Innovative Hacktechnik für den Gemüsebau

Beeindruckend vielfältig präsentierten sich die deutschen Oekofeldtage vom 21. und 22. Juni 2017 in Frankenhausen (bei Kassel, Deutschland). Einige der gezeigten Neuheiten in der Hacktechnik sind besonders für Gemüseproduzenten von Interesse. Bioaktuell gibt einen Überblick zum Stand der Entwicklungen bei den Robotern zur Unkraut- und Schneckenbekämpfung und stellt eine neue Unkrauthacke für den Karottenanbau vor.

Autoren Text: Martin Koller und Martin Lichtenhahn, Videos: Thomas Alföldi

Hacken und Jäten zählen zu den arbeitsintensivsten Schritten in der Biogemüseproduktion. Kein Wunder laufen viele Bestrebungen, diesen Bereich zu mechanisieren und automatisieren. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Unkrautbekämpfung in der Reihe dar.

Erste Erfolge wurden mit Geräten erzielt, die landläufig "Hackroboter" genannt werden. Genau genommen handelt es sich dabei um sensorgesteuerte Hackgeräte. Die Hackkörper finden mittels Sensoren ihren Weg selbstständig durch die Reihe. Weitere Sensoren erlauben die Anwendung einer Hacke quer zur Reihe. Bei diesen Geräten ist weder ein Spezialtraktor noch eine zusätzliche "Steuerperson" notwendig. Mit einem GPS-Gerät kombiniert kann die Arbeit noch präziser durchgeführt werden und – soweit es die Vorschriften zulassen – auch teilautonom betrieben werden.

Der nächste Schritt sind vollautonome Geräte. Eines der ersten Geräte auf dem Markt ist der Jätroboter Oz von naïo-Technologies. Diese 150 kg leichte Maschine fährt selbstständig zwischen den Reihen, benötigt jedoch einen minimalen Reihenabstand von 65 cm. Sie ist daher noch nicht für die breite Anwendung im Gemüsebau geeignet. Dennoch: Der Jätroboter Oz zeigt, wohin die Entwicklung in Zukunft gehen wird. Spezialkulturen, wie Christbaumkulturen dürften momentan die interessantesten Anwendungsbereiche sein. Laut Vertreiber Aebi Suisse fällt die fehlende Wirkung in der Reihe weniger ins Gewicht. Der Oz könne mit einer montierten Bürste auch Erde in die Reihe schieben und dadurch das Unkraut im unbearbeiteten Teil unterdrücken. Der Oz kostet in der Schweiz zwischen 25’000 und 35‘000 Franken (Vertrieb Aebi Suisse). Er wird aktuell auf Betrieben mit Spezialkulturen getestet und kann auch gemietet werden.

Etwas weiter von der unmittelbaren Markteinführung entfernt sind Geräte, die Unkräuter einzeln bekämpfen. Hier soll der Roboter das Unkraut erkennen und entweder chemisch mit Herbiziden (im konventionellen Anbau) oder mechanisch zum Beispiel mit einem Fräskopf bekämpfen. Das Unkraut muss also sichtbar sein, damit es erkannt und bekämpft werden kann. Der Boden wird nicht flächig bearbeitet: Dies erlaubt eine leichtere, bodenschonendere Bauweise. Aber weil keimendes Unkraut nicht bekämpft wird, muss der Roboter häufiger fahren. Deepfield Robotics (ein Start-up von Bosch) oder die Schweizer Firma ecorobotix treiben hier die Entwicklungen voran. Knackpunkte sind dabei weniger das autonome Fahren auf dem Feld und auch nicht die Unterscheidung von „Gut und Böse“ bei den Pflanzen. Die grosse Herausforderung ist, die Unkräuter erfolgreich zu vernichten, ohne einen zu grossen Kollateralschaden anzurichten. Der Bonirob von Deepfield Robotics "bohrt" die unerwünschten Pflanzen mit einem drehenden Fräszylinder aus. Abzuwarten bleibt, ob dieses Werkzeug für eine saubere Arbeit, beispielsweise in Karotte oder Zwiebel, präzise genug ist.

