„Damit der Boden nicht unter die Räder kommt“ Ansätze aus Sicht

Bayerische Landesanstalt für
Landwirtschaft
„Damit der Boden nicht unter die Räder kommt“
Ansätze aus Sicht der Agrartechnik
Dr. Markus Demmel, Hans Kirchmeier
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Robert Brandhuber
Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -2
Herausforderung Boden ist Pflanzenstandort und Fahrbahn
Boden als Pflanzenstandort
Boden als Fahrbahn
?
Ertragspotenzial
ausschöpfen
Schlagkraft erhöhen
Kosten senken
Steigerung des
Infiltrations- und
Wasserspeichervermögens
Zunahme von
Maschinenleistung
und Fahrzeuggewicht
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -3
Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn
Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze:
1.
Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF)
2.
Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter)
3.
Bodenschonender Einsatz leistungsfähiger (großer) Technik
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -4
Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn
Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze:
1.
Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF)
2.
Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter)
3.
Bodenschonender Einsatz leistungsfähiger (großer) Technik
Quelle: Lemken
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -5
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -6
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -7
Tragfähigkeit der Böden verbessern
Geringe.....................hohe Tragfähigkeit
Quelle: Brunotte
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -8
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.
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -9
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -10
Geringe Bodentragfähigkeit im Frühjahr
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -11
Geringe Bodentragfähigkeit im Herbst
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -12
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.
KTBL kalkuliert derzeit die verfügbaren Feldarbeitstage in Abhängigkeit von Boden-Klimaräumen und Bodenbelastung neu!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -13
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -14
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 abhängig von Reifenbauart, Reifentyp und
Reifendimension und ist der Betriebsanleitung des
Reifenherstellers zu entnehmen.
Der minimale Reifeninnendruck muss einsatz- und
situationsbedingt eingestellt werden!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -15
Technische Zusammenhänge Reifen - Boden
Geschwindigkeit
Reifengröße
Radlast
Bauart
Reifeninnendruck
Kontaktflächendruck
(Radlast + Aufstandsfläche)
Bodendruck
Tiefenwirkung
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -16
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 -17
Neue Bauarten von Radialreifen
Weiterentwickelte Radialreifen unterschiedlicher Hersteller
IF (Increased Flexion) bzw. VF (Very High Flexion)
Radialreifen
neue Niederquerschnitts–Radialreifen
Konstant niedrige Luftdrücke - unabhängig
von der Geschwindigkeit!
Quelle: Michelin Produktinfo
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -18
Reifendruckverstellanlagen
Quelle: Volk
Schnell-Verstell-Set (Kosten 200 €)
Traktor
Hinterachse
(Kosten
2.000 €)
Reifenfüllset mit
Schnellfüllventilen
Reifendruckverstellanlage am
TandemachsGüllefass (Kosten
Zweileitersystem,
Luftführung durch
Achse, 4.000 €)
Quelle: PTG
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -19
Reifendruckverstellanlagen
Reifenfüllset mit
Schnellfüllventilen
Quelle: AGCO Fendt
Listenpreis Fendt VarioGrip 800er und 900er 14.100 €
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -20
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 -21
Bodenbelastung Biomassetransporte
Silomaisernte: Feldhäcksler + Überladewagen + LKW
Nur die konsequente Trennung
ermöglicht eine Optimierung von
Feld- und Straßentransport!
Bildquelle: Vicon
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -22
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
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -23
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -24
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)
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -25
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.
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -26
Bodendruckmessung Bandlaufwerk („Systemversuch“)
Ermittlung der Bodenbelastung durch Schlauchdrucksondenmessungen am 19.04.2006
Bandlaufwerk 2000 x 890 mm, Bandlast 113 kN, Aufstandsfläche 18.300 cm², mittlerer
Kontaktflächendruck 62 kPa, Messungen in 20, 30, 40 und 50 cm Tiefe, 4-fach wiederholt
nach Geischeder 2011
Bodenschonender Landmaschineneinsatz
Brandhuber-IAB 1a--27
27
Bodendruckmessung großes Rad („Systemversuch“)
Ermittlung der Bodenbelastung durch Schlauchdrucksondenmessungen am 19.04.2006
2-fach Überrollung, Radialreifen 1050/50 R32, Radlast 51,5 kN, Aufstandsfläche 7.400 cm²,
mittlerer Kontaktflächendruck 69 kPa, Messungen in 20, 30, 40 und 50 cm Tiefe, 4-fach wiederh.
