Saatgutzuteilung von Raps

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1 FORSCHUNGSBERICHT AGRARTECHNIK des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Max-Eyth-Gesellschaft (MEG) 247 Hans-Werner Griepentrog Saatgutzuteilung von Raps Dissertation Kiel 1994

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3 Aus dem Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Direktor: Prof. Dr. H. J. Heege Saatgutzuteilung von Raps Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Agrarwissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel vorgelegt von Dipl.-Ing. Hans-Werner Griepentrog aus Schwabe/Holstein Kiel 1994

4 Dekan: Erster Berichterstatter: Zweiter Berichterstatter: Prof. Dr. U. Wyss Prof. Dr. H. J. Heege Prof. Dr. H. Hanus Tag der mündlichen Prüfung: 21. April 1994 Kurzbezeichnung der Universitätsbibliothek: 8 Copyright 1994: Im Selbstverlag Bezugsquelle: Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Max-Eyth-Str. 6 D Kiel Gedruckt mit Genehmigung der Agrarwissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts- Universität zu Kiel Alle Rechte, auch die der Übersetzung und des Nachdruckes sowie jede Art der fotomechanischen Wiedergabe, auch auszugsweise, bleiben vorbehalten.

5 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung Drillsaat von Raps Saatgut und Saatgutbehandlung Inkrustierung Talkumierung Versuchssaatgut Drillmaschine Saatgutbehälter Saatgutzuteilung Särohre und Säleitungen Säschare Stoffeigenschaften und Zuteilungsysteme Stoffeigenschaften Abmessungen Kornform Korngrößenverteilung Korngröße Feuchtegehalt Tausendkornmasse Dichte Reindichte Schüttdichte Rütteldichte Hohlraumvolumen Reibungsverhalten Innere Reibung Äußere Reibung Elektrostatisches Aufladungsverhalten... 68

6 Seite 4 Zuteilungssysteme Mechanisch-gravitative Zuteilungssysteme Seitliches Feinsärad Mittiges Feinsärad Schubrad Nockenrad mit Feinsälappen Einzelkorndosierung Mechanisch-pneumatische Systeme Zellenrad Dosierrad Längsverteilung Konstanz der Aussaatmenge Gleichmäßigkeit der Kornabstände Mechanische Beanspruchung des Saatgutes Abriebfestigkeit Keimfähigkeit Diskussion Stoffeigenschaften Zuteilungssysteme Stoffeigenschaften und Zuteilungssysteme Ausblick Zusammenfassung Summary Literaturverzeichnis Anhang

7 Verzeichnis der Abbildungen Seite Abb. 1: Drillmaschine aus dem Jahr 1930 der Fa. Saxonia Abb. 2: Mittlerer Kornabstand in der Reihe in Abhängigkeit von der Reihenweite und der Aussaatmenge Abb. 3: Einflußfaktoren auf den Feldaufgang Abb. 4: Inkrustiertes Rapskorn, Ausschnitt Abb. 5: Talkumiertes Rapskorn Abb. 6: Mechanisch-gravitative Anbau-Drillmaschine Abb. 7: Funktionsstruktur einer mechanisch-gravitativen Drillmaschine Abb. 8: Mechanisch-pneumatische Anbaudrillmaschine Abb. 9: Funktionsstruktur einer mechanisch-pneumatischen Drillmaschine Abb. 10: Unterschiedliche Säradtypen Abb. 11: Unterschiedlich aktive Bereiche des Saatgutes im Sägehäuse Abb. 12: Mittlere Durchlaufzeiten von Rapskörnern bei einem Stahlund Kunststoffsärohr Abb. 13: Streuung der Durchlaufzeiten von Rapskörnern bei einem Stahlund Kunststoffsärohr Abb. 14: Verteilung der Körner in Längsrichtung bei unterschiedlich geneigten Säscharen Abb. 15: Einfluß von Stoffeigenschaften des Saatgutes auf Wirkprinzipe der Zuteilungen von Drillmaschinen Abb. 16: Korngrößenverteilung: Relative Häufigkeit für unbehandelten, inkrustierten und talkumierten Raps Abb. 17: Korngrößenverteilung: Rückstandssumme für unbehandelten, inkrustierten und talkumierten Raps... 49

8 Seite Abb. 18: Kugelanordnung, Koordinationszahl, Raumfüllung/Lagerungsdichte, Hohlraumvolumen/Porosität von regelmäßigen Kugelpackungen Abb. 19: Meßeinrichtung zur Bestimmung der Schüttdichte Abb. 20: Meßeinrichtung zur Bestimmung der Rütteldichte Abb. 21: Meßeinrichtung zur Bestimmung des Schüttwinkels Abb. 22: Meßeinrichtung zur Bestimmung des Schüttwinkels, Detail: Gestaltung des Grundplattenrandes Abb. 23: Schüttwinkel in Abhängigkeit von der Körnerfeuchte Abb. 24: Meßeinrichtung zur Bestimmung des Reibungsbeiwerts Abb. 25: Reibkraft (Spannung des Kraftsensors) in Abhängigkeit vom Reibweg Abb. 26: Reibungsbeiwerte von Raps in Abhängigkeit von der Körnerfeuchte Abb. 27: Meßeinrichtung zur Bestimmung des elektrostatischen Aufladungsvermögens von Saatgut Abb. 28: Seitliches Feinsärad Abb. 29: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säwellendrehzahl beim seitlichen Feinsärad Abb. 30: Mittiges Feinsärad Abb. 31: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säwellendrehzahl beim mittigen Feinsärad Abb. 32: Schubrad Abb. 33: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säradbreite beim Schubrad Abb. 34: Nockenrad mit Feinsälappen Abb. 35: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säwellendrehzahl beim Nockenrad mit Feinsälappen Abb. 36: Einzelkorndosierung... 81

9 Seite Abb. 37: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säwellendrehzahl bei der Einzelkorndosierung Abb. 38: Zuteilungssystem Zellenrad mit Breiten- und Tiefenverstellung Abb. 39: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säradbreite beim Zellenrad mit pneumatischer Förderung Abb. 40: Zuteilungssystem Dosierrad mit Drehzahlverstellung Abb. 41: Kornfrequenz (Aussaatmenge) in Abhängigkeit von der Säwellendrehzahl beim Dosierrad mit pneumatischer Förderung Abb. 42: Relative Aussaatmenge in Abhängigkeit von der Zeit für die 1. und 2. Wiederholung Abb. 43: Mittlere Abweichung der Aussaatmenge (1. Wiederholung) Abb. 44: Mittlere Abweichung der Aussaatmenge (2. Wiederholung) Abb. 45: Normalverteilte Kornabstände (Normal- oder Gaußverteilung) Abb. 46: Exponentiellverteilte Kornabstände (Exponentialverteilung) Abb. 47: Klassierte gemessene Kornabstände bei Raps, die von einer Exponentialverteilung abweichen Abb. 48: Meßkette: Optischer Sensor (Lichtschranke), Micro-Controller und Computer Abb. 49: Gabel-Lichtschranke zur Erfassung der Rapskörner Abb. 50: Fehler der Lichtschranke in Abhängigkeit von der Kornfrequenz und dem Variationskoeffizienten Abb. 51: Variationskoeffizient in Abhängigkeit von der Aussaatmenge (Kornfrequenz) beim seitlichen Feinsärad mit unbehandeltem Raps Abb. 52: Variationskoeffizient in Abhängigkeit von der Aussaatmenge (Kornfrequenz) beim mittigen Feinsärad mit unbehandeltem Raps Abb. 53: Variationskoeffizient in Abhängigkeit von der Aussaatmenge (Kornfrequenz) beim Schubrad mit unbehandeltem Raps

