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Die Spritze hat drei Tanks unAusbringmenge von bis zu ddenen Herbiziden GPS-gesteSchadschwellen variieren.

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Herbizide selektiv einsetzen:

GPS-Feldspritze im Dreierpack

d kann die rei verschie-uert nach

Drei verschiedene Mittel gleichzeitig und doch getrennt ausbringen kann die Dreikammerspritze und das auch noch mit GPS teilschlagspezifisch. Das spart Herbizidkosten. Vorher erfassen Unkrautsensoren den Besatz. profi-Redakteurin Anja Böhrnsen hat sich für Sie über den Stand der Technik informiert.

Das Gestänge trägt an jeder Düsenposition drei Düsen. Hier ist die äußere Teilbreite von einer der drei Teilspritzen abgeschaltet.Fotos: Böhrnsen

Ungräser, Klettenlabkraut und andere zweikeimblättrige Arten erfordern bei der Herbizidapplikation jeweils ein anderes Mittel. Üblich ist, diese im Tank der Pflan-zenschutzspritze zu mischen. Noch nicht üblich, aber technisch möglich ist, die Ausbringmenge anhand von vorgegebe-nen Sollwerten automatisch zu verändern. Dazu muss die Feldspritze über eine ent-sprechende Regelelektronik verfügen und zusätzlich mit einem GPS-Gerät ausgerüs-tet sein.Aber selbst mit dieser Technik lassen sich Unkrautnester nicht artenspezifisch be-handeln. Das Mittel wird also meist ganz-flächig ausgebracht, auch wenn auf Teil-flächen die wirtschaftliche Schadschwelle für die einzelnen Unkrautarten nicht er-reicht ist.

Und genau hier, beim selektiven Einsatz von Herbiziden, steckt Einsparpotenzial für die Praxis. So konnte Landwirt Manfred Hurtz aus 52385 Nideggen-Berg im ver-gangenen Jahr auf seinen Flächen durch

eine gezielte Bekämpfung von Ungräsern rund 40 Prozent bei den Aufwandmengen einsparen (in Winterraps 22 Prozent und in Winterweizen 65 Prozent). Bei der Be-kämpfung von zweikeimblättrigen Arten lag die Herbizideinsparung durchschnitt-lich bei 34 Prozent (in Winterraps 20 Pro-zent und in Winterweizen 58 Prozent). Dies ergaben Untersuchungen der Universität Hohenheim.Manfred Hurtz hat den Prototyp Nr. 2 der Dreikammerspritze, die „Cerberus“ von Kverneland-Rau im Einsatz. Der Prototyp 1 wird auf der Lehr- und Forschungsstation Dikopshof der Uni Bonn eingesetzt. Die Dreikammerspritze wurde am Lehrstuhl für allgemeinen Pflanzenbau entwickelt. Gerd Beckers, Landmaschinenmechaniker des Versuchsguts, hat das erste Gerät mit Unterstützung der Firma Rau konstruiert.Die Pflanzenschutzspritze hat 21 m Ar-beitsbreite. Das Gestänge ist in sieben je-weils 3 m breite Teilbreiten unterteilt. Das Fahrwerk der angehängten Spritze stammt

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von der Anhängespritze Rau-Spridotrain, die aufgebauten Tanks (1mal 1 500 l plus 2mal 1 000 l) sind Standardtanks aus dem Anbauspritzenprogramm. Außerdem ist die Dreikammerspritze mit drei in Reihe geschalteten Pumpen, drei Druckreglern und drei Teilbreitenschaltungen bestückt. An jeder Düsenposition sitzen drei Dü-sen.

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Drei Spritzcomputer steuern die drei Spritzen. Darunter befindet sich die zentrale Steuerbox, über die der Fahrer alle drei Spritzen gleichzeitig bedienen kann.

Auf dem Laptop in der Kabine sind die Applikationskarten für die drei Spritzen gespeichert. In drei Stufen variiert das System automatisch die Ausbringmengen.

Die gesamte Technik (bis auf die Einspül-schleuse) ist in dreifacher Ausführung auf der Dreikammerspritze vorhanden. So auch die Teilbreitenschaltungen, die beim Prototyp der Uni Bonn noch recht viel Platz brauchen.

Die Ansteuerung der „drei Spritzen“ über-nehmen drei Spritzcomputer, wobei die Bedienung aller drei Geräte über eine zentrale Steuereinheit erfolgt. Hier schal-tet der Fahrer das Hauptventil und die Teil-breiten für alle drei Spritzen gleichzeitig. Über Leuchtdioden wird ihm angezeigt, welche der drei Spritzen aktiviert ist. Per Taster lassen sich die einzelnen Spritzen auswählen. So kann beispielsweise auch im „Normalbetrieb“ mit nur einer Spritze gearbeitet werden.Im Automatikbetrieb erhält die Steuerein-heit Sollwerte für die Ausbringmengen von einem Laptop-PC, der zusätzlich in der Schlepperkabine montiert ist. Auf dem Laptop sind die verschiedenen Applikati-onskarten für die drei Spritzen hinterlegt. Karte 1 enthält die Daten für Spritze 1 (z.B.