nach Geischeder 2011
Bodenschonender Landmaschineneinsatz
Brandhuber-IAB 1a--28
28
Optimierung des Systems Reifen – Boden: Radlastreduzierung
durch zusätzliche Achsen / Räder
(aufgesattelte bzw. angehängte Geräte)
Quelle: Rauch, Amazone
Quelle: Lemken
Quelle: Horsch
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -29
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 -30
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -31
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 überschritten wird.
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -32
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 -33
Radlasten bei der Gülleausbringung
„Gülle-Selbstfahrer“
„Gülle Verschlauchung“
Bodenschonender Landmaschineneinsatz
Terramechanik 1 -34
Alternative Gülleverschlauchung
Gülleverschlauchung mit
Gewebeschlauch („klassisch“) und
formstabilem PE-Rohr („neu“)
Quellen: VAKUTEC, Strehle
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -35
„Leichtbau in der Landwirtschaft?“ (vergl. Luftfahrt)
Bisher nur in Ansätzen realisiert, z.B. Getreideschneidwerk
Biso Schrattenegger Ultralight 800 (Aluminium, Stahl, Kunststoff)
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -36
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!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -37
Arbeits- und Entscheidungshilfen
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -38
Arbeits- und Entscheidungshilfen
http://terranimo.ch
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -39
Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn
Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze:
1.
Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik
2.
Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter)
3.
Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (Gemüsebau, CTF)
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -40
Autonome Maschinen Reisanbau Japan 2000
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -41
Autonome Maschinen Deutschland 2011
„Elektronische Deichsel“. Ein mit
automatischem Lenksystem und
Kommunikationssystem ausgerüsteter Traktor folgt einem
bemannten Leitfahrzeug.
Bildquellen: AGCO Fendt, MOBIMA
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -42
Herausforderung Boden als Pflanzenstandort und Fahrbahn
Grundsätzliche landtechnische Lösungsansätze:
1.
Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik
2.
Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter)
3.
Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (CTF)
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -43
Defizite - Was ist zu tun?
1.
Optimierung der leistungsfähigen (großen) Technik
→ Aufklärung, Ausbildung, Weiterbildung - Zusammenhänge
Bodenbelastung und Möglichkeiten der Bodenschonung
(Feststellung bei Vorträgen: nur 10% mit Reifendrucklisten).
→ Reifendrucklisten und Anleitung zur richtigen Anpassung des
Reifeninnendruckes als Bestandteil der Betriebsanleitung.
→ Selbstbeschränkung – Vorteile bodenschonende Laufwerke nicht
durch zusätzliches Maschinengewicht zunichte machen.
→ Mehr Forschung und Entwicklung in Richtung „Leichtbau von
Landmaschinen“ (Wissenschaft, Industrie).
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -44
Defizite - Was ist zu tun?
2.
Kleine Einheiten für Transport und Zugleistung (Feldroboter)
→ Bei der Entwicklung neuer autonomer Fahrzeugkonzepte die
Anforderungen des Bodenschutzes gleichwertig berücksichtigen.
→ Sicherheitsproblematik noch nicht gelöst (nicht abgeschlossene
Bereiche).
3.
Trennung von Fahrbahn und Wurzelraum (CTF)
→ Effekte von Regelfahrspurverfahren – Controlled Traffic Farming (CTF)
unter lokalen Bedingungen bei allen wichtigen Feldkulturen und
Grünland untersuchen (bisher nur Weizen und Mais).
→ Hindernisse bei der Umsetzung in Westeuropa sind vorhanden
(identische Arbeitsbreiten und gleiche Spurweiten).
Bodenschonender Landmaschineneinsatz -45
Danke!
BodenschonenderTerramechanik
Landmaschineneinsatz
/2 2008 -46

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