TAGUNG BODEN.WASSER.SCHUTZ.TAGUNG 2014 Bodenverdichtungen Auswirkungen auf den Boden- und Gewässerschutz Lösungen für die Landwirtschaft Montag, 24. November 2014 Höhere land- und forstwirtschaftliche Schule Fernbach 37, 4490 St. Florian Thema: Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Referent: Dr. Markus Demmel Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Landtechnik, Bauwesen und Umwelttechnik, Freising
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Dr. Markus Demmel, Hans Kirchmeier Institut für Landtechnik und Tierhaltung Robert Brandhuber Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz
Bodenverdichtung kostet Geld! Verzicht auf Ertrag Höherer Arbeitsaufwand Höherer Energieaufwand Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Bodenschonender Landmaschineneinsatz -2
Situation - Ertragseinbußen? 30.4.08 30.7.08 24.9.08 Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-3
Situation - Sanierungskosten! 08.07.2007 Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-4
Situation Erosion! Foto aus Broschüre 1985 Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-5
Situation - Langfristige Strukturschäden? 24.9.08 24.9.08 24.9.08 Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-6
Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-7
Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn Boden als Pflanzenstandort Boden als Fahrbahn? Ertragspotenzial ausschöpfen Steigerung des Infiltrations- und Wasserspeichervermögens Kosten senken Zunahme von Maschinenleistung und Fahrzeuggewicht Bodenschonender Landmaschineneinsatz -8
Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn Lösungen: 1. Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF) 2. Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter) 3. Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik Bodenschonender Landmaschineneinsatz -9
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -10
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1)Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4)Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5)Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-11
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1)Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-12
Tragfähigkeit der Böden verbessern Geringe...hohe Tragfähigkeit Quelle: Brunotte Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-13
Tragfähigkeit der Böden verbessern Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-14
Tragfähigkeit der Böden verbessern Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-15
Tragfähigkeit der Böden verbessern (1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! Bodenbearbeitungsverfahren mit reduzierter Häufigkeit, Intensität und Eingriffstiefe stärken die Tragkraft des Bodens. Bei reduzierter Eingriffstiefe ist darauf zu achten, dass es durch hohe Bodendrücke nicht zu "verlassenen Krumen" kommt. Generell ist auf eine ausreichende Kalkversorgung der Böden zu achten. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-16
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2)Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-17
Geringe Bodentragfähigkeit im Frühjahr Bodenschonender Landmaschineneinsatz -18
Geringe Bodentragfähigkeit im Herbst Bodenschonender Landmaschineneinsatz -19
Befahren zu feuchter Böden vermeiden (2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! Der wichtigste Grundsatz zum Schutz des Bodengefüges lautet: Keine Fahrten auf sehr feuchtem Boden! Dazu muss die vorgesehene Kapazitätsauslastung einer Landmaschine Arbeitspausen bei extremer Witterung erlauben. Erhebungen haben gezeigt, dass in einem durchschnittlichen Herbst an nur etwa der Hälfte der verfügbaren Tage eine ausreichend niedrige Bodenfeuchte vorhanden ist. Im Frühjahr ist der Boden wegen der gespeicherten Winterfeuchte trotz abgetrockneter Bodenoberfläche häufig sehr druckempfindlich. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-20
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3)Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-21
Reifeninnendruck anpassen Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-22
Reifeninnendruck anpassen (3) Reifeninnendruck anpassen! Feldfahrten mit hohem Reifeninnendruck belasten den Boden unnötig. Geringere Traktion und höherer Rollwiderstand durch Spuren kosten zusätzlichen Kraftstoff. Der für die jeweilige Last und Fahrgeschwindigkeit zugelassene Reifeninnendruck ist der Betriebsanleitung des Reifenherstellers zu entnehmen. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-23
