Entwicklung eines innovativen Gerätesystems zur Stoppel- und ultraflachen Bodenbearbeitung (Grinder)

GrindStar im Einsatz auf einer abgefrorenen Zwischenfrucht (Bild: Felix Soffel)

Resistenzen gegenüber chemischen Wirkstoffen und Wirkstoffgruppen, auslaufende Zulassungen, komplexe und zeitaufwendige Zulassungsverfahren für neue Wirkstoffe, zunehmende Klimaveränderungen sowie die geringe Akzeptanz des chemischen Pflanzenschutzes stellen konventionelle wie ökologisch wirtschaftende Landwirte in Deutschland und Europa vor neue Herausforderungen. Abhilfe könnte ein neuartiges Bodenbearbeitungsverfahren zur ultraflachen Stoppelbearbeitung schaffen.

Winterweizen mit Verunkrautung durch Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides) (Bild: Phillip Müller)

Eine Möglichkeit zur Regulation von Unkräutern und Ausfallgetreide sowie zur Förderung der Strohrotte stellt die Stoppelbearbeitung nach der Ernte dar. In ein bis maximal drei Arbeitsgängen wird der Boden möglichst flach mit Grubber, Kurzscheibenegge oder Federzinkenegge bearbeitet. Dadurch werden einerseits Samen und auf der Bodenoberfläche aufliegendes organisches Material wie z.B. Stroh mit dem Boden vermischt. Andererseits werden aber auch bereits gekeimte Pflanzen im Keimblattstadium vergraben oder herausgerissen. Als problematisch erweist sich die zum ganzflächigen Abschneiden notwendige Mindestarbeitstiefe der aufgezählten Geräte von 5 bis 7 cm. Lichtkeimer wie zum Beispiel Ausfallraps und hartnäckige Ungräser wie Ackerfuchsschwanz werden vergraben und fallen in die Keimruhe (auch Dormanz genannt). Das Vergraben von Stroh und Stoppeln führt außerdem dazu, dass anözische Regenwürmer wie der Tauwurm (Lumbricus terrestris) das organische Material nur schlecht erreichen können. Tauwürmer ziehen ihre Nahrung von der Bodenoberfläche in ihre Wohnröhren und verdauen sie dort. Dadurch werden phytopathogene Erreger, die sich auf dem Stroh und an den Stoppeln befinden, abgebaut und für die folgende Kultur unschädlich gemacht. Daraus ergeben sich mehrere Ziele hinsichtlich der Feldhygiene für die Stoppelbearbeitung:

-ultraflaches, ganzflächiges Abschneiden der Stoppeln

-hohe Auflauf- bzw. Keimraten von Ausfallgetreide, Ausfallraps, Unkräutern und Ungräsern durch flache, maximal 1 bis 2 cm tiefe Einarbeitung der Samen in den Boden

- Vermeidung der Konservierung von Unkraut-, Ungras- und Ausfallsamen durch zu tiefes Einmischen in den Boden

- Förderung des Samenabbaus (z.B. durch granivore Laufkäfer) in der Mulchauflage

- Effiziente mechanische Bekämpfung von bereits gekeimtem Ausfallgetreide, Ausfallraps, Unkräutern und Ungräsern

- Strohkonditionierung (Zerkleinerung und Auffaserung), sodass Bodenorganismen wie zum Beispiel Regenwürmer, Laufkäfer, Bodenpilze und -bakterien zur schnellen Strohrotte und zum Abbau von phytopathogenen Erregern beitragen können

Alternative Geräte, wie z.B. Mulcher oder Strohstriegel, können diese Anforderungen bisher nur teilweise erfüllen. Das von der Landwirtschaftlichen Rentenbank geförderte Projekt verfolgt daher das Ziel, ein innovatives Bodenbearbeitungsgerät zur ultraflachen Stoppelbearbeitung und energiesparenden Strohkonditionierung („GrindStar“) zu entwickeln und in vergleichenden Feldversuchen mit bisherigen Geräten zur Stoppelbearbeitung zu vergleichen.

GrindStar beim Umbruch einer abgefrorenen Zwischenfrucht. Die vorhandene organische Masse der Zwischenfrucht wird abgeschnitten, zerkleinert und oberflächlich abgelegt. (Bild: Felix Soffel)

In den umfangreichen Feldversuchen wird der GrindStar seit 2021 mit bisherigen Bodenbearbeitungsgeräten in verschiedenen Verfahrensketten im Nacherntemanagement nach Wintergetreide und Winterraps verglichen. Weitere Tests in verschiedenen Einsatzszenarien - u.a. im Zwischenfruchtumbruch, in der Saatbettbereitung und im Nacherntemanagement nach Leguminosen und Mais, runden die Versuche ab.

Die ultraflache, ganzflächige Bodenbearbeitung zwischen 0 und 2 cm Arbeitstiefe wird durch die einzeln tiefengeführten Rotoren mit je sieben Werkzeugen und einem speziell entwickelten Ausgleichssystem sichergestellt. Im Vergleich zu starren Geräten wie Kurzscheibeneggen, Mulchern, Messerwalzen und Großfederzinkenegge folgen die Werkzeuge bzw. Rotoren des GrindStar der Bodenkontur und passen sich Unebenheiten ideal an. Dies hat sich insbesondere in der Stoppelbearbeitung nach Winterraps und Silomais als vorteilhaft herausgestellt: Gegenüber dem in der Praxis üblichen Einsatz des Mulchers konnten wir eine effektivere Stoppelbearbeitung nachweisen. Im Vergleich zur Kurzscheibenegge und zur Großfederzinkenegge hat sich dabei vor allem der Erhalt der Mulchschicht als Verdunstungs- und Erosionsschutz auch nach mehreren Arbeitsgängen mit dem GrindStar als Vorteil herausgestellt. Bei 6 m Arbeitsbreite, 120 bis 150 PS Schlepperleistung und Fahrgeschwindigkeiten zwischen 12 und 18 km/h ergeben sich zudem deutlich günstigere Verfahrenskosten und damit ein echter Mehrwert gegenüber bisheriger Technik.

Neben der TH Köln sind als Kooperationspartner noch das Ingenieurbüro seed2soil GmbH & Co. KG aus Wiefelstede sowie die Saphir Maschinenbau GmbH aus Gyhum an der Entwicklung beteiligt.