10 Seite Abb. 54: Variationskoeffizient in Abhängigkeit von der Aussaatmenge (Kornfrequenz) beim Nockenrad mit Feinsälappen mit unbehandeltem Raps Abb. 55: Variationskoeffizient in Abhängigkeit von der Aussaatmenge (Kornfrequenz) bei der Einzelkorndosierung mit unbehandeltem Raps Abb. 56: Variationskoeffizient als Maß der Gleichmäßigkeit der Kornabstände Abb. 57: Umfangsgeschwindigkeiten der Säräder bei einer Aussaatmenge von 12 Körner/s Abb. 58: Änderung der Tausendkornmasse (TKM) infolge des Maschinendurchlaufs als Maß für den Abrieb angelagerter Beizstoffe Abb. 59: Änderung der Keimfähigkeit nach einmaligem Maschinendurchlauf Abb. 60: Mittlerer Abstand zum nächsten Nachbarkorn in Abhängigkeit von der Reihenweite und dem Variationskoeffizienten Abb. 61: Änderung der Aussaatmenge in Abhängigkeit von der inneren Reibung (Schüttwinkel) bei Zuteilungen mit Volumendosierung Abb. 62: Gleichmäßigkeit der Kornabstände in Abhängigkeit von der äußeren Reibung (Reibungsbeiwert) bei Zuteilungen mit gravitativer Verteilung Abb. 63: Gleichmäßigkeit der Kornabstände in Abhängigkeit von der äußeren Reibung (Reibungsbeiwert) bei pneumatischen Systemen und der Einzelkorndosierung

11 Verzeichnis der Tabellen Seite Tab. 1: Einteilung von Schüttgütern nach Partikelgröße Tab. 2: Feuchtegehalte der Saatgutvarianten Tab. 3: Tausendkornmasse (TKM) der Saatgutvarianten Tab. 4: Rein-, Schütt- und Rütteldichte von unbehandeltem, inkrustiertem und talkumiertem Raps Tab. 5: Hohlraumvolumen von unbehandeltem, inkrustiertem und talkumiertem Raps Tab. 6: Schüttwinkel (innere Reibung) von unbehandeltem, inkrustiertem und talkumiertem Raps Tab. 7: Reibungsbeiwert (äußere Reibung) von unbehandeltem, inkrustiertem und talkumiertem Raps Tab. 8: Elektrostatisches Aufladungsvermögen von unbehandeltem, inkrustiertem und talkumiertem Raps... 70

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13 Einleitung Die Sätechnik für Raps hat sich in den letzten Jahren gewandelt. Aufgrund pflanzenbaulicher Aspekte erfolgt die Aussaat heute zu einem früheren Zeitpunkt und mit geringeren Aussaatmengen. Darüber hinaus wird nur noch Saatgut verwendet, das durch eine Beizbehandlung vor Krankheiten und Insektenfraß in der Auflaufphase weitgehend geschützt ist. Durch Beizen behandeltes Saatgut weist jedoch andere Stoffeigenschaften auf als unbehandeltes. Diese in pflanzenbaulicher und stofflicher Hinsicht veränderten Rahmenbedingungen stellen heute andere Anforderungen an die Sätechnik als noch vor zwanzig Jahren. In Untersuchungen wurde nachgewiesen, daß aus pflanzenbaulicher Sicht ein früherer Saattermin gekoppelt mit einer geringeren Aussaatmenge und einem engeren Reihenabstand Vorteile für die Bestandesentwicklung bietet [31,32,122,112,16]. Dieses ist hauptsächlich auf die dadurch verbesserten Standraumverhältnisse der Pflanzen zurückzuführen. Infolge dieser neuen pflanzenbaulichen Zielsetzung änderte sich die Arbeitsweise der Zuteilungssysteme von Drillmaschinen, da mit reduzierter Saatmenge und Reihenweite geringere Körnermengen je Zeit auszubringen sind. Die dadurch bedingte niedrige Drehzahl der Säräder führte allerdings zu ungleichmäßigeren Kornabständen, weil die Säradgestaltung auf diese Arbeitsweise nicht abgestimmt war. Aufgrund dieses Zustandes waren übermäßige Häufungen und Lücken bei den Kornabständen innerhalb der Reihen die Folge. Die Drillmaschinenhersteller reagierten darauf, indem sie Aufsteck- oder Einschubteile für die Säräder anboten oder Teilungen der Säräder mit unterschiedlicher Gestaltung vornahmen, die die Aussaat des in der Pflanzenproduktion immer bedeutender werdenden Rapses verbesserten [121,34,36]. Darüber hinaus hat die Tendenz zu geringen Aussaatmengen insgesamt nicht nur pflanzenbauliche, sondern wegen des gestiegenen allgemeinen Kostendrucks in der Landwirtschaft auch ökonomische Gründe [47]. Das Beizen von Saatgut trägt wesentlich zu dessen hochwertiger Qualität bei. Unbehandelter Raps wird heute in der konventionellen Landwirtschaft kaum mehr ausgesät. Infolge der Anlagerungen von Stoffen an die Körner ändert sich u.a. deren Fließfähigkeit, weil die Eigenschaften der natürlichen Samenschale nicht mehr wirksam sind. Aufgrund der veränderten Stoffeigenschaften ist das ungestörte Zusammenwirken von Saatgut und Zuteilungssystemen häufig nicht mehr gegeben, und es kommt zu Ungleichmäßigkeiten in der Aussaatmenge und der Abstandsverteilung der Körner. Ursachen hierfür sind neben der Gestaltung der betreffenden Maschinenteile auch das durch das Beizen veränderte Saatgut. Die Drillmaschinen sind heute nur unzureichend auf aktuelle Beizformulierungen abgestimmt.

