Neben den bekannten mechanischen Möglichkeiten der Baumstreifenpflege mittels Unterstockräumer, die dazu dienen Nährstoff- und Wasserkonkurrenz durch den unerwünschten Unkrautbewuchs zu unterbinden, sind weitere Verfahren in der Testung bzw. schon in den Markt eingeführt. In den letzten Jahren, auch bedingt durch die Ausweitung des ökologischen Anbaus und den Wegfall bzw. die Reglementierung bei den Herbiziden, wurden viele Geräte zur mechanischen Bodenbearbeitung entwickelt oder modifiziert.
Generell können Unterstockräumer nach unterschiedlichen Arbeitsweisen unterteilt werden, die einen direkten Einfluss auf die möglichen Arbeitsgeschwindigkeiten und somit auf den Zeitbedarf pro Hektar ausüben.
Bei Geräten, die mit einem Taster ausgestattet sind, beläuft sich die Arbeitsgeschwindigkeit je nach Bodenbeschaffenheit und Bewuchs in der Regel auf max. 3,0 bis 4,0 km/h, bei neueren Geräten bis 5 km/h. Durch den Taster wird ein beweglicher Arbeitskopf um den Stammbereich gelenkt. Der zeitlich begrenzende Faktor bei diesem Vorgang ist ein sauberes Entfernen des entstandenen Bewuchses um den Stammbereich herum. Hierzu benötigt der bewegliche Arbeitskopf jedoch eine gewisse Zeit, um sauber arbeiten zu können. Bei einer schnelleren Arbeitsgeschwindigkeit entsteht nicht nur ein höherer Verschleiß an den Maschinen, sondern auch eine größere bewachsene Insel um den Stammbereich.
Diese wiederum muss mit der Handhacke entfernt werden. Ohne Taster oder beweglichen Arbeitskopf arbeitende Geräte können mit Geschwindigkeiten bis zu 10 bis 15 km/h eingesetzt werden, jedoch bleibt ein Streifen um den Stamm unbearbeitet. Diese Geräte dienen als Ergänzung zu den Unterstockräumern mit Taster. Weiterhin werden Unterstockräumer, die im Boden und oberflächlich arbeiten, unterschieden. Zu den oberflächlich arbeitenden Geräten gehören alle Faden-, Lappen und Bürstengeräte.
Thermische Verfahren
Bei den getesteten thermischen Verfahren - entstehen neben dem hohen Energieeinsatz für den meistens verwendeten Brennstoff Propangas und der geringen Flächenleistung - hohe Energie-, Maschinen- und Lohnkosten. Des Weiteren regenerieren sich die abgeflammten Pflanzen sehr schnell, sodass häufige Behandlungen notwendig sind. An den Kulturpflanzen können, wenn auch selten, Schäden durch die hohe Hitzeentwicklung entstehen.
Abdeckung
Der Einsatz mit Mulchmaterial oder das temporäre Abdecken des Baumstreifens von April bis Oktober mittels der Mulchfolie Mypex erwies sich bei Versuchen als ein Verfahren mit guten pflanzenbaulichen Ergebnissen. Jedoch traten, genauso wie in der Mulchabdeckung, wiederholt Probleme mit Mäusen auf, die unter der Folie bzw. dem Mulchmaterial gute Rückzugsmöglichkeiten vorfinden. Des Weiteren war das Auf- und Abdecken der Folie sehr zeitaufwendig. Diese Verfahren sind nur in der Kombination mit dem Errichten einer Migrationsbarriere, welche die Zuwanderung der Mäuse reduziert bzw. verhindert, praxisrelevant. Das Mulchverfahren - z.B. mit einer Miscanthusabdeckung zur Unkrautunterdrückung - erbrachte aufgrund des schnellen Durchwuchses der Unkräuter und der Mäusegefahr nur unzureichende Ergebnisse und kann daher nicht empfohlen werden.