Technische Zusammenhänge Reifen - Boden Geschwindigkeit Reifengröße Radlast Bauart Reifeninnendruck Kontaktflächendruck (Radlast + Aufstandsfläche) Bodendruck Tiefenwirkung Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-24
Technische Zusammenhänge Reifen - Boden Reifendruckliste MICHELIN XM 108 650/65 R 38 Tragfähigkeit (kg) pro Reifen Größe Reifen 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,7 1,8 1,9 2,1 Luftdruck (bar) 650/65 R 38 (20.8 R 38) X M 108 Tubeless 2060 2520 2780 3050 3320 3590 3860 3990 4130 50 km/h 2060 2520 2920 3320 3720 4130 40 km/h 1920 2310 2690 3120 3550 3980 4410 30 km/h 2410 2850 3280 3810 4340 4870 5390 5920 6190 10 km/h Geschwindigkeit Quelle: Auszug aus der Michelin Reifenluftdrucktabelle Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-25
Versuch: Reifeninnendruck Feld und Straße 0,8 bar / 1,6 bar Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-26
Versuch: Reifeninnendruck Feld und Straße 1 2 3 4 5 1 2 3 0,8 bar Reifen 650/65 R38 1,6 bar Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-27
Versuch: Reifeninnendruck Feld und Straße 650/65 R38 Radlast 4 t 0 cm 20 40 0,5 bar < 0,2 bar 1,1 bar 0,25 bar Reifeninnendruck 0,8 bar Feld 1,6 bar Straße Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-28
Versuch: Reifeninnendruck Feld und Straße 650/65 R38 Radlast 4 t 0 cm 20 40 0,5 bar < 0,2 bar 1,1 bar 0,25 bar Reifeninnendruck 0,8 bar Feld 1,6 bar Straße Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-29
Reifendruckverstellanlagen Quelle: Volk Schnell-Verstell-Set (Kosten 200 ) Traktor Hinterachse (Kosten 2.000 ) Reifenfüllset mit Schnellfüllventilen Reifendruckverstellanlage am Tandemachs- Güllefass (Kosten Zweileitersystem, Luftführung durch Achse, 4.000 ) Quelle: PTG Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-30
Bodenbelastung Biomassetransporte Silomaisernte: Feldhäcksler + Häckselwagen zum Silo Konkurrierende Anforderungen Feldfahrt Straßenfahrt Optimum für beide Situationen nicht erreichbar! Bildquelle: J. Brunotte, Thünen-Institut Braunschweig Bodenschonender Landmaschineneinsatz -31
Bodenbelastung Biomassetransporte Silomaisernte: Feldhäcksler + Überladewagen + LKW Nur die konsequente Trennung ermöglicht Optimierung von Feld- und Straßentransport! Bildquelle: J. Brunotte, Thünen-Institut Braunschweig Bodenschonender Landmaschineneinsatz -32
Reifeninnendruck anpassen! In der VDI-Richtlinie 6101 Maschineneinsatz unter Berücksichtigung der Befahrbarkeit landwirtschaftlich genutzter Böden sind Richtwerte für den maximalen Reifeninnendruck bei Feldfahrten angegeben und allgemein anerkannt. Folgende Reifeninnendrücke sollten nicht überschritten werden: 1 bar auf gelockertem oder feuchtem Acker 2 bar auf abgesetztem oder trockenem Boden Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-33
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4)Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-34
Bodenschonender Landmaschineneinsatz Brandhuber-IAB 1a--35
(Hochdruck-)Straßenbereifung gehört nicht auf das Feld! Quelle: Grasdorf Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-36
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen (4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! Müssen sehr hohe Gesamtlasten abgestützt werden, sollten bevorzugt Fahrwerke eingesetzt werden, die sehr große Aufstandsflächen ermöglichen: Bandlaufwerke (für Erntemaschinen und sehr große Schlepper) Zwillingsräder (für Schlepper und Erntemaschinen) Fahrwerke mit zusätzlichen Achsen (für Transportfahrzeuge, Güllefässer, Ernte-/Ladewagen und Rübenroder) Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-37
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Getreideernte Problem: Die Dreschkanalbreite ist zumeist größer als 1700 mm. Einer bodenschonenden Bereifung setzt die Straßenverkehrs- Zulassungs-Ordnung (StVZO) mit einer maximalen Außenbreite von 3,4 oder 3,5 m Grenzen. 65 65 350 cm Quelle: Heitmann Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-38
Gummiraupenlaufwerke bei Erntemaschinen Rechnerischer Kontaktflächendruck 0,7 bar (Last/Band 10 t, 2 x Band 0,63 x 2,2 m) Quelle: Claas Rechnerischer Kontaktflächendruck 0,8 bar (Last/Band 16 t, 2 x Band 0,89 x 2,2 m) Quelle: Bauer, R. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-39
Bodendruckmessung Bandlaufwerk Bodenschonender Landmaschineneinsatz Brandhuber-IAB 1a--40
Bodendruckmessung Rad Bodenschonender Landmaschineneinsatz Brandhuber-IAB 1a--41
Optimierung des Systems Reifen Boden: Mehrfachüberrollung Bodensetzung in 40 cm Tiefe nach 4-facher Überrollung mit unterschiedlichem Reifeninnendruck, Radlast 4 t (NOLTING et al. 2006) Gute fachliche Praxis aid infodienst 2013 Bodenschonender Landmaschineneinsatz -42