14 Diese Problematik trifft nicht nur für Raps, sondern mittlerweile auch für Getreide zu [47,10 ]. Die Kombination von Saatbettbereitung und Sätechnik, nämlich die Bestelltechnik, hat besonders arbeitswirtschaftliche und bodenschonende Vorteile. Zusätzliche Maschinendynamik, längere Särohre, Särohre mit geringerer Neigung und veränderte Scharaufhängungen erschweren es allerdings, die aus pflanzenbaulichen Gesichtspunkten zu fordernde Qualität der Saatgutablage zu gewährleisten. Probleme bereitet auch nach wie vor das sogenannte Abdrehen der Drillmaschinen [47]. Ziel dabei ist, die Soll-Aussaatmenge an der Maschine möglichst präzise einzustellen. Dieser Vorgang bedarf einer großen Sorgfalt und sollte bei längerer Säarbeit öfter wiederholt werden, weil aufgrund der Volumendosierung der Zuteilungssysteme geringe Unterschiede in der Schüttdichte und in der Fließfähigkeit zu einer Änderung der Aussaatmenge führen. Diese unterschiedlichen Stoffeigenschaften können auch durch klimatische Veränderungen hervorgerufen werden. Infolge einer ungenügenden Auflösung des Verstellbereichs ist es für geringe Aussaatmengen allerdings oft nicht möglich, trotz stufenloser Getriebe die Sollmenge präzise einzustellen. Eine steuerbare präzise Saatmengendosierung wird bei Drillmaschinen in Zukunft noch deutlich an Bedeutung gewinnen, wenn im Rahmen einer sogenannten "teilflächenspezifischen Pflanzenproduktion" das Saatgut nicht mehr konstant auf einer Ackerfläche ausgebracht werden soll [96,1,2]. Bei einer solchen computergestützten Produktionsweise wird vielmehr die Saatstärke z.b. der unterschiedlichen Bodenstruktur, Bodenart und Wasserversorgung einer Fläche angepaßt, um die Verhältnisse des Standraums der Pflanzen optimal an die des Standorts anzupassen. Voraussetzung dafür ist die Zuverlässigkeit der Funktionsweise eines Zuteilungssystems. Sie muß innerhalb eines computergestützten Regelkreises gewährleistet sein und gegebenenfalls durch eine zu entwickelnde Sensortechnik geschaffen werden. Die Optimierung eines technischen Verfahrens in der Landtechnik kann nur über die Kenntnis der Eigenschaften des zu verarbeitenden Stoffes erfolgen, besonders wenn bestimmte Stoffqualitäten wie beispielsweise die Keimfähigkeit von Saatgut nicht beeinträchtigt werden dürfen. Der Erforschung physikalischer Stoffeigenschaften wird in der Landtechnik in den letzten Jahren mehr Aufmerksamkeit geschenkt, weil es an aktuellen verläßlichen Stoffdaten für die Maschinenentwicklung oft mangelt [78,131,132,133].

15 Stoffeigenschaften sind nicht nur bei der Maschinenentwicklung und -optimierung von Bedeutung. Sie können auch beim Maschinenbetrieb als Störgrößen auftreten. Da während des Einsatzes einer Maschine die Guteigenschaften nicht kontinuierlich erfaßt werden, ist eine Maschine ohne Steuer- oder Regeleinrichtungen oft nicht in der Lage, auf eine Änderung des Betriebsverhaltens zu reagieren, um Reduzierungen der Arbeitsleistung oder Arbeitsqualität zu vermeiden. Als Quellen für Stoffdaten stehen allgemein drei Möglichkeiten zur Verfügung: die Literaturrecherche, die Berechnung mit Modellbildungen und die Messung. Wenn Stoffdaten in der Literatur nicht zuverlässig verfügbar sind und keine Berechnungsmöglichkeiten existieren, müssen die Werte experimentell bestimmt werden. Die experimentelle Bestimmung ist die kosten- und zeitaufwendigste Methode [127]. In zwei landtechnischen Bereichen sind die Zusammenhänge zwischen Stoffeigenschaften und Maschinenleistung bereits eingehender untersucht worden: bei der Analyse der Trennprozesse im Mähdrescher und der Partikelbewegungen im Düngerstreuer [116,5,12,46]. Um die Arbeitsqualität von Landmaschinen insgesamt zu verbessern, ist es notwendig, die Arbeitsorgane und die zu verarbeitenden Stoffe zu optimieren. Bei Drillmaschinen ist die konstante Aussaatmenge, die Abstandsverteilung der Körner und die Keimfähigkeit der Körner wesentlich abhängig von der Qualität der Anpassung des Zuteilungssystems an das Saatgut. Andererseits beeinflußt die Anlagerung von Fremdstoffen das Verhalten des Saatgutes in der Sämaschine. Drillmaschinenherstellern und Pflanzenzüchtern fehlt es an Methoden, um ihre Produkte hinsichtlich der genannten Effekte zu optimieren. Besonders auch die Pflanzenzüchter haben durch die Wahl der Füll-, Farb- und Haftmittel großen Einfluß auf das Fließverhalten der behandelten Körner und damit auf die Arbeitsweise der Zuteilungssysteme. Aus dieser Situation ergibt sich die Aufgabenstellung der vorliegenden Arbeit. Es sollen Methoden zur Messung und Bewertung von Saatguteigenschaften und Zuteilungssystemen für Raps entwickelt werden, die den Zusammenhang zwischen Eigenschaften des Saatgutes und der Qualität der Arbeitsweise von Zuteilungssystemen berücksichtigen. Dadurch soll die Möglichkeit geschaffen werden, sowohl die Formulierungen der Beizverfahren als auch die Arbeitsweise der Zuteilungssysteme optimieren zu können.

16 Drillsaat von Raps Die Hauptkomponenten der heute am häufigsten eingesetzten mechanischen Drillmaschinen haben sich in den letzten Jahrzehnten nur unwesentlich verändert: Der Weg der Körner führt ausgehend vom Saatgutbehälter mit Rührwelle durch die Auslauföffnungen mit den Absperrschiebern zu den Zuteilungssystemen. Jedes Zuteilungssystem besteht aus dem Särad mit Sägehäuse und Bodenklappe. Von dort gelangen die Körner zu den Särohren und den Säscharen. In Abbildung 1 ist eine Drillmaschine aus dem Jahr 1930 dargestellt, in der alle beschriebenen Maschinenteile einer heutigen modernen Maschine bereits enthalten sind. Abb. 1: Drillmaschine aus dem Jahr 1930 der Fa. Saxonia (nach KÜHNE [67], geändert) Die Hersteller haben zwar im Laufe der Zeit die einzelnen Maschinenteile in ihrer Gestaltung modifiziert, ohne jedoch ihr grundlegendes Wirkprinzip zu verändern. Eine Maschinenkomponente, nämlich das Zuteilungssystem, bestimmt maßgeblich die Qualität des Körnerstroms. Um eine einfach einstellbare konstante Aussaatmenge mit einer möglichst gleichmäßigen Abstandsverteilung zu erreichen, muß die Zuteilung auf die in der Praxis relevanten Saatmengen abgestimmt sein und möglichst störungsfrei arbeiten. Dies kann nur erreicht werden, wenn Saatgut und Zuteilung gut aufeinander abgestimmt sind.

