss CTF uch dnn vorteilhft blieb (Vermeulen & Korteweg 27). Erfhrungsgemäss lssen sich vor llem Rüben bei späten Erntezeitpunkten nicht immer unter optimlen Bodenfeuchtebedingungen ernten. Die Gefhr der Induktion

48 32 3 CTF-Umsetzung unerwünschter Bodenverdichtungen ist wesentlich grösser ls in nderen Kulturen. Die Auswirkungen dieser Bodenverdichtungen für die Folgekulturen lssen sich in Anbusystemen mit Bodenlockerung jedoch durch eine entsprechende Berbeitung kompensieren. D der Anbu von Zuckerrüben und vor llem Krtoffeln unter permnenten Direktstsystemen uf Grund der mit dem dicht gelgerten Boden oft einhergehenden verminderten Produktqulität und der strken Bewegung des Bodens während der Ernte wenig verbreitet ist, stellen sich die oben ngeführten Verdichtungsrisiken unter Direktst nicht (Klpk & Steinert 28; Südzucker 22). 3.6 Plnungshilfen Weitere Informtionen zur Plnung von CTF Spursystemen stehen uf der Homepge der Bertervereinigung CTF-Europe ( zur Verfügung. Zur Berechnung von Spurflächennteilen eignen sich die excelbsierten Tools TASC und CCTF (Clculting Controlled Trffic Frming) zur Berechnung der Spurflächennteile (Diserens & Spiess 24; Nowk 29). 3.7 Schlussfolgerung CTF-Anbusysteme sind mit den heute zur Verfügung stehenden Stndrdmschinen in vielen Bereichen relisierbr. Duergrünlnd, Mähdruschfrüchte, Mis und Ackerfutterbu lssen sich reltiv einfch mechnisieren. Im Grünlnd können mit Arbeitsbreiten b 9m Spurflächennteile von bis zu unter 15% erreicht werden, uf dem Acker mit 4.5m und 9m von etw 27%. Bei Rüben und Krtoffeln ist es ufgrund der derzeit primär uf 3m Arbeitsbreite usgelegten Erntetechnik nur schwierig möglich, ein CTF-System mit einem Fhrspurnteil von weniger ls 5% zu instllieren. Zum Erreichen geringerer Fhrspurnteile müsste neben der Entwicklung von Erntetechnik mit grösserer Arbeitsbreite vor llem uch der Trnsport der grossen Erntemssen uf dem Feld bodenschonend gestltet werden. Alterntiv knn ls verfhrenstechnischer Kompromiss der Einstz von Erntetechnik mit gnzflächig überrollenden Bunkermschinen geprüft werden.

49 4 CTF-Feldversuch 33 4 CTF-Feldversuch Zur Quntifizierung bodenkundlicher und pflnzenbulicher Auswirkungen von CTF wurde ein dreijähriger Feldversuch mit Getreide und Kunstwiese unter Direktst durchgeführt. Die Bewirtschftung erfolgte mit prxisüblichen Stndrdmschinen nch guter fchlicher Prxis im Sinne einer Ausnutzung ller üblichen technischen Vorsorgemöglichkeiten. Zur besseren Einordnung der Resultte wurden befhrene und nicht befhrene Flächenteile differenziert erhoben und CTF mit zufällig befhrenen Direktst- und Pflugprzellen verglichen. 4.1 Mteril und Methoden Stndort Die Versuchsflächen liegen uf der Przelle Grund der Forschungsnstlt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART in Tänikon (Koordinten E /N ). Bei der um zirk 2% leicht nch Westen und Norden geneigten Przelle hndelt es sich um eine tiefgründige Prbrunerde, die uf der Grundmoräne des postglzilen Alluvion des Adorfer Feldes entstnden wr. Auf Bsis von Bodenprofilen wurde der Skelettgehlt uf etw 1% geschätzt. Die wichtigsten Bodenprmeter sind in Tb. 4 drgestellt. Der Boden ist ls Geschiebelehm Ls3 (deutsches Dreieckskoordintensystem) bzw. Lom (USmeriknische Soil Txonomy) einzustufen (Scheffer & Schchtschbel 22). Tb. 4: Durchschnittliche Bodeneigenschften des Versuchsstndortes (Anken 23). Eigenschft Tiefe -2 cm Tiefe 3-5 cm Ton 21.9% 24.9% Schluff 33.8% 33.2% Snd 41.5% 41.9% org. C 1.6% - ph (H 2 O)

