Forschungs- und Innovationsprojekt
Optimech – Optimierung der Unkrautregulierung im Anbau von Arznei- und Gewürzpflanzen

rot-blaue Hacke mit Häufelwerkzeugen

Häufelwerkzeuge im Einsatz

Optimech - Optimierung der Unkrautregulierung im Anbau von Arnzei- und Gewürzpflanzen mit besonderem Augenmerk auf indirekte und direkte Verfahren

Im Arbeitspaket 1 des Verbundprojektes Optimech steht die Optimierung der mechanischen Unkrautregulierung in konkurrenzschwachen, unkrautsensiblen und sich langsam entwickelnden Kulturen aus dem Bereich der Heil- und Gewürzpflanzen mit unterschiedlichen, bereits im Markt eingeführten Geräten im Vordergrund. In umfangreichen Untersuchungen werden praxisnahe Tests unter Versuchsbedingungen durchgeführt. Dabei werden standort- und artspezifisch geeignete Einstellvariationen und Einsatzzeitpunkte einer Auswahl von Maschinen und Geräten ermittelt und geprüft. Die untersuchten Faktoren sind wesentliche Voraussetzung für hohe Wirkungsgrade in der mechanischen Unkrautregulierung am Beispiel von gepflanzter Pfefferminze, Melisse und Arnika, sowie gesäter Petersilie und Engelwurz.

In weiteren Arbeitspaketen, die von den Projektpartnern an der Universität Bonn (Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz – Nachwachsende Rohstoffe/Agrarökologie und Organischer Landbau) sowie der Firma Pharmaplant Arznei- und Gewürzpflanzen Forschungs- und Saatzucht GmbH in Artern bearbeitet werden, liegt der Fokus zum einen auf Unkrautregulierungsstrategien für gesäte Melisse, zum anderen auf der Analyse und Bewertung integrierter Unkrautregulierungskonzepte für gesäte Kamille.

Ziele

Einsatz der Fingerhacke in Arnica montana 4 Wochen nach der Pflanzung
Ziel des Projektes ist es, wichtige Kennzahlen zur standort- und kulturspezifischen Wirksamkeit von derzeit verfügbaren Geräten zur mechanischen Unkrautregulierung in der Reihe bei Kulturen mit hoher Sensibilität gegen Unkräuter zu erarbeiten und in die Praxis zu transferieren. Im Vordergrund steht dabei die Ermittlung der optimalen Einsatzbedingungen bezüglich Unkrautstadium, Witterung und Bodenfeuchte sowie der optimalen Einstellungen verschiedener Gerätearten in Abhängigkeit von Standort, Kulturart und -stadium. Zur Umsetzung dieser Fragestellungen wurden vier Versuchsstandorte gewählt, die sich stark in ihrer Bodenbeschaffenheit, Wirtschaftsweise und Klimagegebenheit unterscheiden.

Anforderungen

Eine effiziente Unkrautkontrolle spielt eine zunehmend wichtige Rolle im Anbau von Arznei- und Gewürzpflanzen:
Auf der einen Seite stehen die hohen Qualitäts- und Reinheitsansprüche der Abnehmer von Frisch- wie Trockenware für die Vermarktung und Weiterverarbeitung von Heil- und Gewürzpflanzen. Diese kommen häufig in hochsensiblen Bereichen wie beispielsweise Phytopharmaka, Tees, Naturkosmetik oder auch Babynahrung zum Einsatz. Dort können Verunreinigungen vor allem durch toxische Unkräuter verheerende Folgen für alle Beteiligten der Wertschöpfungskette nach sich ziehen. Um solche Szenarien ausschließen zu können, bedarf es höchster Sorgfalt schon im Anbau der Rohstoffe am Feld. Ein effektives Unkrautmanagement spielt hier die zentrale Rolle.
Auf der anderen Seite steht die Wirtschaftlichkeit der Produktion. Noch immer muss in vielen Betrieben ein Großteil der anfallenden Unkrautbeseitigung gerade in den Spezialkulturen aus dem Bereich der Heil- und Gewürzpflanzen am Feld in zeitaufwändiger und somit kostenintensiver Handarbeit erledigt werden. Steigende Lohnkosten sowie die stetig rückläufige Zahl an verfügbaren Arbeitskräften und an wirksamen und verträglichen Herbizidwirkstoffen verschärfen die Situation, so dass die Intensivierung der maschinellen Unkrautregulierung in vielen Betrieben kurz- bis mittelfristig unumgänglich ist.
Während die Unkrautbeseitigung zwischen den Pflanz-/Saatreihen bereits in den meisten Betrieben gut mechanisch durchgeführt werden kann, ist das größte Problem noch immer das Unkraut, das in der Reihe nahe an der jeweiligen Kulturpflanze steht. Je nach Kultur, Bodenverhältnissen, Unkrautart und Einsatzzeitpunkt müssen hier die eingesetzten Geräte passend gewählt und fein justiert werden.