17 Eine Ertragsanalyse für Raps ist nach GEISLER [30,31] im Unterschied zu Getreide vergleichsweise schwierig, da die Einzelpflanze ein hohes Kompensationsvermögen besitzt und stark auf Umwelteinflüsse reagiert. In Rapsbeständen kann es aufgrund des starken Verzweigungspotentials der Einzelpflanze auch bei unterschiedlichen Bestandesdichten zumindest im Bereich mittlerer Erträge zu vergleichbaren Ertragsleistungen kommen. Mit steigendem Ertragsniveau nimmt die Empfindlichkeit der Ertragskomponenten gegenüber produktionstechnischen Maßnahmen wie beispielsweise der Bestandesdichte allerdings zu. Aufgrund der starken Abhängigkeit von den Witterungs- und Standortbedingungen treten häufig große Ertragsschwankungen auf, die Raps als ertragslabile Kulturart kennzeichnen [31 ]. Verschiedene Untersuchungen hierzu haben gezeigt, daß beim Raps der Ertrag der Einzelpflanze und des Pflanzenbestandes von der Größe und Form des zur Verfügung stehenden Standraums, den Standraumverhältnissen, abhängig ist [31,32,122,112,16]. Die Versorgung einzelner Pflanzen mit den Wachstumsfaktoren Wasser, Licht und Nährstoffe verbessert sich mit zunehmender Größe des Standraums. Besonders in der Jugendentwicklung ist beim Raps ein ausreichend großer Raum von großem Vorteil. Es kommt dann zu der Ausbildung eines stabilen Wurzelsystems und einer flachliegenden Rosette, was wesentlich zur Reduzierung von Auswinterungsschäden und zur Förderung der Winterhärte und Verzweigung führt [31]. Produktionstechnische Maßnahmen wie die Bestandesdichte und die Standflächenverteilung können somit eine stabilisierende Wirkung auf den Ertrag haben. Grundlage eines stabilen homogenen Pflanzenbestandes ist ein hoher und gleichmäßiger Feldaufgang. Ungleichmäßiges Auflaufen führt zu Pflanzenbeständen, die in ihrem Ertragspotential eingeschränkt sind [31]. Bei höheren Aussaatmengen nimmt der Feldaufgang ab, weil die Keimbehinderung der einzelnen Körner zueinander ansteigt. Durch die Verengung des Reihenabstandes bei der Aussaat ist es möglich, den Feldaufgang zu erhöhen, weil dadurch die Kornabstände in der Reihe vergrößert werden, siehe Abbildung 2. Aussaatmenge und Reihenweite beeinflussen somit den Feldaufgang und infolge größerer Kornabstände können sie die zwischenpflanzliche Konkurrenz verringern [71,72,58]. Aus Abbildung 2 wird deutlich, daß sich besonders bei Aussaatmengen von 50 bis 100 Körner/m 2 eine Reduzierung der Reihenweite positiv auf die Verteilung in der Reihe auswirkt.

18 Für einen hohen Feldaufgang sind nicht nur Aussaatmenge und Reihenabstand von Bedeutung, sondern es ist neben der Keimfähigkeit des Saatgutes insbesondere die Präzision der Saatgutablage entscheidend, die sich aus der Qualität der Tiefenablage und der Qualität der Längsverteilung ergibt. Abb. 2: Mittlerer Kornabstand in der Reihe in Abhängigkeit von der Reihenweite und der Aussaatmenge Heute wird für das Erzielen von Höchsterträgen je nach Standortbedingungen, Saatzeit und Nährstoffintensität eine Bestandesdichte von 40 bis 80 Pflanzen/m 2 als ideal angesehen [16,27]. Es ergeben sich daraus anzustrebende Aussaatmengen in Körner/m 2, die einen gewissen Zuschlag für die Anzahl der zu erwartenden nicht keimenden Körner, der nicht auflaufenden Pflanzen und der Pflanzenverluste erfordern. Aufgrund dieser Situation sind an Drillmaschinen besondere Anforderungen zu stellen, denn je geringer die angestrebte Bestandesdichte mit den dafür nötigen geringen Aussaatmengen ist, desto höher muß die Arbeitsqualität und Zuverlässigkeit der Saatgutzuteilung sein. Nicht nur hohe Reihenweiten führen zu einem erhöhten Anteil an beengt stehenden Pflanzen, sondern insbesondere auch Körnerhäufungen in den Reihen, die auf eine ungleichmäßige Verteilung zurückzuführen sind. Sehr geringe Pflanzenabstände lassen keine günstige Pflanzenentwicklung erwarten. Schon FISCHER [24] weist 1911 anläßlich einer

19 Gruppenprüfung von Drillmaschinen auf die als ungünstig für die Bestandesentwicklung vorhandenen Pflanzenhäufungen in den Reihen hin. Als Ursache hierfür sieht er die mangelhaft arbeitenden Säräder an. Im Gegensatz zu den Pflanzenhäufungen betrachtet FISCHER die Lücken in der Reihe als nicht gravierend, weil das Kompensationsvermögen der Pflanzen diese wieder ausgleicht. Drillmaschinen legen die Körner nicht in gleichen Abständen in der Saatreihe ab: Die Kornverteilung in der Reihe unterliegt nicht einer Normalverteilung, sondern einer Exponentialverteilung [38]. Diese zwei Verteilungstypen unterscheiden sich in ihrer Grundcharakteristik wesentlich. Während die Exponentialverteilung asymmetrisch verläuft und kleine Abstände die höchsten Wahrscheinlichkeiten aufweisen, liegt bei der Normalverteilung eine symmetrische Verteilung mit den höchsten Anteilen um den Mittelwert vor. Eine Körnerfolge mit gleichbleibenden Körnerabständen - also eine präzise Einzelkornablage oder Gleichstandsaat - würde den pflanzenbaulichen Erfordernissen am ehesten entsprechen [38,42]. Von diesem Ziel ist man bei den derzeitigen Drillmaschinen allerdings weit entfernt, da die Verteilung der Abstände sehr ungleichmäßig ist. Die Größe der mittleren Standfläche einer Keimpflanze ergibt sich aus der Aussaatmenge und dem Feldaufgang, während die Größenverteilung der Standflächen von der Verteilung der Pflanzenabstände in der Reihe, nämlich der Längsverteilung, abhängig ist. Die Qualität der Längsverteilung kann je nach verwendetem Drillmaschinen- und Saatguttyp unterschiedlich sein. Die Verteilung des Saatgutes quer zur Fahrtrichtung, nämlich die Querverteilung, haben bereits Autoren auch unter dem Aspekt der Hangneigung beschrieben [83,50]. Die Querverteilung gilt heute, von extremen Einsatzbedingungen abgesehen, als nicht mehr problematisch. Alternative Verfahren zur Drillsaat von Raps werden heute ebenfalls angeboten. Dabei handelt es sich meist um Verfahren mit reduziertem Bearbeitungsaufwand, die einfach aufgebaut sind und eine hohe Flächenleistung ermöglichen. Beispielsweise kann ein elektrisch angetriebenes Zuteilungssystem für die Rapsaussaat ohne Säschare an einen Grubber, eine Scheibenegge, oder eine Walze angebaut werden [94]. Auch eine Kopplung der Rapsaussaat mit dem Mähdrusch ist möglich, indem ein dosierbares Verteilsystem an ein Mähdrescherschneidwerk angebaut wird [124,98].