Optimierung des Systems Reifen Boden: Radlastreduzierung durch zusätzliche Achsen / Räder (aufgesattelte bzw. angehängte Geräte) Quelle: Lemken Quelle: Rauch, Amazone Quelle: Horsch Bodenschonender Landmaschineneinsatz -43
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1) Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4) Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5)Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-44
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen (5) Niedrigere Radlasten bevorzugen! Die Tiefenwirkung der Bodenbeanspruchung nimmt mit steigender Radlast zu. Bei optimaler Bereifung ist ein Fahrzeug mit niedrigerer Radlast die bodenschonendere Alternative. Mehrjährige Untersuchungen auf abgesetztem Boden zur Ernte belegen ein erhöhtes Risiko von Unterbodenverdichtung bei Radfahrwerken auch bei optimaler Bereifung, wenn eine Radlast von 10 t deutlich überschritten wird. Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-45
Verdoppelung von Radlast + Aufstandsfläche Gleicher Bodendruck! Aber: Tiefenwirkung nimmt zu! Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-46
Doppelte Radlast + dreifache Aufstandsfläche Niedrigerer Bodendruck! Entlastung durch überproportionale Vergrößerung der Aufstandsfläche! Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-47
Optimierung des Systems Reifen Boden: Radlastreduzierung Einfluss Maschinenauswahl auf Radlasten FENDT 820 Vario 140 kw (190 PS) 6800 kg Leergewicht (100 %) 5700 kg Nutzlast (hier: 4550 kg) 12500 kg Ges.Gew. (hier: 11350 kg) 4540 kg + 6810 kg 540/65 R 30 + 650/65 R 42 v 50km/h 1,2 bar + 1,1 bar v 10km/h 0,6 bar + 0,6 bar FENDT 922 Vario 140 kw (190 PS) 10080 kg Leergewicht (148 %) 5920 kg Nutzlast (hier: 4550 kg) 16000 kg Ges.Gew. (hier:14530 kg) 5810 kg + 8720 kg 540/65 R 34 + 650/65 R 42 v 50km/h 1,5 bar + 1,6 bar v 10km/h 1,0 bar + 1,1 bar Quelle: Fendt Prospekte 2008 + Michelin Betriebsanleitung Landwirtschaftsreifen 2007 Bodenschonender Landmaschineneinsatz -48
Situation - Ertragsminderung in der Fahrspur? Gülle-Trac nach Grubber 11.03.2008 Gülle-Trac nach Pflug Bodenschonender Landmaschineneinsatz Terramechanik 1-49
Alternative Vermeidung hoher Bodenbelastungen Gülleverschlauchung 11.03.2008 Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-50
Alternative klassische und neue Gülleverschlauchung Gülleverschlauchung mit Gewebeschlauch ( klassisch ) und formstabilem PE-Rohr ( neu ) Quellen: VAKUTEC, Strehle Bodenschonender Landmaschineneinsatz -51
Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen Grundsätze 1)Tragfähigkeit der Böden verbessern! 2) Befahren zu feuchter Böden vermeiden! 3) Reifeninnendruck anpassen! 4)Fahrwerke mit großer Aufstandsfläche nutzen! 5)Niedrigere Radlasten bevorzugen! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-52
Arbeits- und Entscheidungshilfen Bodenschonender Landmaschineneinsatz -53
Arbeits- und Entscheidungshilfen http://terranimo.ch Bodenschonender Landmaschineneinsatz -54
Danke! Bodenschonender Terramechanik Landmaschineneinsatz /2 2008-55
... Demmel ILT1 081 Dm006-56
Gummiraupenlaufwerk beim Mähdrescher Mehrkosten Mähdrusch mit Bandlaufwerk (KTBL Arbeitserledigungskosten, Lohn 15 /h) 2 ha 5 ha 10 ha Mähdrusch Getreide (7,5 m AB, 200 kw, Rad) 118 /ha 99 /ha 92 /ha Mähdrusch Getreide (7,5 m AB, 200 kw, Band) 128 /ha 107 /ha 99 /ha Mehrpreis Mähdrusch mit Bandlaufwerk Lohnunternehmer 0-10 /ha Kosteneinsparung flachere Stoppelbearbeitung (KTBL Arbeitserledigungskosten, s.o.) Stoppelbearbeitung Grubber 15 cm Arbeitstiefe Schlepper 83 kw, 3 m Arbeitsbreite, schräg Stoppelbearbeitung Grubber 10 cm Arbeitstiefe Schlepper 83 kw, 3 m Arbeitsbreite, schräg Stoppelbearbeitung Kurzscheibenegge 10 cm Arbeitstiefe Schlepper 67 kw, 3 m Arbeitsbreite Stoppelbearbeitung Kurzscheibenegge 5 cm Arbeitstiefe Schlepper 67 kw, 3 m Arbeitsbreite 2 ha 5 ha 10 ha 40 /ha 34 /ha 31 /ha 38 /ha 32 /ha 30 /ha 32 /ha 28 /ha 26 /ha 30 /ha 27 /ha 27 /ha Quelle: Fröba, KTBL 2009 Bodenschonender Landmaschineneinsatz -57
Optimierung des Systems Reifen Boden: Radlastreduzierung Einfluss Maschinenauswahl auf Radlasten FENDT 312 Vario 81 kw (110 PS) 4.350 kg Leergewicht (100 %) 3.150 kg Nutzlast (hier: 3.100 kg) 7.500 kg Ges.Gew. (hier: 7.450 kg) 480/65 R24 + 540/65 R38 2.980 kg / 4.470 kg v 50 km/h 1,0 bar / 1,0 bar v 10 km/h 0,5 bar / 0,6 bar FENDT 412 Vario 81 kw (110 PS) 5.400 kg Leergewicht (124 %) 3.600 kg Nutzlast (hier: 3.100 kg) 9.000 kg Ges.Gew. (hier: 8.500 kg) 480/65 R24 + 540/65 R38 3.400 kg / 5.100 kg v 50 km/h 1,3 bar / 1,3 bar v 10 km/h 0,7 bar / 0,7 bar Quelle: Fendt Prospekte, Michelin Betriebsanleitung Landwirtschaftsreifen Bodenschonender Landmaschineneinsatz -58