Mineraldüngerstreuer: Richtig zur Grenze streuen

Je kleinstrukturierter Flächen sind, desto höher ist der Anteil der Fläche des Randbereichs an der Gesamtfläche der Schläge. Zunehmende Arbeitsbreiten führen ebenfalls dazu, dass der Flächenanteil des Randbereichs steigt. Gerade die Erträge im Randbereich entscheiden oft darüber, ob auf einem Schlag ein zufriedenstellender Gesamtertrag erreicht werden kann. Dünger, der im Randbereich über die Grenze hinaus gestreut wird, fehlt auf der Fläche und führt zu Mindererträgen entlang der Feldgrenzen. Dazu kommt der umweltpolitische Anspruch, dass Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht werden muss und nicht auf angrenzenden Straßen, Gewässern oder ähnlichem. In der Düngeverordnung ist deshalb genau festgeschrieben, dass kein Dünger über die Grenze fallen darf und die Auswaschung bzw. Abschwemmung verhindert werden muss. Diese Kombination aus ökonomischen Anforderungen der landwirtschaftlichen Betriebe und den gesetzlichen Vorgaben führt zu steigenden Anforderungen an die Düngetechnik in Punkto Präzision und Effizienz.

Um eine möglichst hohe Verteilgenauigkeit zu erreichen, arbeiten moderne Düngerstreuer in der Regel mit doppelter Überlappung. Das heißt, der Dünger wird nicht nur über die Arbeitsbreite von bspw. 15 m verteilt, sondern bis zur links und rechts angrenzenden Fahrgasse, also auf 30 m. Daraus ergibt sich, dass jede Stelle im Feld zweimal gedüngt werden muss, um überall die gewünschte Ausbringmenge zu erreichen.

Eine Ausnahme bildet dabei die Feldgrenze. Dort muss die gesamte Streumenge bei nur einer Überfahrt ausgebracht werden und idealerweise so, dass auch dort der Dünger so exakt verteilt wird, dass an diesen Stellen gleich hohe Erträge erzielt werden können. Um das zu erreichen, muss die Wurfweite zur Feldgrenze halbiert werden. Dafür werden an den Düngerstreuern Grenzstreueinrichtungen verbaut.

Innerhalb von Feldern ist die Grenze zum Vorgewende ähnlich kritisch; insbesondere dann, wenn Felder nicht rechteckig sind. Um hier einen Übergang von den Fahrgassen zur Vorgewendefahrgasse zu erzeugen, wird bei modernen Streuern auf Teilbreitenschaltungen sowie GPS-gestützte Ein- und Ausschaltpunkte gesetzt. Um Über- und Unterdüngung beim Abbiegevorgang ins Vorgewende zu reduzieren, bietet Amazone außerdem HeadlandControl an. Bei diesem System wird das Vorgewende an der feldinneren Seite vergrößert. Dadurch kann der Streuer alle Teilbreiten über die gesamte Arbeitsbreite abschalten, bevor der Anwender mit der Kurvenfahrt beginnt.

Aus betriebswirtschaftlicher Sicht macht es keinen Unterschied, was an die zu düngende Fläche angrenzt, aus ökologischer Sicht aber schon. Wenn eine ebenfalls landwirtschaftlich genutzte Fläche angrenzt, entstehen zwar Kosten durch den über die Grenze gestreuten Dünger, aber kein umweltrelevanter Schaden. Wird es toleriert bzw. ist es erlaubt, dass ein Teil des Düngers über die Grenze hinausfällt, so redet man von Randstreuen oder ertragsorientiertem Grenzstreuen.

Befindet sich neben dem Feld zum Beispiel eine Straße so darf kein Dünger über die Grenze hinausgestreut werden. In diesem Fall kommt die umweltorientierte Grenzstreuung zum Einsatz. Es erfolgt im Bereich zwischen Fahrgasse und Grenze eine leichte Unterdüngung der Fläche.

Besonders kritisch sind Feldgrenzen entlang von Gewässern. Laut Düngeverordnung muss ein von der Hangneigung abhängiger Mindestabstand eingehalten werden. Diese Reglements variieren länderspezifisch.

In Deutschland gibt es die Sonderregelung, dass bei einer Hangneigung über das gesamte Feld von unter fünf Prozent, bei Verwendung einer Grenzstreueinrichtung der Abstand von vier auf einen Meter reduziert werden darf. Wie bei der umweltorientierten Grenzstreuung wird kein Dünger außerhalb der Grenze appliziert. Um Gewässerabstände einzuhalten, wird die Systematik des Grabenstreuens angewendet.

Bei den bisher dargestellten Varianten wird die äußerste Fahrgasse im Abstand der halben Arbeitsbreite zur Grenze angelegt. Alternativ dazu gibt es auch die Möglichkeit von der Grenze weg zu streuen. In diesem Fall wird eine Fahrgasse entlang der Feldgrenze angelegt und es wird mit halber Arbeitsbreite von der Grenze ins Feldinnere gestreut. Hierbei wird lediglich mit der feldinneren Scheibe Dünger appliziert.

Die Versuche wurden mit vier verschiedenen Grenzstreusystemen bei Arbeitsbreiten von 18 m und 36 m durchgeführt. Ziel war auch, die Systeme auf kleinen und großen Arbeitsbreiten miteinander zu vergleichen. Als Grenzstreuverfahren kam umweltorientiertes Grenzstreuen zur Anwendung.