Mechanische Bodenbearbeitungsgeräte
Die mechanische Bodenbearbeitung, die im Vergleich zum Herbizideinsatz in der Regel einen deutlich höherer Zeitbedarf beansprucht und somit Arbeitskräfte bindet sowie höhere Kosten verursacht, bedarf einer guten Organisation im Hinblick auf das Zeitmanagement. Für die Anschaffung von Maschinen müssen Investitionen in einer Größenordnung von 10 000 € bis 40 000 € pro Unterstockräumer getätigt werden. Um flexibel auf die jeweils herrschenden Bodenverhältnisse oder Bearbeitungszeitpunkte reagieren zu können, sind in den Betrieben in der Regel zwei bis drei unterschiedlich arbeitende Bodenbearbeitungsgeräte vorhanden. Um keine weitere Stickstofffreisetzung durch die Bodenbearbeitung zu verursachen, wird häufig ab Triebabschluss bis Ende der Ernte nur noch mit oberflächig arbeitenden Fadengeräten gearbeitet. Jedoch kann das Arbeiten mit im Boden rotierenden Werkzeugen bei Bedarf zu einer gewollten und somit gesteuerten Stickstoffmobilisierung beitragen. Auch wirkt sich z.B. im Frühjahr das Einarbeiten der organischen Düngergaben positiv auf deren Stickstofffreisetzung aus. In Trockenphasen kann eine flache Bearbeitung des Baumstreifens den kapillaren Wasseraufstieg im Boden reduzieren und somit die Verdunstung unterbinden. Somit dient die durchgeführte Bodenbearbeitung gleichzeitig als Verdunstungsschutz.
Nicht zu vernachlässigen ist die direkte Wirkung der Bodenbearbeitung als phytosanitäre Maßnahme zur Reduzierung des Ascosporenpotenzials. Versuche bestätigen diesen Reduzierungseffekt z.B. bei der nach dem Blattfall durchgeführten Bearbeitung mit einem Fadengerät. Hierbei werden gleichzeitig das Falllaub aus dem Baumstreifen in die Fahrgasse transportiert und die Blätter zerkleinert, sodass über die Wintermonate eine deutlich bessere Zersetzung des Falllaubes entsteht und somit weniger Ascosporen im Frühjahr in der Anlage vorhanden sind. Auch zeigte sich, dass eine Bodenbearbeitung mit im Boden arbeitenden Werkzeugen z.B. Rollhacken vor dem ersten Ascosporenausstoß, das Ascosporenpotential und somit den Schorfbefall reduziert.
Die Arbeitsweisen der Unterstockräumer, die sich zurzeit auf dem Markt befinden, sind sehr unterschiedlich. Je nach eingesetztem Gerät sind anfänglich Wurzelverletzungen möglich. Wird in einer bestehenden Anlage erstmalig eine mechanische Bodenbearbeitung mit im Boden arbeitenden Werkzeugen durchgeführt, werden i.d.R. Wurzeln beschädigt. Daher können Wuchs- und Ertragsdepressionen besonders im ersten Jahr bei der Umstellung auf eine mechanische Bodenbearbeitung auftreten. Die Wuchs- und Ertragsdepressionen können durch eine Zusatzbewässerung deutlich minimiert werden. Eine erstmalige Bearbeitung sollte daher nach der Ernte im Herbst erfolgen, da vergleichbar mit einem Wurzelschnitt, der im Herbst/Winter durchgeführt wird, die Wuchsdepressionen deutlich geringer ausfallen als bei einem Wurzelschnitt im Frühjahr.
Die Arbeitsweise der Tastengeräte, die im Boden arbeiten, kann ebenfalls sehr unterschiedlich sein. Häufig sind die Geräte mit kreiselnden Arbeitswerkzeugen ausgestattet, die eine flache Bodenbearbeitung ermöglichen. Auch verfügen einige Geräte über einen zusätzlichen Taster, der den Reihenabstand bei jedem Einfahren in die Reihe neu abtastet. Dadurch wird das Gerät immer automatisch justiert und eine einfache Bedienung ermöglicht. Je nach Hersteller können zukünftig die mechanischen Taster durch eine Laser-Sensorsteuerung für die Reihenabmessung ersetzt werden. Dies vereinfacht nochmals die Bedienung der Geräte.
Des Weiteren können diese Geräte zukünftig die Bedingungen des Bundesministeriums für Landwirtschaft zur Investitionsförderungen mit einer maximalen Förderhöhe bis 40 % erfüllen. Voraussetzung ist, dass die Geräte in der Positivliste "Investitionsprogramm Landwirtschaft" unter Punkt „2. Mechanische Unkrautbekämpfung", a) Maschinen und Geräte zur mechanischen Unkrautbekämpfung für Reihenkulturen, die über eine elektronische Reihenführung (mittels GPS, Ultraschall oder optischer Sensoren) verfügen“ aufgeführt sind. Die Abwicklung der Investitionsförderung erfolgt durch die Rentenbank. Zurzeit sind noch keine Geräte für die mechanische Bodenbearbeitung im Obstbau gelistet, dies soll jedoch nach Herstellerangaben in 2022 erfolgen.
