Die unsichere Zukunft der Zulassungssituation vieler Herbizide und die Forderung der Öffentlichkeit nach einer umweltschonenden Pflanzenproduktion beflügelt derzeit die Entwicklung alternativer Verfahren zur Wildkrautkontrolle.
Im Mittelpunkt aller Bemühungen steht die umweltschonende und nachhaltige Pflanzenproduktion. Damit reagieren Pflanzenproduzenten und Gerätehersteller auf immer stärkere Forderungen aus der Gesellschaft. Hinzu kommt die notwendige Mechanisierung und Automatisierung von Arbeitsabläufen in den Betrieben. Spezialisierte Fachkräfte sind kaum zu bekommen und verursachen hohe Kosten. Mit technischen Innovationen versuchen daher viele Betriebe, sich der Kostenspirale zu entziehen. Die Unkrautregulierung besitzt vor allem auf Freiflächen einen großen Stellenwert. Sie verursacht hohe Kosten, lässt sich nur schwer automatisieren und wirkt sich massiv auf das Betriebsergebnis aus, wenn hier Fehler gemacht werden.
Meist mechanisch
In dem Zusammenhang gilt die mechanische Bodenbearbeitung nach wie vor als eine der sinnvollsten Methoden. Neben Rollhacken und Kreiselkrümlern haben hier vor allem die Fingerhacken an Bedeutung gewonnen. Sie sind robust und lassen sich mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit einsetzen. Allerdings stoßen auch sie an ihre Grenzen, wenn die Böden zu schwer oder zu nass sind. Die Geräte mit ihren elastischen Kunststoffsternen gibt es in verschiedene Abstände für den entsprechenden Einsatzbereich. Allerdings ist je nach Bodenzustand die Materialabnutzung relativ hoch. Hersteller empfehlen daher, harten Böden erst mit einer Rollhacke zu lockern und dann die Fingerhacke einzusetzen.
In Baumschulen und im Obstbau, also in Reihenkulturen kommen häufig auch Rollhacken mit einer Bearbeitungsbreite von etwa 20 cm und einem geringen Abstand zu den Stämmen zum Einsatz. Die Geräte sind preisgünstig, wartungsarm und lassen sich mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit von etwa 5 bis 10 km/h betreiben.
Problematisch bleibt allerdings der Bereich in der Reihe zwischen den Pflanzen. Um auch hier den Boden lockern zu können, gibt es Spezialgeräte mit einem Schwenkarm wie z.B. Kreiselkrümler oder Stockräumer. Sie werden meist durch einen mechanischen Taster gesteuert. Das erfordert allerdings einiges an Erfahrung und eine genauere Einstellung des Tasthebels. Ist er zu stark eingestellt, kommt es zu Stammschäden, ist er zu leicht eingestellt, können größere Unkräuter stehen bleiben. Inzwischen gibt es auch Stockräumer mit einem Ultraschalltaster, die völlig ohne Berührungen arbeiten.
Thermische Verfahren
Inzwischen gibt es zahlreiche thermische Verfahren zur Unkrautregulierung, die mit offener Flamme, mit Infrarotstrahlung, Heißluft, Heißwasser oder Wasserdampf arbeiten. Problematisch ist dabei, dass der Erfolg nicht sofort sichtbar ist. Die Gerätehersteller empfehlen in dem Zusammenhang die Druckprobe. Wenn sich das Pflanzengewebe beim Zusammendrücken dunkelgrün verfärbt, ist ein Behandlungserfolg nachgewiesen. Die Methode dient auch zur Kontrolle der richtigen Arbeitsgeschwindigkeit. Da diese sich je nach äußeren Gegebenheiten (Witterung) und wechselnder Bestandsdichte der Wildkräuter ändern kann, ist im Umgang mit den Geräten einiges an Erfahrungen notwendig. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, ergibt sich zwar eine höhere Flächenleistung mit einem geringeren Energieaufwand. Die Wildkräuter sind aber nicht ausreichend geschädigt und treiben sofort wieder durch. Eine zu geringe Geschwindigkeit garantiert zwar einen guten Behandlungserfolg, aber auch einen hohen Energieeinsatz.