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für die Bekämpfung von zweikeimblättri-gen Arten), Karte 2 enthält die Daten für Spritze 2 (z.B. für die Ungrasbekämpfung) und Karte 3 enthält die Daten für Spritze 3 (z.B. für die Klettenlabkrautbekämpfung). Die Ausbringmenge wird jeweils in drei (bzw. vier) Stufen geregelt.Dabei basieren die Karten auf dem tat-sächlichen Unkrautbesatz und berücksich-tigen bei der Sollmengenberechnung das Schadschwellenkonzept. Der Benutzer kann in dem Applikationsprogramm für jede Spritze bzw. für jedes Herbizid die Schadschwellen in Anzahl Unkrautpflan-zen pro Quadratmeter für die drei Appli-kationsstufen „gering“, „mittel“ und „hoch“ einstellen und die dazugehören-den Aufwandmengen in Liter pro Hektar festlegen.

Kameras erkennen Unkräuter

Nun werden Sie zurecht fragen, woher das System weiß, wo wel-che Unkräuter in welcher Häufig-keit auf der Fläche vorkommen. Denn für die Praxis wäre es viel zu zeitaufwändig, die Unkräuter auf den Flächen vorher „zu Fuß“ zu kartieren. Noch nicht praxis-reif, aber schon funktionsfähig ist ein Unkrauterkennungssystem, das ebenfalls an der Uni in Bonn entwickelt wurde.Digitale Spezialkameras an einem Gestänge fotografieren beim

Überfahren der Fläche die Pflanzen von oben. Das System ist so eingestellt, dass jede Kamera pro Sekunde zwei Aufnah-men liefert. Über Filter teilen die Kame-ras die Bilder auf zwei Kanäle auf. Ein PC speichert dann für jede Aufnahme zwei Bilder: eins im Bereich des sicht-baren roten Lichts (580 bis 600 nm Wel-lenlänge) und eins im Bereich des in-fraroten Lichts (über 770 nm Wellenlän-ge).Eine Auswertungssoftware ermittelt aus den zwei Bildern ein Zweifarbenbild (Binärbild), auf dem alle grünen Pflan-zenteile weiß und der Rest (Boden und abgestorbene Pflanzenreste) schwarz sind. Anhand von arttypischen Formpa-rametern lassen sich dann die Unkraut-gruppen (Gräser und Kräuter) sowie die wichtigsten Unkrautarten (z.B. Kletten-labkraut und Disteln) auch von den Kulturpflanzen unterscheiden. Die Kul-turpflanzen dürfen für die automatische Unkrauterkennung noch nicht zu groß

sein, weil diese sonst die Unkräuter auf den Bildern überdecken.Das Unkrauterkennungssystem ver-knüpft die Informationen der Unkraut-sensoren direkt mit den GPS-Ortsdaten. Allerdings erfolgt bis jetzt die automati-sche Unkrauterfassung und die Un-krautbekämpfung noch nicht „online“ in einem Arbeitsgang. Sondern im ersten Schritt werden die Unkräuter und deren Verteilung erfasst, dann die Applikati-onskarten im Büro erzeugt, und schließlich wird in einem zweiten Ar-beitsgang gespritzt.Auf dem Dikopshof der Uni Bonn nut-zen die Wissenschaftler derzeit ein Trägerfahrzeug mit einem 9 m breiten Gestänge, an dem drei Kameras mon-tiert sind, um die Unkräuter aufzuzeich-nen. Die Kamerabilder haben eine Grö-ße von 0,02 m² (ca. 14 cm Kantenlänge). Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 5 km/h ergibt sich so eine Boniturfläche von 96 m² pro Hektar.

Dieses absetzige Offline-Verfahren ist momentan Stand der Entwicklung. Doch dabei soll es nicht bleiben. Langfristiges Ziel ist das Online-Verfahren, bei dem Kameras im Schlepperfrontanbau die Unkräuter erkennen und die Elektronik die Bilder direkt verarbeitet, um dann die angehängte Spritze entsprechend zu regeln. Der begrenzende Faktor dabei ist heutzutage nicht mehr die Rechner-leistung für die Bildanalyse. Aber die gesamte Technik ist für den Einsatz in der Praxis noch zu teuer.

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Die Applikationskarte zeigt, welche Mengen die Spritze 3 ausbrin-

gen soll. Es können auch alle drei Karten übereinander darge-

stellt werden. Der Betriebsleiter kann

die Schadschwellen und die Mengen für die Ausbringstufen

ändern.