Neben den Standardgeräten, die den Boden durch rotierende Werkzeuge bearbeiten, werden Geräte angeboten, die durch Bürsten-, Faden- oder Lappentechnik zu einem Abschlagen des Unkrautbewuchses führen und somit oberflächlich arbeiten, ohne den Boden zu bewegen. Die Geräte können auch bei feuchteren Bedingungen eingesetzt werden und arbeiten in der Regel an der Problemzone um den Stamm und zwischen Stamm und Pfahl/Tonkinstab sauberer. Daher entfällt, je nach Arbeitsqualität der eingesetzten Geräte, der zusätzliche Bedarf zur Säuberung dieser Stellen durch Handhacke oder kann zumindest deutlich verringert werden. Auch ist eine etwas höhere Arbeitsgeschwindigkeit (5 bis 6 km/h) und somit eine Steigerung der Flächenleistung mit Mähgeräten möglich. Jedoch entsteht bei einem alleinigen Einsatz solcher Geräte mit der Zeit eine durchgehende Grasnarbe, die neben einer Wasser- und Nährstoffkonkurrenz auch zu einem höheren Mäusebesatz führen kann. Bei unsachgemäßer Einstellung können Stammverletzungen entstehen. Mit Fadengeräten werden unerwünschte krautige Bodentriebe bei dem Arbeitsgang gleichzeitig entfernt.
Interessant sind auch Geräte, die ohne Taster, z.B. Roll- oder Fingerhacke, arbeiten. Diese Geräte können mit einer hohen Geschwindigkeit von 10 bis 15 km/h eingesetzt werden. Des Weiteren lassen sie sich gut mit anderen Arbeiten, z.B. dem Mulchen der Fahrgasse, verbinden und ersparen somit zusätzliche Überfahrten. Da hierbei immer ein Streifen, je nach Stammdurchmesser von 20 bis 30 cm, unbearbeitet bleibt, werden Rollhacken oder die Kombination aus Roll- und Fingerhacke und die Fadengeräte als Ergänzung zu Hackgeräten mit Tastern eingesetzt. Hierdurch kann die Anzahl der Überfahrten mit einem Hackgerät mit Tastern reduzieren werden.
Neue Verfahrensweisen
Neue Geräte, die den Baumstreifen mit neuen Techniken bearbeiten, befinden sich in der Entwicklung oder sind bereits in die Praxis eingeführt und wurden bzw. werden zurzeit am DLR Rheinpfalz auf ihre Eignung getestet und nachfolgend vorgestellt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Unterstockräumern, die nur den Spross von dem Wurzelkörper abtrennen, soll bei diesen Verfahren auch der Wurzelkörper erheblich beschädigt bzw. entfernt werden, sodass eine Wiederbegrünung deutlich später erfolgt.
GrassKiller
Der GrassKiller vom italienischen Hersteller für Pflanzenschutzgeräte Caffini, sprüht Wasser mit hohem Druck bis zu 1 000 bar über Düsen auf und in den Boden. Hierdurch soll der unerwünschte Unkrautbewuchs dauerhafter entfernt werden.
Im Sommer 2018 wurde der GrassKiller am Standort Klein-Altendorf vorgeführt und ein vergleichender Versuch zwischen dem Standard Hackgerät Ladurner Krümler Modell 7 und dem GrassKiller sowie einer unbehandelten Kontrolle angelegt. Hierbei erfolgte der Bearbeitungsgang am 31.08.18 nach einer Ausgangsbonitur des Bedeckungsgrads am 30.08.18 in allen Varianten. Der Ausgangsbedeckungsgrad befand sich in der Kontrolle und der Ladurner Krümlervariante bei 91 % und in der Graskillervariante bei 86 %. Nach der Behandlung erfolgte in den beiden bearbeiteten Varianten nach dem Arbeitsgang die erste Bonitur am 31.08.18. Danach wurde der Bedeckungsgrad nach drei Wochen am 21.09.18 in allen Varianten bonitiert. Abschließend wurden zwei weitere Bonituren im Abstand von vier Wochen am 15.10. und 18.11.2018 durchgeführt.