20 Saatgut und Saatgutbehandlung Die heutigen ertragreichen Pflanzenbestände sind aufgrund einer intensiven Pflanzenzüchtung und einer optimierten Anbautechnik, die zu einer Reduzierung inner- und zwischenpflanzlicher Konkurrenz führte, erreicht worden. Ertragreiche Bestände sind allerdings nur mit einem qualitativ hochwertigen Saatgut zu erreichen [44,8,92]. Für die Leistungsfähigkeit der Pflanzen ist insgesamt entscheidend, daß sie eine zügige und vitale Entwicklung durchlaufen [92]. Voraussetzung dafür sind eine hohe Keimfähigkeit und eine hohe Triebkraft. In den letzten Jahren wurden die Pflanzenbestände mit immer weniger Pflanzen aufgebaut. Dies ermöglichte eine gezieltere Bestandesführung. Auch wurden durch eine geringe Pflanzendichte die Standfestigkeit und die Vitalität der Einzelpflanzen vorbeugend erhöht. Gesicherte Erträge mit geringer Pflanzendichte sind aber nur möglich, wenn eine hohe Einzelpflanzenleistung sichergestellt ist. Dem möglichst frühen Schutz der Einzelpflanze kommt daher eine große Bedeutung zu. Die Aussaatmenge hängt allgemein von der Pflanzenart und -sorte, der Keimfähigkeit des Saatgutes, dem Bodenzustand und dem Aussaattermin ab. Die für die Bestandesführung wichtige Zielgröße Bestandesdichte wird heute üblicherweise in Pflanzen/m 2 angegeben. Die Einstellung der Drillmaschine, das sogenannte Abdrehen, kann jedoch nur über eine Saatgut-Masse in kg/ha erfolgen. Eine präzise Berechnung der Saatmenge ist deshalb nur möglich, wenn die Keimfähigkeit und die Tausendkornmasse bekannt sind, aus denen die Zielgröße Saatgut-Masse in kg/ha für die Drillmaschine berechnet wird. KLAPP [54] bezeichnet als Saatgut im eigentlichen Sinne die trockenen, ruhenden, generativen Fortpflanzungsorgane, die die vollständige, durch Befruchtung entstandene Keimanlage einer Pflanze enthalten. Es kann sich dabei um Samen, Früchte, Scheinfrüchte, Fruchtstände oder Teile davon handeln. Beim Saatgut muß zwischen innerer und äußerer Qualität unterschieden werden. Unter innerer Qualität sind Sorteneigenschaften wie Ertragsleistung, Krankheitsresistenz, Inhaltstoffe u.a. zu verstehen. Äußere Qualität bezeichnet die Saatgutbeschaffenheit, die u.a. durch Tausendkornmasse, Korngrößenspektrum, Saatgutbehandlung charakterisiert wird [57]. Ein gleichmäßiger und hoher Feldaufgang ist die wichtigste Voraussetzung für einen gesunden Bestand. Der Feldaufgang ist definiert als der Anteil der aufgegangenen Pflanzen

21 an der Gesamtheit der ausgesäten Körner. Er hängt von der Keimfähigkeit und Triebkraft des Saatgutes, den physikalischen Bodenbedingungen, den Witterungsbedingungen, der Gleichmäßigkeit der Ablagetiefe und den Korn- und Keimlingsschädigungen ab. Der Feldaufgang liegt deshalb immer unterhalb der Keimfähigkeit des Saatgutes [21]. In Abbildung 3 sind die Einflußfaktoren auf den Feldaufgang dargestellt. Im Mittelpunkt steht dabei das Saatgut, dessen Keim- und Auflaufbedingungen von den Witterungs- und Bodenfaktoren, der Bestelltechnik und der Saatgutbehandlung bestimmt werden [21]. Abb. 3: Einflußfaktoren auf den Feldaufgang (nach DONNER [21], geändert) Beim Raps handelt es sich um eine Kultur, bei der eine Vielzahl tierischer Schädlinge regelmäßig erhebliche Schäden verursachen können. Die vorbeugende Behandlung des Saatgutes durch Beizung ist deshalb zum Keimlingsschutz notwendig und praxisüblich [69]. Die Saatgutbeizung von Raps gewährt einen Schutz gegen den Rapserdfloh und gegen Krankheiten im Auflaufstadium. Gerade in diesem Stadium bedarf die junge Rapspflanze eines Schutzes, der zu diesem Zeitpunkt durch eine Wirkstoffbehandlung am zu schützenden Objekt selbst am effektivsten gegeben werden kann [44,20]. Die Saatgutbeizung gehört zu den Maßnahmen des Pflanzenschutzes, die mit einem besonders geringen Aufwand an Wirkstoffen einen beträchtlichen Erfolg erzielen [44]. Eine Flächenbehandlung nach der Aussaat erfordert höhere Wirkstoffmengen, weil keine punktgenaue Applikation möglich ist, und erhöht zusätzlich die Verfahrenskosten [20]. Zum insektiziden Schutz des Rapssaatgutes während der Auflaufphase stehen zur Zeit Wirkstoffe wie Carbosulfan und Isophenphos zur Verfügung [8]. Diese systemisch wirkenden Präparate ermöglichen es, über die Aufwandmenge, die Wirkdauer und Wirk-

22 intensität den Schutz der Jungpflanzen zu bestimmen [104]. Dadurch sind in den ersten Wochen nach der Saat die jungen Rapspflanzen gegen den insektiziden Schädlingsfraß geschützt. Mit der Beizung wird neben einem Insektizid auch ein Fungizid an die Körner appliziert. Es handelt sich dabei meist um Thiram, ein protektives Fungizid mit nicht-systemischer Wirkung. Dieses soll einen Schutz gegen die Auflaufkrankheiten bieten. Je nach Witterungs- und Befallsverlauf kann die Dauer des durch Beizung erzielten Schutzes verlängert oder verkürzt werden, d.h. die Notwendigkeit der nachfolgenden Pflanzenschutzmaßnahmen hängt von der Witterung und vom Befall ab. Die früher übliche Saatgutpuderung brachte verschiedene Probleme mit sich. Diese waren in erster Linie in der mangelnden Haftfähigkeit, die einen hohen Wirkstoffverlust bewirkte, aber auch in der Arbeitshygiene bei der Herstellung und Anwendung zu sehen [104]. Insgesamt werden bei der Beizbehandlung nicht nur Wirkstoffe, sondern auch Füll-, Farbund Haftstoffe an die Körner angelagert. Diese sollen unterschiedliche Funktionen wie Kennzeichnung bei Farbzusätzen oder Fließverbesserung bei Talkumzusatz erfüllen. Um einer übermäßigen Beschädigung der schützenden Samenschale vorzubeugen und ein Eindringen von Krankheitserregern zu vermeiden, sollten allgemein unnötige Förderwege und insbesondere Gebläsetransporte bei der Ernte und Aufbereitung des Saatgutes vermieden werden [44,89]. Auch in der Pflanzenzüchtung wird heute mehr Wert auf die Resistenz gegen Pilzkrankheiten und Herbizidwirkungen gelegt, um den Schutz der Keimpflanzen weiter zu verbessern. Weiterhin können Zusätze von Spurennährstoffen zum Beizmittel einen geringen Mangel an diesen Nährstoffen beim Aufgang ausgleichen [54]. Die Behebung eines größeren Mangels bleibt allerdings der Düngung überlassen. Man hat beispielsweise Überlegungen und Versuche angestellt, um mit dem Nährstoff Molybdän die Keimlingsentwicklung des Rapses zu fördern [74]. Bei Getreide wurde versucht, die Beizung durch eine spezielle Vorsaatbehandlung zu ersetzen. Diese Behandlung bestand aus einem Vorquellen des Saatgutes in Wasser mit einer unmittelbar daran anschließenden Rücktrocknung [45]. Es konnte dadurch ein Schutz gegen samenbürtige Pilze und Auflaufkrankheiten nachgewiesen werden. Vorteil dieses Ver-