Der Vorteil thermischer Geräte ist, dass sie sich auf fast allen Flächen einsetzen lassen. Nach trockenen und heißen Wetterperioden erzielen sie besonders gute Bekämpfungserfolge. Bei feuchtwarmem und wüchsigem Wetter ist nur bei wiederholtem Einsatz eine Dauerwirkung zu erwarten. Vorsicht ist vor allem bei Abflammgeräten mit offener Flamme geboten, wenn abgestorbenes brennbares Pflanzenmaterial oder Mulch vorhanden ist. Je nach Umgebung kann sich ein Brand dann schnell ausbreiten.
Effizienz mit Turbogebläsen
Thermische Geräte arbeiten mit Propan- oder Butangas. Bei der Abflammtechnik handelt es sich nicht um ein Abbrennen von Pflanzenteilen, sondern um eine kurzfristige Erhitzung, um das Absterben einer ausreichend großen Zellenzahl in der Pflanze zu erreichen.
Während bei den Flammgeräten die Hitze direkt auf die Pflanze wirkt und somit viel Energie verloren geht, wird sie bei den Infrarotgeräten auf ein Strahlungsgitter geleitet. Dieses sendet daraufhin langwellige Infrarot-Strahlen ab. Diese durchdringen die Blattoberseite der Pflanzen und erhitzen das Gewebe. Dabei wird das Eiweiß in den Zellen zerstört. Im Unterschied zur Abflämmtechnik wird das Bodenleben nicht wesentlich beeinträchtigt, da die Infrarot-Strahlen nur gering in den Boden eindringen.
Eine Besonderheit bei den Geräten ist das gewellte Strahlungsgitter. Dadurch entsteht nicht nur eine größere Strahlungsfläche, sondern es bewirkt auch, dass die Wärmestrahlen in verschiedene Richtungen strahlen. Eingebaute Gebläse erzeugen Heißluftturbulenzen, um dadurch auch Wildkräuter zu erfassen, die durch Blätter abgedeckt werden (sogenannter Infrarot-Schatten).
Heißluftgeräte werden ebenfalls mit Gas betrieben und gewährleisten einen effektiven Behandlungseffekt bei einer hohen Flächenleistung von bis zu einem Hektar je Stunde. Dabei werden die heißen Gase durch ein Turbogebläse mit hoher Luftgeschwindigkeit auf die Fläche gebracht. Der Gasverbrauch beträgt hier 10 bis 20 kg je Hektar bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von rund 7 km/h. Heißluftgeräte sind effektiver als die Infrarotbrenner, weil sie die Hitze auch in Ritzen und Fugen drücken.
Unkraut verbrühen
Ein weiteres thermisches Verfahren arbeitet mit heißem Wasser. Das Wirkungsprinzip ist identisch: durch den kurzzeitigen Kontakt mit dem heißen Wasser degeneriert das Eiweiß in den Pflanzenzellen und die Pflanze stirbt oberirdisch ab. Im Vergleich zum heißen Wasserdampf bedarf es bei dem System keiner komplizierten Drucktechnik. Der Vorteil gegenüber der Abflammtechnik ist die Vermeidung der Brandgefahr.
Mit einem Betriebsdruck von rund 2 bar und 6 l je Minute wird hierbei Wasser mit etwa 98 °C auf die zu behandelnde Fläche gebracht. Im Gegensatz zu Verfahren mit heißem Dampf eignet sich heißes Wasser aufgrund des niedrigen Ausströmdrucks für alle Beläge bis direkt an Fassaden oder anderen empfindlichen Flächen heran. Selbst die Behandlung von losen Schüttungen und Kunstrasen ist möglich.
Um die Wirkung des heißen Wassers und damit die Arbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen, statten einige Hersteller ihre Geräte darüber hinaus mit einer Schaumfunktion aus. Der Isolierschaum auf Basis nichtionischer Tenside (umweltfreundlich und biologisch abbaubar aus nachwachsenden Rohstoffen wie Kokosnuss und Mais) wirkt hierbei als Isolator für die applizierte Wärme. Dadurch wird die Temperatur ein wenig länger im für Pflanzenteile kritischen Bereich gehalten und die Wirkung verstärkt. Der Schaum wird in einer Konzentration von zwei bis vier Promille bei der Anwendung verdünnt. Er ist nicht rutschig, zieht keine Insekten an und hinterlässt beim Trocknen keine Spuren. Nach zwei bis fünf Minuten ist er bereits nicht mehr sichtbar. Heißwassergeräte verfügen zwar über einen Wassertank, benötigen ihn aber nicht unbedingt. Wasser kann auch aus naheliegenden Bächen oder Teichen entnommen werden. Mit den Geräten sind Flächenleistungen von bis zu 800 m² stündlich möglich.