Bei der ersten Bonitur nach der Behandlung wurde in der Ladurner Krümlervariante mit 2,5 % ein geringerer Bedeckungsgrad als in der Graskillervariante mit 20 % ermittelt. Grund hierfür war der um den Stammbereich im Vergleich zum Ladurner Krümler sowie in der Mitte stehengebliebener Bewuchs.
Aufgrund der anhaltenden Trockenheit bis zum 23.09.18 reduzierte sich der Bewuchs zum dritten Boniturtermin auch in der Kontrolle auf 46 %. In den behandelten Varianten blieb er mit 5 % (Ladurner Krümler) und 17 % GrassKiller nahezu gleich.
Nach dem Regenereignis am 23.09.18 stieg der Bewuchs zum 15.10.18 in der Graskillervariante auf das Niveau der Kontrolle (74 %) auf 78 % Bedeckungsgrad an. Hingegen konnte in der Ladurner Krümlervariante mit 39 % ein deutlich geringerer Bedeckungsgrad ermittelt werden. Am letzten Boniturtermin zweieinhalb Monate nach der Behandlung stieg der Bedeckungsgrad in der Kontrolle (93 %) und in der GrassKillervariante auf über 90 % an. Mit 75 % wurde in der Variante Ladurner Krümler der geringste Bedeckungsgrad festgestellt. Dieser erste Versuch kann noch keine endgültige Aussage erlauben. Jedoch ist im Vergleich zum Standardgerät durch die einseitige Arbeitsweise, das Nachfüllen mit Wasser (pro Hektar beläuft sich der Wasserverbrauch je nach Geschwindigkeit zwischen 4 000 und 6 000 l) und durch die geringere Arbeitsgeschwindigkeit die Flächenleistung des GrassKillers deutlich geringer. Beim Einsatz des GrassKillers konnte weiterhin eine schnellere Wiederbegrün festgestellt werden.
Am Gerät selbst müssten für die Nutzung im Obstbau noch einige Modifikationen durchgeführt werden. Der Arbeitsteller ist etwas zu klein dimensioniert, sodass der bearbeitete Streifen sehr schmal ausfällt und die Wiederbegrünung vom Rand her schneller erfolgt. Besonders schmal ist der bearbeitete Bereich zwischen den Bäumen. Durch den einschwenkenden Arbeitskopf entsteht eine Wellenlinie. Dies könnte durch das Anbauen eines zweiten feststehenden Arbeitskopfes hinter dem beweglichen Arbeitskopf verbessert werden, sodass eine gerade Abschlusskannte entsteht. Nachteilig hierbei wäre jedoch, dass die doppelte Wassermenge benötigt würde und somit der Arbeitszeitbedarf für das Auftanken steigt.
Elektophysikalisches Verfahren
Das in Brasilien bereits in der Praxis eingesetzte Gerät Elektroherb wird zurzeit für den europäischen Markt modifiziert. Die Elektroherb™ Technologie der Firma Zasso bekämpft Beikräuter durch den Einsatz von elektrischer Energie. Über einen zapfwellenbetriebenen Stromgenerator wird hochfrequenter Gleichstrom mit bis zu 8 000 Volt produziert. Dieser dringt über Applikatoren in die krautigen Pflanzen ein, dabei wird das Chlorophyll in der Pflanze direkt geschädigt und die Zellstrukturen werden zerstört, was zum Absterben der Pflanze führt. Bei guten Applikationsbedingungen entsteht eine Schädigung bis in die Wurzel, wodurch eine Langzeitwirkung erzielt wird).
Für den Obst- und Weinbau wurde der XPower XPS entwickelt und die Applikatoren auf die Bedürfnisse der Sonderkulturen abgestimmt. Die Applikatoreinheit besteht pro Seitenarm aus zwei statischen Elektroden und zwei an einem Schwenkarm beweglichen Elektroden. Die Ergebnisse der ersten beiden Versuchsjahre mit dem XPower XPS im Kernobst zeigen im trockenen Jahr 2020 mit nur einer Behandlung sehr gute Ergebnisse. Während des gesamten Beobachtungszeitraums vom 20.05.2020 bis zum 09.11.2020 fielen nur 218,9 mm Niederschlag, die bei der Betrachtung der Ergebnisse in allen Varianten berücksichtigt werden müssen. Auch in der unbehandelten Kontrolle stieg der Bedeckungsgrad erst Mitte August 2020 über 50 % und befand sich Anfang Oktober zum Zeitpunkt der Ernte bei 69,0 % und am Ende des Beobachtungszeitraums am 09.11.2020 bei 96 %.