Material und Methoden

Als Modellkulturen wurden für die beiden BaySG-Versuchsstandorte am Baumannshof (Manching) und Puch (Fürstenfeldbruck) folgende Arznei- und Gewürzpflanzenarten ausgewählt:
  • Pfefferminze (Mentha x piperita)
  • Petersilie (Petroselinum crispum)
  • Arnika (Arnica montana)
  • Engelwurz (Angelica archangelica)
Diese Arten eignen sich aufgrund ihrer speziellen Kulturverfahren und den hohen Anforderungen an die Unkrautfreiheit der Bestände für die Maßnahmen im Feld und erlauben zudem eine Übertragung der Ergebnisse auf andere garten- oder ackerbauliche Kulturen.

Zum Einsatz kommen an beiden Standorten jeweils folgende Geräte:

  • Rollstriegel (Einböck)
  • Zinkenstriegel (Treffler)
  • Häufelwerkzeuge (K.U.L.T.)
  • Torsionshacke (K.U.L.T.)
  • Fingerhacke (K.U.L.T.)

Versuchskonzept und Durchführung

Für jede geprüfte Kulturart werden sowohl eine Einstellfläche zur Einsatzoptimierung als auch ein entsprechender Exaktversuch angelegt.
Die Durchführung der einzelnen Maschineneinsätze erfolgt an jedem möglichen und hinsichtlich Bodenbedingungen, Unkrautdruck und -größe sowie Kulturpflanzenentwicklung sinnvollen Einsatztermin in zwei Durchführungsphasen:
1. Optimierungsphase:
In jeder Kultur wird auf einer gerätespezifischen Einstellfläche (bis zu 500 m²) frühzeitig nach der Aussaat bzw. Pflanzung startend der Einsatz der Geräte mit unterschiedlichen Einstellungen getestet. Entscheidungsgrundlage für den Beginn der Testphase sind die Widerstandsfähigkeit der Kulturpflanzen und die Bodenbedingungen. Die Prüfung von Geräteeinstellungen erfolgt beginnend mit schwach eingreifender Intensität und wird mit Blick auf Unkrautwirkung sowie Kulturschädigung kontinuierlich verstärkt. Diese Optimierungsschritte werden fortgesetzt, bis für jedes Gerät zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich Unkrautbekämpfung und Schädigung der Kulturpflanzen erreicht werden.
2. Vergleichsphase:
Direkt im Anschluss an die erfolgte Optimierung der Geräteeinstellungen erfolgt der Einsatz der Geräte im Exaktversuch mit 18 m langen Parzellen und vier Wiederholungen. Jedes Gerät wird dabei zu den kultur- und gerätespezifischen in der Optimierungsphase ermittelten Zeitpunkten, mit den dort ermittelten Einstellungen verwendet und mit einer handgejäteten Kontrolle verglichen.
Sowohl die Geräteoptimierungsphase, als auch der Einsatz der Geräte im Exaktversuch werden durch umfangreiche Bonituren und Datenerhebungen begleitet. Neben den gerätespezifischen Einstellungen wie beispielsweise Arbeitstiefe, Abstand zur Reihe oder auch Fahrgeschwindigkeit werden sowohl vor als auch nach jedem Einsatz im Exaktversuch ebenso wie in den Einstellflächen Daten bezüglich Unkraut (z. B. Arten, Anzahl, Höhe, Wachstumsstadium) und Kultur (z. B. Anzahl, Höhe, Wachstumsstadium, Schädigungsgrad) erfasst. Daneben werden auch Bodenbeschaffenheit und -feuchte sowie Klimadaten mit aufgenommen.
In allen Gerätevarianten wird nach Ermittlung der Unkrautwirkung der einzelnen Geräteeinsätze ebenfalls praxisüblich per Hand gejätet oder gehackt. Um die Effekte der Maßnahmen auf den Ertrag zu prüfen, werden die Versuche mindestens bis zum ersten Erntetermin durchgeführt. Bei mehrjährigen Kulturen werden die Versuche im 2. Kulturjahr fortgesetzt..