Neben jeder Kamera sitzt ein Belich-tungsmesser. Die Aufnahmehöhe beträgt ca. 1,25 m. Die Kameras stellen sich automatisch scharf und liefern auf zwei Kanälen zwei Bilder pro Sekunde.

Für die automatische Unkrauterkennung nutzt die Universität Bonn ein Trägerfahr-zeug. An dem 9 m breiten Gestänge sind drei Kameras montiert.

Aus dem Schwarz-Weiß-Foto links erzeugt die Auswertungssoftware das Binärbild rechts. Die Bildana-lyse ermittelt die Formparameter (z.B. die Kontur) und kann dadurch die Unkrautarten erkennen.

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Welche Mengen die Spritzen wo ausbrin-gen sollen, zeigen die Karten mit den Far-ben Grün für die Stufe „geringe Menge“, Gelb für die „mittlere Menge“ und Rot für die „hohe Menge“ an. Die Farbe Schwarz steht für die Menge „null“. Darüber hin-aus berechnet die Software die zu behan-delnde Fläche und zeigt dem Landwirt an, wie viel Wasser und Spritzmittel er für welche Spritze insgesamt benötigt.Ist die Spritze so weit vor-bereitet, kann es aufs Feld gehen. Am Bildschirm des Laptops lässt sich verfol-gen, wo der Schlepper gerade ist. Sieben kleine Kreise zeigen die Position der Teilbreiten an. Theo-retisch lässt sich die Auf-wandmenge pro Teilbrei-te (3 m) variieren.In der Praxis funktioniert aus technischen Gründen die Aufwandmengenre-gelung nicht pro Teilbreite, sondern im-mer nur über die gesamte Arbeitsbreite der jeweiligen Spritze (1 bis 3). Zwar kann die Teilbreitenschaltung die Düsen auf den drei Meter breiten Gestängeabschnitten zu- und abschalten, aber eine Druckände-rung pro Teilbreite wäre zu aufwändig. Deshalb schalten sich die jeweiligen Teil-breiten an schwarz markierten Stellen der Fläche aus und an farbig markierten Stel-len wieder ein. Wenn aber eine der Sprit-

zen laut Applikationskarte verschiedene Mengen gleichzeitig ausbringen müsste, orientiert sich die Regelelektronik immer an der Teilbreite mit der höchsten Soll-menge. Also wenn beispielsweise die Soll-wertkarte für zwei Teilbreiten „rot“, für drei „gelb“ und für zwei „schwarz“ zeigt, dann schaltet die Elektronik die zwei „schwarzen“ Teilbreiten ab und stellt den Druck auf die hohe Ausbringmenge (rot) ein. Dadurch geschieht die teilflächen-

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und unkrautspezifische Herbizidspritzung zwar nicht so präzise wie die Karte vor-gibt, aber immerhin sind auch auf diese Weise deutliche Mitteleinsparungen mög-lich. Außerdem kann eine der drei Sprit-zen die volle Aufwandmenge fahren, wäh-rend eine mit reduzierter Dosis arbeitet.

Die Dreikammerspritze von Rau ist ein Lö-sungskonzept für die selektive Herbizi-dausbringung nach Schadschwellen. Die Spritze erscheint aber mit ihren drei Tanks, ihren drei Teilbreitenschaltungen usw. recht aufwändig, und der Anschaffungs-preis ist vermutlich entsprechend hoch. (Einen Preis konnte man uns bisher nicht nennen.) Hier steckt sicher noch Entwick-lungspotenzial.Ein weiterer Ansatz könnten Direkteinspei-sesysteme sein, wenn es den Entwicklern gelingt, das benötigte Mittel direkt vor den Düsen in der richtigen Dosierung einzu-

speisen. Und eben weil noch viele Fragen offen sind, hat die Uni Hohen-heim zusammen mit der Uni Bonn das Projekt Turbo ins Leben gerufen. Die Ab-kürzung Turbo steht für „Teilschlagspezifische Un-krautbekämpfung durch raumbezogene Bildverar-beitung im Offline- und On-lineverfahren“.

Zusammenfassung: Unkräu-ter treten häufig in Nestern

auf. Will man dies bei der Herbizidsprit-zung entsprechend berücksichtigen, muss man vorher wissen, wo welche Unkrautar-ten in welcher Anzahl auftreten. Mittels Kameras und digitaler Bildanalyse lassen sich die Unkräuter automatisch erkennen und kartieren. Die Technik funktioniert, ist aber für die Praxis noch nicht verfügbar.Noch offline in einem zweiten Arbeitsgang steuert die Elektronik bei der Dreikam-merspritze „Cerberus“ von Rau drei Teil-spritzen. Mit dieser Technik lassen sich drei verschiedene Mittel gleichzeitig in un-terschiedlicher Dosierung teilschlagspezi-fisch ausbringen. Das nutzt dem Geldbeu-tel des Landwirts und schont darüber hin-aus auch die Umwelt.