50 34 4 CTF-Feldversuch Witterung Im 4-jährigen Mittel (197-21) liegen die durchschnittlichen Jhrestemperturen in Tänikon bei 8.4 C und der durchschnittliche Jhresniederschlg bei 1187mm. Der Niederschlgs- und Temperturverluf im Versuchszeitrum sind in Abb. 15 drgestellt. 21 regnete es im Mi verhältnismässig viel und es wr kühl. Die Niederschläge im Juni 211 gingen ebenflls mit einer kühleren Periode einher. Tempertur ( C) Jn Mrz Mi Jul Sep Nov Jn Mrz Mi Jul Sep Nov Jn Mrz Mi Jul Sep Nov Jn Mrz Mi Jul Sep Nov Ø Niederschlg Tgesmitteltempertur Ø Tgesmitteltempertur Niederschlg Niederschlg (mm) Tempertur ( C) Jn Feb Mrz Apr Mi Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jn Feb Mrz Apr Mi Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Temp Niederschl Niederschlg Ø Tgesmitteltempertur Ø Tgesmitteltempertur Niederschlg Niederschlg (mm) Abb. 15: Oben: Montlicher Niederschlgs- und Temperturverluf von Unten: Lngjährige Montsmittel +/-1 Stndrdbweichung. Messwerte von Meteosttion Tänikon. (Quelle: Meteoschweiz, Zürich)

51 4 CTF-Feldversuch wr die Witterung 3 Tge vor der Ausst und zwischen Ausst und Auszählen des Feldufgngs feuchter und es wr kühler ls 29 (Tb. 5). Tb. 5: Niederschlgssummen und Ø Tgesmitteltemperturen vor der Ausst und zwischen Ausst und Auszählen des Feldufgngs 28 und 29. Zeitrum 3 Tge vor bis Ausst Ausst bis Auszählen: 28: 37 Tge 29: 33 Tge Winterweizen Ausst Niederschlgssumme Wintergerste Ausst Ø Tgesmitteltempertur Niederschlgssumme Ø Tgesmitteltempertur 96 mm 12. C 55 mm 15.5 C 118 mm 8.9 C 63 mm 1.1 C

52 36 4 CTF-Feldversuch Anlge Feldversuch Der CTF-Feldversuch konnte in den seit 1998 in Tänikon bestehenden Bestellsystem- Vergleich integriert werden. Von der Przelle liegen viele Dten hinsichtlich der Schlghistorie vor. Bisher wurden in der rndomisierten Blocknlge mit vier Wiederholungen die Vrinten Pflug, Mulchst (Berbeitungstiefe cht Zentimeter), Direktst und Pflug biologisch bewirtschftet (Pflug-Bio) untersucht. Die untersuchten Przellen Direktst sind seit 1998 ls Direktstprzellen etbliert, die Przellen CTF-Direktst wurden von 1998 bis Frühjhr 28 ls Mulchstprzellen mit einer mximlen Berbeitungstiefe von 8 cm bewirtschftet und seit Herbst 28 mittels Direktst bestellt. Die Verfhren Direktst und CTF-Direktst hben lso eine leicht unterschiedliche Historie der Bodenentwicklung. Der CTF-Feldversuch beinhltet die Vrinten Pflug, Direktst und CTF-Direktst. Die weiter bewirtschfteten Pflug-Bio-Przellen wurden nicht in die Untersuchungen mit einbezogen (Abb. 16). Die Przellen sind 12m breit, drei Blöcke sind 3m und ein Block 7m lng. Die gesmte Versuchsfläche ohne Grünstreifen ht eine Fläche von.8h. Abb. 16: Luftbild der Versuchsnlge mit den Blöcken IV, I, II, III und Versuchsprzellen mit Pflug (P), Direktst (D) und CTF-Direktst (C). Die Pflug-Bio-Przellen (B) der bisherigen Versuchsnstellung sind nicht mit einbezogen.

53 4 CTF-Feldversuch Fruchtfolge Nch den im Sommer 28 uf den CTF-Fhrspuren geernteten Erbsen wurden Winterweizen (Sorte Sil) (28/9), Wintergerste (Sorte Fridericus) (29/1) und Kunstwiese (UFA-Mischung 33) (21/11) ngebut. Detilinformtionen zum Stgut sind im Anhng (9.1) ufgeführt, die gesmte Fruchtfolge ist in Tb. 6 bgebildet. Durch den Einbezug der Kunstwiese konnten neben den Auswirkungen der Befhrungen in Mähdruschkulturen uch die der Grünlnderntekette mit mehreren Schnitten und entsprechender Anzhl n Überfhrten untersucht werden. Tb. 6: Fruchtfolge uf der Versuchsprzelle Die Kulturen während des CTF-Feldversuches sind fett gedruckt. Jhr Kultur Jhr Kultur 22 Winterweizen 27 Winterweizen 23 Wintergerste 28 Sommererbsen 24 Kunstwiese 29 Winterweizen 25 Kunstwiese 21 Wintergerste 26 Silomis 211 Kunstwiese