Ergebnisse

Die Ergebnisse aller Standorte wurden in einer Broschüre praxisgerecht zusammengefasst. Der Ratgeber beinhaltet wichtige Kennzahlen zu optimaler Einstellung und Einsatzbedingungen der jeweiligen Geräte, u.a. frühester Einsatzzeitpunkt, Fahrgeschwindigkeit, ggf. Federspannung. Nach einer allgemeinen Darstellung der genutzten Geräte wird spezifisch auf die anspruchsvolle Unkrautregulierung in der Reihe der Kulturarten Petersilie, Melisse, Arnika und Pfefferminze eingegangen. Eine wirtschaftliche Bewertung der mechanischen Unkrautregulierung in Petersilie rundet die Broschüre ab.
Die 70-seitige Praxisbroschüre kann hier kostenlos heruntergeladen werden:

Mechanische Unkrautregulierung in Arznei- und Gewürzpflanzen - Kennzahlen und Verfahren für die Praxis pdf 9,1 MB

Im Verbundprojekt wurden an der Universität Bonn weitere Untersuchungen zu Vorauflaufverfahren (vor gesäter Melisse) durchgeführt wie dem Zeitpunkt und der Art der Bodenbearbeitung, die Blindstriegelhäufigkeit und zur Verwendung unkrautfreien Substrats in der Särille. Im Teilvorhaben des Partners Pharmaplant wurden im Kamilleanbau verschiedene Kombinationen mechanischer und chemischer Unkrautregulierung erprobt. Sowohl bei Melisse als auch Kamille lag der Fokus der Auswertung in der Bestandsetablierungsphase.
Alle Ergebnisse des Verbundprojekts sind im Abschlussbericht zu finden, der hier heruntergeladen werden kann

Schlussbericht zum Vorhaben „Optimierung der Unkrautregulierung im Anbau von Arznei- und Gewürzpflanzen – Optimech“ Externer Link

Im Folgenden sind einige der Ergebnisse von den Standorten Baumannshof und Puch (BaySG) im Teilvorhaben der LfL zusammengefasst.

Pfefferminze

Während in der Anlage 2019 bereits im Pflanzjahr zahlreiche Geräteprüfungen erfolgen konnten, war die Kultur der Anlage 2020 bis etwa Mitte September noch nicht fest genug etabliert, um bei einem der Geräte Einstellungen zu finden, bei denen die Pfefferminzen nicht aus dem Boden gezogen worden wären. Witterungs-, jedoch auch sortenbedingt hatte sich die ‘Multimentha‘ deutlich schlechter etabliert als die ‘Fränkische Dunkle‘ im Jahr zuvor.
Mit dem Treffler-Striegel wurden in vier Einsätzen im Exaktversuch jeweils in der jungen Anlage noch vor dem Winter Wirkungsgrade zwischen 86 % und 98 % bei Fahrgeschwindigkeiten von 6-9 km/h und einem Zinkendruck von 6-9 auf der geräteeigenen Skala erreicht. Der Schädigungsgrad (Verschütten) blieb deutlich unter 10 % und war nach ca. 3 Tagen um 1-2 %-Punkte verringert.
Auch mit dem Rollstriegel konnten Wirkungsgrade von 91-92 % bei Fahrgeschwindigkeiten von 4-7 km/h und einem Zinkendruck von 3 auf der geräteeigenen Skala erreicht werden.
Die Fingerhacke konnte vor allem in den Wochen nach der Pflanzung mit Wirkungsgraden von 91-96 % bei Fahrgeschwindigkeiten von 2-3 km/h erfolgreich eingesetzt werden. Nach dem Winter lagen die Wirkungsgrade bei 76-79 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von 7 km/h.
Die Torsionshacke erwies sich lediglich 17 Tage nach der Pflanzung mit einem Wirkungsgrad von 95 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von 3 km/h und einer Arbeitstiefe von 5 cm als geeignet.
Auch bei den Häufelscharen waren lediglich die ersten Einsätze nach der Pflanzung mit Wirkungsgraden von 70-87 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von nur 2 km/h erfolgreich.