Da die Unkrautbekämpfung mit Hitze recht teuer ist, gibt es auch hier Verbesserungen in Form von Heißwasser-Geräten mit Sensorsteuerung. Dabei erkennt der Sensor den Baumstamm und löst einen gezielten Sprühstoß mit einer geringen Menge heißen Wassers aus. Ein mitdrehender Sprühkopf deckt dabei einen Teil der Baumscheibe ab. Dieser Prozess wiederholt sich bei der Durchfahrt auf der anderen Seite der Reihe. Im Gegensatz zu einem breiten Behandlungsstreifen wird so pro Baum weit weniger Wasser verbraucht und Ressourcen werden eingespart. Die Fläche neben der Baumscheibe lässt sich dann mechanisch offen halten oder als Grasstreifen abmähen.
Regulierung mit Strom
Thermische Verfahren zur Unkrautregulierung konnten sich auf Freiland-Kulturflächen aufgrund der geringen Arbeitsgeschwindigkeit, dem hohen Energieverbrauch und dem geringen Wirkungsgrad speziell bei nassen Pflanzen bisher nicht durchsetzen. Im Galabau und der Flächenpflege schon eher, da es sich hier meist um kleinräumige Einsatzorte und die Pflege befestigter Flächen handelt.
Daher wird derzeit nach völlig neuen Ansätzen in der Unkrautregulierung gesucht. Eine davon ist die Applikation von Strom, umgesetzt mit Prototypen der Zasso Group, einem weltweit agierenden Spezialisten für alternative Systeme in der Landwirtschaft. Bei dieser Methode wird das Beikraut von Metallstreifen bestrichen und durch hochfrequenten Strom von bis zu 15 000 Volt vernichtet. Nach Aussage des Unternehmens entsteht bei dem Vorgang keine Hitze und somit auch keine Brandgefahr. Die neue Technologie zerstört mit Hilfe elektrophysikalischer Kräfte sowohl die oberirdischen Pflanzenteile als auch die Wurzeln der unerwünschten Pflanzen. Gleichzeitig schont sie die Umwelt und ist damit effizient in Bereichen einsetzbar, die derzeit im Unkrautmanagement große Herausforderungen darstellen. Erste Geräte dieser Technologie sind in der Entwicklung. So etwa eine mobile, handgeführte Version, die aus dem öffentlichen Stromnetz versorgt wird und sich wie ein etwas größerer Rasenmäher über die zu behandelnde Fläche schieben lässt. Dafür muss der Wechselstrom allerdings in Gleichstrom umgewandelt werden. Für den Einsatz in Baumschul-Quartieren gibt es größere Prototypen für den Anbau am Schlepper mit einer Arbeitsbreite von bis zu 3 m und Fahrgeschwindigkeiten von 3 bis 5 km/h. Zur Stromerzeugung befindet sich im Heckanbau des Trägergerätes ein zapfwellengetriebener Generator. Weitere Geräte zur Streifenbehandlung im Obst- und Weinbau sollen demnächst folgen.
Darüber hinaus sind auch autonom fahrende Geräteträger in der Entwicklung, die mit entsprechenden Sensoren und einer Software ausgestattet, Unkraut von Kulturpflanzen unterscheiden können und die Vernichtung der unerwünschten Pflanzen mit Strom vornehmen. Bis zur Marktreife wird aber noch etwas Zeit vergehen. Doch bewähren sich die Geräte, dann steht mit der neuen Technik eine interessante Alternative zu den bisherigen Methoden zur Verfügung. Allerdings muss vorab noch geklärt werden, ob sich der Strom eventuell negativ auf das Bodenleben auswirkt.