Alle drei behandelten Varianten erzielten gute Ergebnisse mit einer Langzeitwirkung. Die beste Variante über den gesamten Versuchszeitraum war die Elektroherbvariante 1 km/h mit einem Bedeckungsgrad zum Zeitpunkt der Ernte von 19,9 % und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 76 %, gefolgt von der Variante Elektroherb 3 km/h mit einem Bedeckungsgrad zum Zeitpunkt der Ernte von 26,8 % und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 69,1 %. Die Standardvariante Ladurner Krümler erreichte einen Bedeckungsgrad zum Zeitpunkt der Ernte von 41,5 % und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 57,6 %. Bei der Betrachtung der Problemzone um den Stamm und zwischen Stamm und Pfahl/Tonkinstab zeigte sich, dass beide Elektroherbvarianten in dieser Zone sehr sauber arbeiteten und die Stellen lange sauber blieben.
Auch die besonders problematische Stelle am Hagelnetzpfahl, der zwischen zwei Bäumen steht, blieb im Gegensatz zu der Standardvariante Ladurner sehr sauber. Da der Abstand zwischen Hagelnetzpfahl und den Bäumen unter 0,50 m beträgt, kann der tastengeführte Schwenkkopf in dieser Zone nicht sauber arbeiten, weil zu wenig Platz zum Einschwenken vorhanden ist. Die Elektroherbvarianten arbeiten jedoch in dieser Zone sehr sauber, da es bei dem Herumführen der Applikatoren zu einer kurzfristigen Überlagerung und in der Folge zu einer etwas höheren Stromabgabe mit einem höheren Wirkungsgrad kommt.
In dem sehr feuchten Jahr 2021 konnte der Bewuchs mit zwei Behandlungen am 22.04. und 22.07.2021 in allen Varianten nicht ausreichend reduziert werden. Bei den Ergebnissen muss jedoch berücksichtig werden, dass während der ersten Behandlung und dem Erntetermin Anfang Oktober mit 578,1 mm mehr als doppelt so viel Niederschlag fiel als in 2020. Hieraus ergibt sich eine Differenz von 270 mm Niederschlag zum Boniturzeitraum im Jahr 2020.
Die unbehandelte Kontrolle erreichte Anfang August bereits einen Bedeckungsgrad von 100 %. Die Elektroherbvariante mit 3 km/h zeigte über den gesamten Zeitraum einen höheren Bedeckungsgrad als der Ladurner Krümler. Die Elektroherbvariante mit 1 km/h lag unter dem Bedeckungsgrad der Standardvariante Ladurner. Hierbei muss erwähnt werden, dass in einem nassen Jahr wie 2021 zwei Behandlungen nicht ausreichen, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen. Es zeigte sich jedoch, dass der Elektroherb mit 1 km/h ein etwas besseres Ergebnis erzielte als die Standardvariante.
Die ersten Versuche mit dem elektrophysikalischen Verfahren haben gezeigt, dass dieses Verfahren Potenzial besitzt und in den Problemzonen sehr sauber arbeiten kann. Jedoch sind weitere Versuche zur Modifizierung nötig. In 2022 werden die Versuche um die Fragestellung der Behandlungshäufigkeit nach Bedeckungsgrad und der Ermittlung der Korrelation zwischen Bodenfeuchte und Behandlungserfolg fortgeführt.
Ein wichtiger Aspekt bei der Beurteilung des neuen elektrophysikalischen Verfahrens ist die Betrachtung des Bodenlebewesens. Die Untersuchungen aus dem EIP Projekt ‘E-Herb RLP‘ der TH Bingen zeigen, dass bei den Untersuchung keine dauerhafte Schädigung zu erwartenden ist.
Fazit
Die neuen Techniken bieten Möglichkeiten, die sich nach den ersten Versuchsergebnissen bei dem Elektroherb sehr vielversprechend darstellen. In den nächsten Jahren werden im Bereich der Robotics und Automatisierung sehr viele Innovationen erwartet. Hier ist das Potential dieser neuen Techniken noch nicht ausgeschöpft. Ob und wie diese neuen Entwicklungen Eingang in die Praxis finden, wird zu prüfen sein.
Jürgen Zimmer, DLR Rheinpfalz