54 38 4 CTF-Feldversuch Verfhrenstechnik Auswhl CTF-Spursystem Unter Berücksichtigung der Przellenbreite und der Arbeitsbreiten vorhndener Mschinen wurde für den Versuch ds CTF-Spursystem TwinTrc (Chmen 27) gewählt. Der Mähdrescher fährt um eine hlbe Arbeitsbreite versetzt uf zwei unterschiedlichen Trktorspuren. Aus der Spurbreite des Trktors (1.8 Meter) und des Mähdreschers (2.7 Meter) ergibt sich die Arbeitsbreite von 4.5 Meter (Abb. 17). Abb. 17: CTF-Spursystem TwinTrc mit zwei Spurbreiten 1.8 / 2.7m, die zusmmen 4.5m Grundrbeitsbreite ergeben. Die Fläche wurde in Unterflächen eingeteilt. Neben den nicht befhrenen Bereichen sind die für St und Ernte benutzten Fhrspuren ls mittel befhren und die Pflegefhrspuren, uf denen zusätzlich Pflnzenschutz und Düngung durchgeführt werden, ls intensiv befhren definiert. Im Versuch liegt der Anteil intensiv befhrener Fläche bei etw 9%, der mittel befhrenen bei 26% und der nicht befhrenen bei 65%.

55 4 CTF-Feldversuch Verwendete Mschinen In der Vrinte Pflug wurden für Bodenberbeitung und St usser dem Pflug 3m breite Mschinen verwendet. Der Mähdrescher htte eine Arbeitsbreite von 4.5m, der im Stroh eingesetzte Zetter 5.4m. In der Kunstwiese wurde eine Front-Heck-Mähkombintion mit 3.85m und 1.85m genutzt. Ds Schwden von Stroh und Grs erfolgte mit einem Doppelschwder mit Seitenblge und 7.1m Arbeitsbreite und die Erntegutbfuhr mit einem Ldewgen beziehungsweise einer Rundbllenpresse, die die Bllen usserhlb der Versuchsprzellen blegte. Für die Vrinte Direktst konnte keine Sätechnik mit üblichen 3m bzw. für die Vrinte CTF-Direktst mit der speziellen Arbeitsbreite 4.5m beschfft werden. Dher wurde eine vorhndene, selbstentwickelte Versuchssämschine mit Gsprdo- Scheibensäggregten und 2m Arbeitsbreite mit einem zusätzlichen Schr und durch Anpssung der Schrbstände uf 2.25m Arbeitsbreite verbreitert. In der Vrinte Direktst wr die Mschine gerde, in der Vrinte CTF-Direktst seitenversetzt ngehängt. Bei Hin- und Rückfhrt uf derselben Spur km mn uf die zweifche Arbeitsbreite 4.5m (Abb. 18). Durch ds Versuchsdesign mit 9m effektiver Versuchsbreite und 1.5m Rndstreifen wird die Doppelbefhrung derselben Spur uf die intensiv befhrenen Pflegefhrspuren begrenzt. Die mittelbefhrenen Fhrspuren sind nicht betroffen und die Befhrungsintensität der Przelle entspricht der einer Mschine mit 4.5m Arbeitsbreite. Abb. 18: Direktsämschine in seitenversetzter Anhängung in CTF-Direktst. Durch ds Versuchsdesign mit Rndstreifen beschränkt sich die nötige Doppelbefhrung uf die intensiv befhrene Pflegefhrgsse.