23 fahrens ist das Nichtanwenden synthetischer Wirkstoffe, die aus ökologischer Sicht als toxische und deshalb unerwünschte Fremdstoffe angesehen werden. Auch gibt es beispielsweise in Großbritannien Tendenzen ungebeizten Raps, d.h. ohne synthetische Insektizide und Fungizide, auszubringen [108] Inkrustierung Ein Verfahren der Beizmittelapplikation ist die Inkrustierung. Bei der Inkrustierung erfolgt eine Anlagerung der Wirkstoffe über ein Haftmittel (Sacrust), das eine hohe Bindekapazität aufweist. Die hohe Abriebfestigkeit wird ohne Zugabe größerer Wasser- und Füllstoffmengen erreicht [104]. Das Haftmittel basiert auf einem temperaturunabhängigen Kleber, der nach Beendigung des Inkrustierungsprozesses zu einem festen Film getrocknet ist. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Lackierung oder einem 'coating' (aus dem Englischen kommend coat = Überzug) des Kornes. Das Insektizid (Carbosulfan) und Fungizid (Thiram) liegen geschützt vor Abrieb und Abwaschung in diesem Schutzfilm. Die Inkrustierung war bisher relativ kostenintensiv. Heute wird jedoch das Inkrustieren von Saatgut zunehmend kostengünstiger, so daß eine solche Behandlung auch für Getreide diskutiert wird [102,97]. In Abbildung 4 ist ein Ausschnitt eines inkrustierten Rapskorns dargestellt. (Die Abbildung ist nicht maßstabsgerecht.) Abb. 4: Inkrustiertes Rapskorn, Ausschnitt (nach Fa. Satec/Elmshorn, geändert)

24 Talkumierung Bei der sogenannten Talkumierung von Saatgut, einem anderen Verfahren der Beizmittelapplikation, werden in zeitlicher Folge die Beizstoffe an die Körner angelagert. Zuerst wird der insektizide Wirkstoff (Isophenphos) appliziert und mit einem Bindemittel (Baysikal) am Korn fixiert. Anschließend erfolgt die Zugabe eines Fungizids (Thiram). Abschließend werden die Körner mit einer farbstoffhaltigen Talkumierung behandelt. Die äußere, hauptsächlich talkumhaltige Schicht soll die Fließfähigkeit des Saatgutes verbessern. Es wird also bei diesem Verfahren versucht, eine Stoffeigenschaft, nämlich die Fließfähigkeit, gezielt durch Zugabe eines Stoffzusatzes zu beeinflussen. In Abbildung 5 ist die Talkumierung am Beispiel eines Rapskorns dargestellt. (Die Abbildung ist nicht maßstabsgerecht.) Abb. 5: Talkumiertes Rapskorn (nach Fa. NPZ/Hohenlieth, geändert) Versuchssaatgut Für die Untersuchungen wurde Saatgut der Winterrapssorte Panter der Firma Norddeutsche Pflanzenzucht (NPZ), Hohenlieth, verwandt. Die Varianten des unbehandelten, inkrustierten und talkumierten Rapses entstammen derselben Ausgangspartie. Die Inkrustierung des unbehandelten Saatgutes erfolgte durch die Firma Satec, Elmshorn, die Talkumierung durch die Firma NPZ.

25 Drillmaschine MERTENS [75] definiert im Rahmen von Gebrauchswertprüfungen 1925 die Anforderungen an Drillmaschinen folgendermaßen: Gleichmäßige Verteilung auf die Särohre (Querverteilung) Konstanz der Aussaatmenge auch nach längerem Gebrauch Innerhalb der Reihe sollen die Körner möglichst einzeln und im gleichen Abstand voneinander liegen Keine Körnerbeschädigungen Jede gewünschte Aussaatmenge soll für jede Samenart schnell und sicher eingestellt werden können Der Tiefgang der Schare soll einstellbar und gleichmäßig sein Der Reihenabstand soll gleichmäßig bleiben, auch bei unreinem Boden Die Entleerungsmöglichkeit soll einfach sein. Diese genannten Anforderungen haben heute noch uneingeschränkte Gültigkeit. Bei Drillmaschinen, die FISCHER [24] zu Beginn unseres Jahrhunderts untersuchte, gab es meist zwei Betriebsarten der Zuteilungssysteme: den Oberauslauf und den Unterauslauf. Je nach Anwendung konnte man die Maschine in die eine oder andere Betriebsart umschalten. Für Körner mittlerer Größe wie Getreide wurden die Zuteilungssysteme im Unterauslauf betrieben; während sehr kleine oder besonders große Körner wie Raps, Mohn, Erbsen und Bohnen im Oberauslauf ausgebracht wurden [24]. Die Drehrichtung der Säräder erfolgte also je nach Korngröße bzw. Saatgutart. Beim Unterauslauf wird das Saatgut durch den unterhalb des Särades angeordneten Auslaufkanal aus dem Sägehäuse in das anschließende Särohr herausgefördert. Im Oberauslauf werden die Körner in einfacher Weise ohne Nutzung einer Bodenklappe über das Dosierrad hinweg gefördert. Bei dieser Betriebsweise fließt das Saatgut relativ ungehindert und frei aus. Die Ablage der Körner sollte nicht in Wellen oder in einer Aufeinanderfolge von Leerstellen und Horsten erfolgen [37]. Versuche mit Drillmaschinen haben gezeigt, daß Särohre und Säschare den stoßweisen Fluß der Körner beträchtlich mildern und sich deren Verteilung in der Reihe dadurch verbessert [61]. Nach MERTENS [75] ist die Gleichmäßigkeit der Körnerverteilung innerhalb der Reihe neben der Arbeit der Zuteilung noch von weiteren Einflüssen abhängig. Selbst wenn die Körner in sehr gleichmäßiger Folge dosiert würden, so würden sie nicht entsprechend

26 gleichmäßig in die Furche abgelegt werden, weil sie noch das Särohr und das Säschar durchlaufen müssen und beim Auftreffen auf den Boden weiterrollen oder beim Aufprall springen. Das Zuteilungssystem ist der für den Sävorgang wichtigste Teil der Sämaschine, weil es die Aufgabe hat, das Saatgut in der gewünschten Qualität in die Särohre zu geben. Das Zuteilungssystem hat dabei zwei Funktionen zu erfüllen: die angestrebte Saatgutmenge möglichst exakt zu dosieren und die Körner möglichst gleichmäßig auf und in die Särohre zu verteilen. Die Funktion Zuteilen von Saatgut unterteilt sich deshalb in die Unterfunktionen Dosieren und Verteilen. Abb. 6: Mechanisch-gravitative Anbau-Drillmaschine mit Saatgutbehälter (1), Zuteilungssystem (2), Auffangtrichter (3), Särohre (4), Säschare (5) und Zustreicher (6) (nach Fa. AMAZONE, geändert) In Abbildung 6 ist eine konventionelle Drillmaschine dargestellt. Bei diesem Maschinentyp sind die Zuteilungssysteme etwa 600 bis 800 mm über der Bodenoberfläche angeordnet. Von dort gelangen die Körner infolge der Gravitation über die Särohre zu den Scharen. Es ist daher nur eine Förderung ab einer gewissen Särohrneigung möglich. Diese Systeme