Engelwurz

Die positiven Erfahrungen bezüglich des Blindstriegelns aus dem Jahr 2019 konnten in der Neuanlage 2020 vertieft werden. Die Maßnahme wurde bei einer Arbeitstiefe von 1 cm, einer Fahrgeschwindigkeit von 5 km/h und einem Zinkendruck der Stufe 5 durchgeführt. Eine Unkrautauszählung 14 Tage nach dem Striegeleinsatz ergab eine durchschnittliche Reduzierung des Unkrautaufkommens um 44 % in der blindgestriegelten Fläche im Vergleich zur unbearbeiteten Kontrollfläche.
In den 2021 ergänzend durchgeführten Tastversuchen mit Petersilie, Schwarzkümmel und Kerbel zeigte sich, dass bei günstiger Wetterlage auch Kulturen mit Auflaufzeiten bis 2 Wochen erfolgreich blindgestriegelt werden können. Petersilie konnte bis zum Austreten des Keimlings aus der Samenschale (ca. 3 Tage vor Auflauf) ein letztes Mal blindgestriegelt werden.
Für die Unkrautregulierung in Engelwurz nach dem Winter konnten lediglich im Frühjahr 2022 vor Bestandsschluss Striegel und Fingerhacke getestet werden. Beide Geräte waren effektiv und hatten keinen Einfluss auf den Wurzeldrogenertrag (im Mittel 45,5 dt/ha) im Vergleich zur gejäteten Kontrolle.

Arnika

Der erste Einsatz mit dem Striegel im Exaktversuch konnte in der Anlage 2020 43 Tage, in der Anlage 2021 bereits 16 Tage nach Pflanzung realisiert werden. Der sehr viel spätere Ersteinsatz ist größtenteils dem sehr inhomogenen Bestand aus 2020 geschuldet. In dieser Anlage wurden nur Wirkungsgrade von 46-66 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von 5 km/h und mittlerem Zinkendruck erreicht. In der Anlage 2021 konnten in sechs Einsätzen Wirkungsgrade von 88-98 % bei Fahrgeschwindigkeiten von 3-6 km/h und einem Zinkendruck von 4-7 auf der geräteeigenen Skala erzielt werden. Der Striegeleinsatz im folgenden Frühjahr beschädigte die Anlagen der Blütentriebe und führte zu einem rund 30% geringeren Blütenertrag. Der Wurzelertrag im Herbst 2022 war nach 7 Striegeleinsätzen.
Durchweg gute Ergebnisse mit Wirkungsgraden von 78-93 % konnten mit der Fingerhacke bei zumeist nur sehr geringer Schädigung in Form von leichter Staubbedeckung der äußeren Blätter erzielt werden. Dabei konnte ab ca. 80 Tage nach Pflanzung mit einer Fahrgeschwindigkeit von 5-6 km/h (zuvor 2 km/h) gefahren werden. Die Überfahrt im Knospenstadium beschädigte die Knospen und reduzierte den Ertrag um rund 30%.
Im mittleren Bereich lagen die Wirkungsgrade bei den drei Einsätzen mit der Torsionshacke in der Anlage 2020. Während beim ersten Einsatz ein Wirkungsgrad von 65,3% erreicht werden konnte, fielen die weiteren Maschineneinsätze mit 59,8% und 56,1% geringfügig schlechter aus.
Der Einsatz der Häufelwerkzeuge erwies sich in weiten Teilen als nicht gut geeignet für den Einsatz in der vor allem auch auf Verschüttung empfindlich reagierenden Arnika. In jüngeren Kulturpflanzenstadien konnte zwar mittels Hohlschutzscheiben ein zu starkes Verschütten der Arnika verhindert oder vermindert werden, dabei konnte jedoch nur eine geringe Wirkung gegenüber dem in der Reihe stehenden Unkraut erzeugt werden. Zu späteren Zeitpunkten, als die Arnika etwas größer und somit auch robuster gegen leichtes Verschütten war, mussten die Hohlschutzscheiben jedoch abmontiert werden, da durch sie die Blätter der Rosetten zu stark beschädigt wurden. Die Wirkungsgrade bei den beiden in der Exaktversuchsfläche gefahrenen Einsätze lagen dementsprechend auch nur bei 48% und 36,6%.
Mit dem Rollstriegel konnte keine Einstellung in Arnika gefunden werden, bei der die Kultur nur in verträglichem Maße geschädigt worden wäre. Testfahrten führten zu zahlreichen ausgerissenen Rosetten auch noch zu späteren Zeitpunkten in der Saison sowie erhebliche Blatt- und Wurzelschäden.