56 4 4 CTF-Feldversuch Detils zu den verwendeten Mschinen sind im Anhng (9.1) ufgeführt, die Arbeitsbläufe während der Versuchsjhre in Tb. 7. Tb. 7: Mschinenketten im Feldversuch. Kultur Erbsen 28 Weizen 28/9 Gerste 29/1 Vrinte Pflug Direktst CTF-Direktst Mähdrescher Pflug Mulchgerät 29./ / Kreiselegge mit Sämschine Direktst Mähdrescher mit Strohhäcksler Pflug Direktst Kreiselegge mit Sämschine Mähdrescher Zetter / Schwder / Rundbllenpresse Kunstwiese 21/11 Grubber Scheibenegge Kreiselegge mit Sämschine Mulchgerät Direktst Mähwerk 17.5./2.6./17.8./ Schwder 18.5./21.6./17.8./ Rundbllenpresse bzw. Ldewgen 18.5./28.9. bzw / Kontktflächendruck Um die Mschinengewichte nch guter fchlicher Prxis bodenschonend bzustützen, wurden lle Trktoren mit einem Reifeninnendruck von 8kP und der Mähdrescher uf der Vorderchse mit 1kP und uf der Hinterchse mit 12kP gefhren. Hinsichtlich der Trgkrft sind diese Reifeninnendrücke bei voller Zuldung für den Feldeinstz zulässig, für eine Strssenfhrt mit Höchstgeschwindigkeit sind sie gegebenenflls zu erhöhen. Die mit der Softwre TASC (Version 2., Agroscope ART, Ettenhusen/Schweiz)

57 4 CTF-Feldversuch 41 berechneten mximlen Rdkontktflächendrücke betrugen etw 75P für die bei Ausst und Ernte eingesetzten Trktoren in der Leistungsklsse 65-11kW, etw 1kP für den 51kW-Pflegetrktor mit ngebutem Düngerstreuer und Pflnzenschutzgerät, sowie knpp 14 kp für den Mähdrescher. Der usschliesslich uf den Pflegefhrgssen benutzte einchsige Ldewgen mit geringer Kpzität und mx. 4.8t Gesmtgewicht musste mit einem Reifeninnendruck von 18kP gefhren werden und erreichte den mximlen Kontktflächendruck von 19kP. Ds Risiko einer Bodenverdichtung besteht bereits unter den in der Berechnung vorgegebenen trockenen Bedingungen für Düngerstreuer, Mähdrescher und Ldewgen. In Situtionen geringerer Bodentrgfähigkeit steigt die Verdichtungsgefhr entsprechend. Eine detillierte Ubersicht der verwendeten Bereifungen, Reifeninnendrücke und Kontktflächendrücke findet sich in Tb. 8. Tb. 8: Mschinengewichte, Kontktflächendrücke und eventuelle Verdichtungsgefährdung bis in x cm Bodentiefe. Mschine Sme Dordo 75 mit Frontgewicht & Pflnzenschutzgerät mit 4l Wsser Sme Dordo 75 mit Frontgewicht & Düngerstreuer mit 65kg Dünger Hürlimnn H488DT Gesmtgewicht kg Fendt Vrio John Deere 692S John Deere 2254 Hillmster Mähdrescher mit vollem Korntnk Krone Rundbllenpresse Achse/ Achslst kg Reifengrösse Reifeninnendruck kp Kotktflächendruck kp Verdichtungsgefhr bis x cm Tiefe vorn 11 36/7R hinten /7R vorn 85 36/7R hinten /7R vorn /85R hinten /85R vorn /7R hinten 33 52/7R vorn /65R hinten /65R vorn /65R hinten /65R / Agrr Ldewgen /

58 42 4 CTF-Feldversuch Befhrungsmuster Abb. 19 stellt die Befhrung im Getreidebu in den verschiedenen Vrinten dr. In der rndomisierten Versuchsfläche konnte n den Przellenrändern nicht immer überlppungsfrei gefhren werden. Aus diesem Grund wurden in llen Einzelprzellen die Rndstreifen von 1.5 Meter Breite nicht für Erhebungen genutzt. Der Spurflächennteil beträgt bei Pflug 1%, bei Direktst ~75% und bei CTF ~35%. Abb. 19: Die Abbildung zeigt die Befhrungsmuster im Getreidebu. Der Spurflächennteil beträgt bei Pflug 1%, bei Direktst ~75% und bei CTF ~35% Prllelfhren In der klein przellierten rndomisierten Blocknlge wurde uf eine Nvigtion mit unter CTF üblichen GNSS-Lenksystemen verzichtet. Die Przellen wren zu kurz und die Grünstreifen zwischen den Blöcken zu schml, ls dss vom Przellenbeginn n ein präzises Gerdeusfhren möglich gewesen wäre. Alterntiv wurden mit Stöcken Leitlinien usgesteckt und uf Sicht gefhren Pflegemssnhmen In llen Vrinten wurden die betriebsüblichen Pflnzenschutz- und Düngungsmssnhmen von den Pflegefhrgssen us durchgeführt. Die Düngung wurde uf Bsis der N min - Beprobung klkuliert (9.3). Es wurde usschliesslich Kunstdünger verwendet. Schlgkrten mit einer Dokumenttion der durchgeführten Feldrbeiten finden sich im Anhng (9.4).