27 werden im folgenden mechanisch-gravitative Systeme genannt, weil die Dosierung der Saatmenge mechanisch und die Verteilung und Leitung zu den Säscharen über die Gravitation erfolgt. Der Funktionszusammenhang von Komponenten komplexer Maschinen läßt sich am anschaulichsten in ihrer sogenannten Funktionsstruktur darstellen [100]. In Abbildung 7 wird die Funktionsstruktur einer mechanisch-gravitativen Drillmaschine dargestellt. Abb. 7: Funktionsstruktur einer mechanisch-gravitativen Drillmaschine mit dezentraler Dosierung Mechanisch-gravitative Drillmaschinen weisen pro Särohr und Säschar ein Zuteilungselement auf. Ein Element setzt sich aus Särad, Sägehäuse, Bodenklappe und Auslaufschieber zusammen. Die Dosierung erfolgt durch die Säräder, welche das Saatgut durch ihre Drehung schöpfend oder schiebend direkt aus dem Vorratsbehälter oder aus den Behälterausläufen in die Särohre fördern. Neben den konventionellen Zuteilungssystemen gibt es Drillmaschinen mit zentraler Dosierung und anschließender pneumatischer Verteilung und Förderung des Saatgutes. Diese sollen im folgenden als mechanisch-pneumatische Systeme bezeichnet werden, weil bei diesen Systemen die Dosierung mechanisch und die Verteilung auf die Säleitungen und Säschare pneumatisch erfolgt. Ein solches System zeigt Abbildung 8. Infolge der pneumatischen Förderung können die Körner über die Säleitungen in beliebige Richtungen geleitet werden.

28 Abb. 8: Mechanisch-pneumatische Anbau-Drillmaschine mit Saatgutbehälter (1), Dosiersystem (2), Steigrohr (3), Verteilerkopf (4), Säleitungen (5), Säschare (6) und Zustreicher (7) (nach Fa. ACCORD, geändert) Diese mechanisch-pneumatischen Systeme sind als Funktionsstruktur in Abbildung 9 dargestellt. Bei den Systemen mit pneumatischer Förderung entfallen einige Beschränkungen, denen mechanisch-gravitative Systeme ausgesetzt sind: Die Körner können bei den pneumatischen Geräten auch beliebig in horizontaler Richtung gefördert werden. Dieses Verfahren bietet daher mehr Möglichkeiten hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Maschinenkomponenten wie Saatgutbehälter, Zuteilung, Verteiler und Säschare [73]. Die Freiheit der räumlichen Anordnung ist besonders bei Gerätekombinationen und bei großen Arbeitsbreiten von Vorteil. Die Verteilung der Körner auf die einzelnen luftdurchströmten Säleitungen erfolgt dabei mit Hilfe eines oder mehrerer Verteilerköpfe. Bei diesen beschriebenen Drillmaschinentypen findet die Dosierung also bei allen Systemen mechanisch statt, während die Verteilung zu den Särohren und die Förderung zu den Säscharen entweder gravitativ oder pneumatisch erfolgt.

29 Es sind auch Varianten der mechanisch-pneumatischen Systeme bekannt, bei denen nicht ein zentrales Dosierrad mit Verteilerkopf, sondern je Säleitung ein Särad die Dosierung zu den Säscharen übernimmt. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem mechanisch-gravitativen nur dadurch, daß die Förderung zu den Scharen nicht ausschließlich durch die Gravitation, sondern durch Strömungskräfte erfolgt [42]. Abb. 9: Funktionsstruktur einer mechanisch-pneumatischen Drillmaschine mit zentraler Dosierung Saatgutbehälter Bei mechanisch-gravitativen Drillmaschinen entspricht die Breite des Saatgutbehälters meist der Maschinenarbeitsbreite. Bei den mechanisch-pneumatischen Systemen ist die Behälterpositionierung und -gestaltung flexibler, weil die Behälterlage für die Zuteilung und Förderung von untergeordneter Bedeutung ist. Die Lage des Saatgutauslaufes und der Zuteilung zum Behälter ist für das Aus- und Nachfließen des Saatgutes von großer Bedeutung. Die Ausläufe werden häufiger an der Behälter-

30 rückwand als an der Vorderwand positioniert, weil sie dort für die Maschineneinstellung und Überwachung einfacher zugänglich sind. Bei den mechanisch-gravitativen Maschinen sind die Auslaufschieber zur Veränderung der Auslauföffnung einzeln in Stufen verstellbar. Die Auslauföffnung hat Einfluß auf die Dosiermenge und die Hangempfindlichkeit. Bei freiem Auslauf ist die Reibung an der Wandung von großer Bedeutung [75]. Bei einigen Maschinentypen liegen die Ausläufe und die Zuteilung direkt unter dem Behälter. Bei diesen Typen wird das Särad bis zum oberen Teil seines Umfangs vom Saatgut umschlossen. Sie können deshalb häufig auf den Betrieb einer Rührwelle verzichten, weil für das Nachfließen des Saatgutes günstigere Bedingungen vorliegen. Die Rührwellen sollen durch ihre drehende Bewegung Stauungen des Saatgutes im Saatbehälter und insbesondere vor den Ausläufen vermeiden. Ihr Betrieb ist beim Säen von Raps nicht zu empfehlen, weil es aufgrund der Rühreffekte zu unerwünschtem Beizmittelabrieb kommen kann. Beizmittelabrieb führt häufig zu Störungen der Dosierfunktionen [121]. Brückenbildungen des Saatgutes vor den Ausläufen sind häufig die Ursache für verringerte Aussaatmengen. Die Brückenbildung an Ausläufen entsteht bei kohäsionslosen Gütern durch eine hohe innere Reibung und eine Verkeilwirkung der Einzelteilchen. Nach SCHWEDES [109] kennzeichnet das Verhältnis der kleinsten Öffnungsabmessung d zur größten Kornabmessung d T bei grobkörnigem Gut die Neigung zur Brückenbildung. Der Grenzwert von d/d T, bei dem Brückenbildung einsetzt, liegt bei runder Öffnung bei Werten zwischen 3 und 6. Der Grenzwert wird wesentlich von der Kornform beeinflußt. Um ein Nachfließen im Behälter sicherzustellen, sollten die Behälterseitenwände eine Mindestneigung aufweisen. Diese Mindestneigung ist abhängig von der äußeren Reibung der Körner zum Wandmaterial. Unterhalb der Mindestneigung kommt es zwangsläufig zu Stauungen [53,106]. Um das Fassungsvolumen der Behälter zu erhöhen und gleichzeitig niedrige Einfüllhöhen zu gewährleisten, wird der Neigungswinkel des Behälterbodens vielfach zu flach gehalten [37]. Die Veränderung der Aussaatmenge in Bezug auf den Füllstand des Saatgutbehälters wurde mehrfach untersucht [53,37]. Aus den Versuchen ergab sich, daß die Aussaatmenge dabei nicht vom Füllstand des Behälters abhängig ist. Lediglich die Restmengen, die in der Maschine verblieben und nicht ausgebracht werden konnten, fielen unterschiedlich aus. Besonders beim Raps ist man aus ökonomischen Gründen bestrebt, hohe Restmengenanteile zu vermeiden. Dazu werden der Behälterboden oder die Ausläufe durch Einsatzbleche oder

