Digitale Technologien zur automatisierten/autonomen mechanischen Unkrautregulierung

In den vergangenen Jahren wartete der Landtechniksektor im Bereich der mechanischen Unkrautregulierung mit zahlreichen Neuheiten auf. Innovationsführer war dabei vor allem die Hacktechnik, bei der alle Stufen der automatischen Maschinensteuerung von der fortschreitenden Digitalisierung profitierten.

Viele Hackarbeiten lassen sich heute nur noch durch intensiven Technikeinsatz termingerecht erledigen, da die Verfügbarkeit von Saisonarbeitskräften zunehmend schwieriger wird. Eine effiziente Unkrautregulierung mithilfe digitaler Technologien kann letztlich auch dazu beitragen, eine geringere Anzahl an Hackdurchgängen durchführen zu müssen und somit das Erosionsrisiko wieder zu senken bzw. die mechanische Unkrautregulierung in eine wettbewerbsfähige Position zum Herbizideinsatz zu bringen.

Gab es vor einigen Jahren noch nur wenige kleine und mittelständische Unternehmen, die Verschieberahmen zur automatischen Reihenführung bei Hackgeräten anboten, hat heute fast jedes im Bereich der Hacktechnik tätige Unternehmen diese Technik in seinem Portfolio. Eine höhere Autonomiestufe wird bei Systemen zur automatischen Unkrautregulierung erreicht, wenn Hackgeräte die Unkräuter auch innerhalb der Pflanzenreihen erfassen und regulieren (In-Row-Technik) können. Dabei kommt der komplexen Kameratechnik zur Einzelpflanzenerkennung zusammen mit geeigneten Werkzeugen zur Unkrautregulierung ein hohes Maß an Bedeutung zu. Aktuell ist zu beobachten, dass Elemente dieser In-Row-Technik zunehmend Einzug in neue völlig autonom arbeitende Roboterkonzepte halten. Viele autonom arbeitende Roboter beziehen sich auf Einsatzszenarien in Gewächshäusern oder Folientunneln. Erste Konzepte für die autonome Bestandsführung in Zuckerrüben sind allerdings mittlerweile marktverfügbar.

Die weitere Verbreitung der autonomen Hackroboter bzw. ihr Markterfolg wird sich vor allem daran orientieren, inwiefern sich verlässliche rechtliche Rahmenbedingungen und rentable Geschäftsmodelle für ihren Einsatz umsetzen lassen. Am LfL-Standort Ruhstorf a.d.Rott wird zu diesem Themenkomplex in vielerlei Hinsicht geforscht als auch in Felddemonstrationen umfangreicher Wissenstransfer in die Praxis betrieben.

Vor dem Hintergrund rasanter Entwicklungen im Landtechniksektor mangelt es an Informationen zur tatsächlichen Akzeptanz der Hackrobotik bei Landwirten. Diese zu verstehen ist jedoch notwendig, um die Technologien bedarfsgerecht weiterzuentwickeln und ihre Vorteile gezielt zu kommunizieren. Das Bundesland Bayern stellt in dieser Hinsicht ein besonders interessantes Forschungsgebiet dar, da seine Landwirtschaft von kleinen und mittleren Betrieben mit entsprechender Schlagstruktur geprägt ist. Gerade diese könnten überproportional vom Einsatz von Hackrobotern profitieren, weil durch deren geringe Größe die bisherigen Regeln der Skaleneffekte, das heißt Gewinnzuwachs durch immer größere Felder und Maschinen, außer Kraft gesetzt werden.

Zur Abfrage der Akzeptanz unter Landwirten wurden bei diversen Informationsveranstaltungen Fragebögen an die Teilnehmer verteilt. Neben Fragen zur Digitalisierung allgemein beinhalten die Fragebögen auch veranstaltungsspezifische Fragen. So wurde bei den Hacktagen 2019 in Neuburg an der Donau und Coburg nicht nur die neuste Hacktechnik vorgestellt, sondern die teilnehmenden Landwirte auch zu ihrer Einstellung zu Agrarrobotik gefragt. Nach der Auswertung dieser Befragung lassen sich auch einige Erkenntnisse zu digitalen Hacktechnologien im Speziellen ableiten.

Von den befragten Landwirten (n = 170) können sich 22 % vorstellen, innerhalb der nächsten fünf Jahre in Feldroboter zu investieren. Insgesamt werden dabei kleinere Roboter, von denen mehrere gemeinsame als Schwarm eingesetzt werden können, großen autonomen Traktoren vorgezogen. In Bezug auf Agrarroboter wird vor allem eine geringere Bodenverdichtung als großer Vorteil gesehen, welcher durch kleine Roboter besser gewährleistet werden kann als durch große autonome Traktoren.

Weitere wichtige Aspekte sind die Reduzierung der Arbeitsstunden und des Arbeitsaufwandes sowie die Kostenersparnisse. Doch auch der Erhalt der kleinstrukturierten Kulturlandschaft ist für mehr als 60 % der befragten Landwirte (n = 167) wichtig oder sehr wichtig. Zwar konnten sich die Teilnehmer für spezielle Feldarbeiten zumeist nur große Roboter oder nur konventionelle Traktoren vorstellen, doch gerade im Bereich Pflanzenschutzmaßnahmen (n = 167) stachen kleine Roboter mit 42 % die anderen Antwortmöglichkeiten deutlich aus. Dies unterstreicht die Bedeutung von Hackrobotern und automatisierter Hacktechnik. Die Grafik visualisiert diesen deutlichen Unterschied zwischen dem Hacken und den anderen Aufgabenfeldern in Bezug auf die Technikeinschätzung der befragten Landwirte.

Differenziert man zwischen befragten Landwirten mit einer Flächenausstattung über beziehungsweise unter dem deutschen Durchschnitt, so bevorzugen sogar 50 % der Betriebe mit unterdurchschnittlicher Flächenausstattung (n = 56) die kleinen Roboter, verglichen mit 37 % der Betriebe mit überdurchschnittlicher Flächenausstattung (n = 76). Jene präferieren stattdessen nicht etwa große Roboter, sondern konventionelle Traktoren. Gleichwohl werden insgesamt mangelnde Marktreife und -verfügbarkeit von mehr als 75 % der Befragten (n = 170) als problematisch oder sehr problematisch eingeschätzt. Auch die hohen Investitionskosten von digitalen Technologien allgemein wurden von fast 80 % (n = 164) als sehr oder etwas hinderlich eingestuft.

Für die automatische Unkrautregulierung mittels digitaler Hacktechnologien verweist dies zwar auf eine positive Einstellung der Landwirte. Jedoch zeigt sich auch die Notwendigkeit, die Nutzung von Hackrobotern auf landwirtschaftlichen Flächen ausgiebig zu testen, um so den Landwirten mit fundierter Beratung zur Seite stehen zu können.

Auch die Arbeitsgruppe Agrarrobotik in Ruhstorf a.d. Rott arbeitet in ihrem Projekt „Erprobung, Bewertung und Optimierung von automatisierten Verfahren zur mechanischen Unkrautregulierung“ schwerpunktmäßig im Bereich digitaler Hacktechnologien .