Mit Strom arbeitet auch ein Gerät, was vom australischen Pflanzenschutz-und Saatgutunternehmen Nufarm in Zusammenarbeit mit dem deutschen Start-up-Unternehmen Crop.Zone entwickelt wurde. Bei dem als "Hybrid Herbicide" bezeichnetem Verfahren werden die zu behandelnden Unkrautflächen zunächst mit einer organischen, leitfähigen Flüssigkeit vorbehandelt, die den Richtlinien des ökologischen Landbaus entspricht. Anschließend wird eine Spannung angelegt. So lässt sich ein sehr hoher Wirkungsgrad bei niedrigerem Energieverbrauch erzielen.
"Abschießen" mit Wasserdruck
Eine weitere alternative Methode zur Unkrautregulierung ist die mit kaltem Wasser unter extrem hohem Druck (1 000 bar). Bei dem "Grasskiller" des italienischen Herstellers Caffini dringen Wasserstrahlen etwa ein bis drei Zentimeter in den Boden ein. Der hohe Wasserdruck und der Winkel des Wasserstroms zerstören das Unkraut bis in das Wurzelsystem. Dies führt zur Verringerung des Wurzelwachstums in der oberen Bodenschicht und wirkt daher bereits bei nur zwei Anwendungen pro Jahr. Neben der direkten Zerstörung des Pflanzengewebes durch den Wasserdruck erfolgt auch eine mechanische Bodenbearbeitung, die das Wurzelwachstum unterbricht und damit das Nachwachsen der behandelten Pflanzen verhindert oder verlangsamt. Das Gerät ist mit einer elektrohydrostatischen Steuerung ausgestattet und kann den 25 oder 38 cm breiten, rotierenden Teller mit seinen vier Hochdruckdüsen auch in die Pflanzenreihen schwenken. Pro Arbeitsmeter werden etwa 0,3 l Wasser benötigt. Es können in einem Wassertank bis zu 2 000 l Wasser mitgeführt werden. Der "Grasskiller" arbeitet wetterunabhängig, also auch bei relativ feuchtem Boden. Durch den geringen Wasseraufwand und der fehlenden Erhitzung ist der Energieaufwand erheblich geringer als bei Geräten, die mit Heißwasser oder Wasserdampf arbeiten.
Roboter eliminieren gezielt Unkräuter
Schließlich gibt es zahlreiche Bemühungen, um selbständig arbeitende Roboter zu entwickeln, die Unkräuter in den Kulturen erkennen und gezielt eliminieren. FarmWise, ein amerikanisches Unternehmen für Agrartechnologie und Robotik ist dem Vorhaben schon ein Schritt näher und stellte kürzlich ein entsprechendes Gerät vor. Die Maschine kann selbständig durch das Feld fahren und mit Kameras und Computern jede Pflanze analysieren und Informationen wie Größe, Gesundheitszustand und Wachstumsphase sammeln. Sie unterscheidet damit Nutzpflanze von Unkräutern und kann eine entsprechende Bearbeitung einleiten.
Führend auf dem Gebiet der Agrarroboter ist auch die französische Firma Naio mit dem selbstfahrenden Geräteträger "Oz". Dank eines neuen Lenksystems, welches auf dem Satellitensignal RTK-GPS basiert, lassen sich sehr präzise Arbeiten durchführen, wie z.B. mechanisches Jäten in einem Abstand von 2 bis 5 cm zur Pflanzenreihe. Darüber hinaus sind viele Arten der Bodenbearbeitung oder auch Säen und Pflanzen und kleinere Transportvorgänge möglich. Das Hauptproblem für autonom handelnde Geräte ist momentan aber die rechtliche Frage, unter welchen Bedingungen sie ohne Fahrer arbeiten dürfen. Auf eingezäuntem Gelände und mit einer Aufsichtsperson in Reichweite ist nach Angaben des Herstellers der Einsatz normalerweise möglich. Kürzlich ist der Agrarroboter von der Organisation Deutscher Innovationspreis sogar in der Kategorie "Maschinen & Technik" für herausragende Leistungen im Bereich der Landwirtschaft mit dem Gold Award ausgezeichnet worden. Das System ist inzwischen weltweit in über 150 Betrieben im Einsatz.
Peter Springer