31 Auslaufkeile so gestaltet, daß nur wenig Körner im Behälter zurückbleiben können. Die Restmenge ist insgesamt abhängig vom Säsystem, von der Behälterform und vom Saatgut. Bei Versuchen im Labor mit Raps ergaben sich Restmengen von 0,5 bis 6,0 kg für Maschinen mit 3 m Arbeitsbreite [37] Saatgutzuteilung Die Saatgutzuteilung basiert bei den meisten Drillmaschinen hauptsächlich auf dem Prinzip der Volumendosierung. Aus dem Vorratsbehälter fließen dabei kleine Körnermengen in die Hohlräume der Dosierorgane und werden durch den Sägehäusekanal gefördert und direkt in die Särohre oder in ein pneumatisches Verteilerrohr gegeben. Die dosierte Menge der Körner ist dabei abhängig von der Größe und Anzahl der Hohlräume, der Drehzahl der Säwelle und der Dichte und Fließfähigkeit des Saatgutes. Einen Überblick über unterschiedliche Gestaltungen der Dosierräder gibt Abbildung 10. Aus der Abbildung wird ersichtlich, daß die Gestaltung der Säräder früher einmal vielfältiger war als heute. Abb. 10: Unterschiedliche Säradtypen (nach SCHWEIGMANN [110]) Die häufigste Ursache für eine ungleichmäßige Verteilung des Saatgutes in Längsrichtung stellt das stoßweise Ausbringen durch die Säräder dar [52]. Diese diskontinuierliche Förderung ist mit den auf den Särädern angebrachten Nocken bzw. Trennstegen zwischen den Zellen zu erklären, da nur in den Räumen zwischen den Nocken oder den Trennstegen das Saatgut aufgenommen und auch abgegeben werden kann.

32 Die mechanische Dosierung erfolgt heute bei fast allen Drillmaschinen weitgehend nur mit zwei Säradtypen: den Nocken- und den Zellensärädern. Heute wird auch ein Drillmaschinentyp angeboten, bei dem die Dosierung über Säräder mit einer Kornvereinzelung erfolgt. Nockensäräder haben sich bei mechanisch-gravitativen Maschinen wegen ihres einfacheren Aufbaus, ihrer relativ gleichmäßigen Verteilung der Körner innerhalb und zwischen den Reihen und der geringen Hangempfindlichkeit am meisten durchgesetzt [76]. Bei Zellensärädern mit variablem Zellenvolumen wird eine wesentlich günstigere Getriebekonstruktion möglich, weil eine Grobeinstellung der Saatmengenbereiche mittels eines einfachen Stufengetriebes und die Feineinstellung über eine Veränderung des Zellenvolumens erfolgt. Das Zellenvolumen wird verändert, indem man die wirksame Säradbreite verstellt. Diese Säradtypen werden in gravitativen Maschinen als Schubräder und in pneumatischen als Zellenräder bezeichnet. Bei pneumatischen Maschinen existiert auch ein Zellenradtyp, das Dosierrad, mit einem festen Zellenvolumen, bei dem sich die Saatmenge drehzahlabhängig über ein stufenloses Getriebe einstellen läßt. Die heute üblichen Säräder werden von Gehäusen umgeben, die zum größten Teil durch Absperrschieber den Saatgutfluß aus dem Saatgutbehälter steuern. Die Gestaltung der Sägehäuse bestimmt die Reibungs- und Strömungsverhältnisse des Saatgutes, das zwangsweise und auf Reibung basierend durch das Gehäuse gefördert wird. Die Bemessung des Abstands von der Bodenklappe zu den Nocken richtet sich nach der Korngröße. Die Anpassung soll Kornbeschädigungen verhindern [106]. Dieser Bodenklappenspalt zur Anpassung an die Fruchtart läßt sich üblicherweise zentral über eine Welle, die Bodenklappenwelle, verstellen. Bei den Drillmaschinen-Prüfungen zu Beginn des Jahrhunderts wurde festgestellt, daß von keiner Maschine die damals wie heute bedeutende Ölfrucht Raps mit der verlangten Zuverlässigkeit gedrillt wurde [24]. Schon damals hat man Raps mit einer relativ geringen Aussaatmenge von 4 kg/ha ausgebracht. Es kam dabei besonders bei den im Oberauslauf betriebenen Särädern zu Störungen, sobald die Maschinen am Hang eingesetzt wurden. Die im Unterauslauf betriebenen Systeme schnitten besser ab, da die Körner hier zwangsweise durch das Sägehäuse zu den Särohren geführt werden, und es dadurch zu einer ausgeglicheneren Verteilung auf die Särohre kommt. Die Hangempfindlichkeit nimmt bei dieser Betriebsart deutlich ab, weil das gegen Neigungen anfällige freie Ausfließen über die Dosierorgane entfällt. Infolge der höheren Reibungen und schlechteren Strömungsverhältnissen kann es im Unterauslauf allerdings zu stärkeren Kornbeschädigungen kommen. Zur

33 Bewertung von Zuteilungssystemen ist deshalb die Überprüfung der Keimfähigkeit als Maß für Kornbeschädigungen unerläßlich. MERTENS [75] und KINITZ [53] untersuchten speziell die Reibungseffekte im Sägehäuse. Sie versahen die Seitenwände und die Rückwand eines Sägehäuses sowie die Bodenklappe mit unterschiedlich rauhen Oberflächen. Die Ergebnisse aus den Versuchen zeigen, daß die Aussaatmenge um so größer wird, je mehr Teile der Kanalwandungen glatt ausgeführt sind. Glatte Oberflächen lassen das Saatgut leichter und freier fließen, und Stauungen treten dabei seltener auf. Bei Systemen mit Volumendosierung können periodische Ungleichmäßigkeiten auftreten, wenn die Hohlraumgestaltung der Säräder nicht an das Saatgut angepaßt wird. Beispielsweise nehmen zu große Hohlräume bei kleinen Körnern eine zu große Menge auf und es kommt dadurch zu Körnerhäufungen, die sich periodisch in Abhängigkeit von der Säraddrehzahl und der Hohlraumanzahl je Särad wiederholen. Die periodischen Anteile waren und sind die häufigste Ursache für eine schlechte Verteilung in der Reihe [81]. Auch SCHILLING [106] weist darauf hin, daß die Form, Anzahl und Anordnung der Nocken sowohl die Aussaatmenge als auch die Kornabstände und damit wesentlich die Güte einer Drillmaschine beeinflussen. Nach SVENSSON [117] und KLENIN et al. [55] kann das zu fördernde Gut im Sägehäuse in verschiedene Bereiche mit unterschiedlicher Bewegungsintensität unterteilt werden: im aktiven Bereich zwischen den Nocken bewegen diese die Körner zwangsweise, im semi-aktiven Bereich zwischen Nocken und Bodenklappe kommt eine Förderung nur zustande, wenn der Bodenklappenspalt groß genug ist und die Körner durch Reibungskräfte bewegt werden können und im passiven Bereich, der sich hauptsächlich auf der Bodenklappe einstellt, ändern die Körner nur beim Befüllen und Entleeren ihre Lage. In Abbildung 11 sind diese verschieden aktiven Bereiche des Saatgutes im Sägehäuse dargestellt. Die Bewegung der Körner ist im aktiven Bereich direkt zwischen den Nocken am intensivsten, während im passiven Bereich auf der Bodenklappe keine Bewegung stattfindet. Befindet sich kein Abstand zwischen der Bodenklappe und den Säradnocken, so liegt eine reine Volumendosierung des Saatgutes vor. Dieses Wirkprinzip kommt ausschließlich beim Zellenrad mit variablem Zellenvolumen zur Anwendung, das in vielen pneumatischen Maschinen das Saatgut dosiert. Nachteilig bei der reinen Volumendosierung ist eine schlag-