Petersilie

Entgegen mehrerer Experteneinschätzungen wurde ein erster Striegeleinsatz (gezogen; Treffler) in der Petersilie bereits 3 Wochen nach Aussaat, kurz nach Auflauf der Petersilie (BBCH 10) erfolgreich geprüft. Dabei musste jedoch sehr langsam gefahren und Zinkendruck sowie Arbeitstiefe mit 2 cm sehr gering gehalten werden, so dass der Wirkungsgrad des Einsatzes bei nur 34,5 % lag. Die bei der in den Exaktversuchsparzellen als tolerierbar eingeschätzten Kulturschäden traten in Form einzelner herausgerissener Pflanzen sowie leichter Verschüttungen auf. Beim zweiten möglichen Striegeleinsatz in der Petersilie unmittelbar nach dem ersten Schnitt konnte bei deutlich aggressiveren Geräteeinstellungen ein Wirkungsgrad von durchschnittlich 66,5 % erzielt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in einzelnen Parzellen ein extrem geringer Unkrautdruck herrschte, während in anderen deutlich mehr Unkraut zu finden war. So erklärt sich auch die mit einem Wert von 29,7 % erhebliche Standardabweichung.
Der erste vorsichtige Rollstriegeleinsatz mit einer Fahrgeschwindigkeit von 3 km/h und einem Zinkendruck von 2 auf der geräteeigenen Skala knapp 4 Wochen vor dem ersten Schnitt erbrachte einen Wirkungsgrad von 48,3%. Die hohe Standardabweichung (27,8 %) erklärt sich auch hier durch sehr ungleichmäßig verteiltes Unkraut in den einzelnen untersuchten Parzellen und Boniturpunkten. Mit einem Wirkungsgrad von durchschnittlich 63,4 % fiel das Ergebnis des zweiten Rollstriegeleinsatzes 9 Tage nach dem ersten Schnitt mit einer Fahrgeschwindigkeit von 7 km/h und einem Zinkendruck von 4 auf der geräteeigenen Skala deutlich zufriedenstellender aus. Problematisch waren hier kriechende Unkräuter wie vor allem Ehrenpreis (BBCH 65), die aus dem Petersilienbestand geräte-mechanisch nur noch schwerlich entfernt werden konnten.
Beim Einsatz der Häufelwerkzeuge 94 Tage nach der Saat konnte ein Wirkungsgrad von 56,1% erreicht werden. Dieser ergab sich in erster Linie durch das Verschütten kleiner, frisch gekeimter Unkräuter an den Rändern der Petersilienreihen. Die zu diesem Zeitpunkt teilweise sehr großen Unkräuter sowie solche, die sich wie beispielsweise Ehrenpreis zwischen den Petersilienpflanzen befanden, konnten nicht bekämpft werden.
Die Erntedurchgänge in der Petersilie ergaben nicht zuletzt aufgrund des witterungsbedingt sehr hohen Handjäte-Anteils in der Unkrautbekämpfung keine nennenswerten Ertragsunterschiede zwischen den Gerätevarianten.
Die Fingerhacke konnte vor allem in den Wochen nach der Pflanzung mit Wirkungsgraden von 91-96 % bei Fahrgeschwindigkeiten von 2-3 km/h erfolgreich eingesetzt werden. Nach dem Winter lagen die Wirkungsgrade bei 76-79 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von 7 km/h.
Die Torsionshacke erwies sich lediglich 17 Tage nach der Pflanzung mit einem Wirkungsgrad von 95 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von 3 km/h und einer Arbeitstiefe von 5 cm als geeignet.
Auch bei den Häufelscharen waren lediglich die ersten Einsätze nach der Pflanzung mit Wirkungsgraden von 70-87 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von nur 2 km/h erfolgreich.
Logo des BML mit Bundesadler und Farben schwarz,rot, gold auf weißem Hintergrund

Projektinformation
Projektleitung und -bearbeitung: Dr. Heidi Heuberger, Andrea Baron
Projektlaufzeit: 01.07.2019 – 28.02.2023
Finanzierung:
Das Forschungsvorhaben wird auf Grund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und durch kofinanzierende Unternehmen, landwirtschaftliche Betriebe und Organisationen gefördert.
Zuständiger Projektträger des BMEL ist die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR).
Förderkennzeichen: 22015618

Andreas Kienast, Berater