Interessant an den autonomen Unkrautrobotern wird sein, dass sie – mit Ersatzakkus – grundsätzlich 24 Stunden pro Tag arbeiten könnten. Im Praxiseinsatz wird sich zeigen, wie intensiv die Betreuung sein wird und wie flexibel die Geräte auf Wetterbedingungen reagieren. So müssen die Roboter merken, wenn es zu regnen beginnt und die Bodenbedingungen nicht mehr stimmen. Für die Praxistauglichkeit wird zudem entscheidend sein, wie die Roboter mit Bodenunebenheiten klar kommen. Die Gärtnerin bzw. der Gärtner muss sich bewusst sein, dass da ein Gerät, vielleicht ein paar Kilometer weg vom Betrieb arbeitet, welches überwacht werden muss. Wie werden sich die zahlreichen SMS-Meldungen auf die Arbeitsqualität des Gemüsebauern, der Gemüsebäuerin auswirken? Sicher ist: Roboter werden viel Arbeit übernehmen können – aber die Verantwortung wird beim Produzenten bleiben.

Neben den Unkrautrobotern wurden an den Oekofeldtagen auch interessante Weiterentwicklungen im Bereich der traditionellen Hacktechnik gezeigt. Die Hacke ABRAH des Start-up Unternehmen Dulks macht Hacken bis zu einem Reihenabstand von 5 cm möglich. Das heisst, dieses Gerät kann auch den Bereich zwischen den Doppelreihen von Karotten hacken – dort, wo es bis heute nur das Handjäten gibt!

Dabei schlagen die beiden Gründer von Dulks neue Wege ein, indem sie mit gezackten Hackrädern, ähnlich einem Kettenritzel, zuerst den Boden 1 bis 2 cm tief aufhacken, oberflächlich lockern und mit einer sogenannten Krummzackenwalze als Nachläufer das Unkraut aushacken. Mit diesen schmalen Werkzeugen ist es möglich, sehr nahe an die Kulturpflanzen heran zu arbeiten ohne dass diese verschüttet werden. Unterschiedliche Distanzhalter auf der Achse ermöglichen je nach Kultur verschiedene Abstände der Hackwerkzeuge.

Die Werkzeuge bewegen sich über einen Bodenantrieb. Die vorderen Hackzahnräder sind mit einer Kette so zur hinteren Krummzackenwalze verbunden, dass diese dreimal schneller läuft. Womit sie die ausreichende Dreh-Geschwindigkeit fürs Aushacken der Unkräuter erreicht.

Erste Tests in Karotten zeigen, dass es offenbar möglich ist, zwischen den Karotten-Doppelreihen zu hacken, wenn diese mindestens 5 cm Abstand haben. Allerdings erfordert dies eine sehr präzise Steuerung – dies wird denn wohl beim Praxiseinsatz der ABRAH-Hacke einer der Knackpunkte sein.
Die Konstrukteure gehen davon aus, dass ihre Hacke auch in geneigten Feldern funktioniert, da das Verhältnis von Gewicht zur Länge des Teils eine stabile, reihentreue Führung ermöglicht. ABRAH ist mit allen Hackrahmen kompatibel und beliebig mit anderen Hackgeräten kombinierbar.

So wie das Gerät an den Ökofeldtagen zu sehen war, hat es sicher Potenzial. Seine effektive Praxistauglichkeit muss es jedoch noch beweisen. Man darf gespannt sein, wie es mit der ABRAH weitergeht.

Bereits im Jahr 2001 haben englische Forscher einen Schneckenroboter vorgestellt, der die eingesammelten Schnecken zu Biogas fermentieren und so die Energieversorgung des Roboters sicherstellen sollte. Bis zur Praxisreihe hat es dieser Roboter leider nie geschafft. Jetzt haben deutsche Forscher die Idee eines Schneckenroboters wieder aufgegriffen. Der Fachbereich Agrartechnik der Uni Kassel, die Firma KommTek und das Julius Kühn Institut entwickeln derzeit gemeinsam einen Roboter zur Regulierung von Schnecken im Ackerbau. Dieser soll mit Hilfe von GPS autonom über eine Ackerfläche navigieren, gefundene Schnecken auf einer Karte eintragen und bekämpfen. So sollen Hotspots ermittelt und gezielt angesteuert werden können. Nach einer gewissen Lernphase sollte der Roboter Hotspots durch machine learning antizipieren.