Um beurteilen zu können, welche Wirkung Grenzstreueinrichtungen überhaupt haben, wurde in einer zusätzlichen Variante untersucht, wie die Düngeverteilung aussieht, wenn ohne Grenzstreueinrichtung, also mit dem Normalstreuen, Dünger an der Grenze ausgebracht wird. Um zu erfassen, wie viel Dünger an welcher Stelle gestreut wird, wurden Auffangschalen von der Fahrgasse bis zur Feldgrenze und darüber hinaus aufgestellt. Damit war es auch möglich, zu bewerten wie viel Dünger außerhalb der Fläche appliziert wird. Zur Reduktion der Streubreite an Feldgrenzen kann entweder mechanisch in die Flugbahn des Düngers eingegriffen werden oder es können die Einstellungen an der betroffenen Streuscheibe geändert werden.

Bei dem ersten System wird durch das seitliche Einschwenken eines Lamellenblocks (Limiter) in die Düngerflugbahn, der Dünger mechanisch umgeleitet und platziert. Die Lamellen lenken den Dünger in die gewünschte Flugbahn.

Bei Düngerstreuern mit hydraulischen Streuscheibenantrieb kann die Drehzahl der äußeren Streuscheibe so reduziert werden, dass der Dünger nicht über die Grenze hinaus gestreut wird. Diese stufenlose Anpassung erfolgt im ISOBUS-Terminal des Düngerstreuers. Die Scheibendrehzahl auf der feldinneren Seite bleibt unverändert. Dieses Verfahren wird im Folgenden als System Hydro bezeichnet.

Als etwa zu Beginn der 1990er Jahre bei vielen Düngerstreuern die Streubreite größer als die Arbeitsbreite wurde, machte das auch den Einsatz von Grenzstreueinrichtungen notwendig. Eine gängige Lösung war die Länge der Wurfschaufeln auf den Streuscheiben zu verändern. Oft wurden zum Grenzstreuen auch längere Wurfschaufeln gegen kürzere getauscht oder auf spezielle Grenzstreuschaufeln gewechselt. Diese Systeme arbeiten bis heute sehr zuverlässig, haben aber den großen Nachteil, dass die notwendigen Einstellungsänderungen direkt am Streuer vorgenommen werden müssen, also nicht von der Kabine aus möglich sind und teilweise auch einige Minuten in Anspruch nehmen. Trotz zufriedenstellender Arbeitsweise wurden sie daher weitgehend, vor allem von Systemen mit Lammellenblock (Limiter), abgelöst.

AMAZONE hat beim System AutoTS dieses Prinzip wieder aufgegriffen und entscheidend weiterentwickelt. Für die beim Grenzstreuen notwendige Reduktion der Streubreite wird, wie damals auch, eine kürzere Wurfschaufel verwendet. Diese kürzere Wurfschaufel ist aber jetzt in die Streuscheibe integriert. Ein Teil der Streuschaufel dient als Leitblech, das mit einem Stellmotor von der langen Standardwurfschaufel, auf die kürzere Grenzstreuschaufel umgeschwenkt werden kann.

Wird jetzt am ISOBUS-Monitor Grenzstreuen und damit die Grenzstreuschaufel aktiviert, trifft der Dünger zuerst auf diesen Teil der Wurfschaufel und wird damit auf eine andere, kürzere Flugbahn gebracht. Zusätzlich verbessert wurde dieses System mit Hilfe einer elektrischen Verstellung der Einlauftrichter. Damit kann auch der Punkt, an dem der Dünger auf die Streuscheibe auffällt automatisch angepasst und die Streugenauigkeit verbessert werden. Darüber hinaus kann, falls notwendig, auch noch die Drehzahl seitenunabhängig angepasst werden.

Im Gegensatz zu den bisher vorgestellten Varianten wird bei der vierten Versuchsanstellung von der Feldgrenze weg mit halber Arbeitsbreite ins Feldinnere gestreut. Durch Einschwenken eines speziellen Grenzstreuschirms in den Streufächer wird die Düngerflugbahn mechanisch so angepasst, dass Körner, die außerhalb des Feldes zu Boden gehen würden, direkt nach unten zur Feldgrenze geleitet werden. Bei dieser Art des Grenzstreuens ist es aber am Vorgewende entweder notwendig über die Feldgrenze hinauszufahren oder eine zusätzliche Fahrgasse anzulegen, um überall gleichmäßig zu düngen.

Daher hat Amazone mit Border TS ein zusätzliches Verfahren entwickelt. Dieses Grenzstreuverfahren kombiniert den Einsatz von AutoTS mit einem zusätzlichen Grenzstreuschirm. Dabei werden alle Fahrgassen mit der halben Arbeitsbreite vom Feldrand angelegt. Das System Auto TS wird als Grenzstreusystem so verwendet wie bisher auch. Allerdings wird die Ausbringmenge auf 50 Prozent reduziert. Zusätzlich wird an der Feldgrenze nur der Randbereich von außen nach innen unter Verwendung eines verbesserten Grenzstreuschirm gestreut. Beim Einsatz des Schirms wird automatisch die Ausbringmenge auf 50 Prozent der Sollmenge eingestellt und der Aufgabepunkt wird angepasst. Besonders zweckmäßig ist diese Art der Anwendung, wenn dafür keine zusätzliche Fahrgasse angelegt werden muss, also bspw. bei der ersten Düngergabe im Getreide oder bei Reihenkulturen wie Mais.

Um weitere Einflussfaktoren möglichst auszuschließen, wurde der Versuch bei Winterweizen auf einer praktisch ebenen Fläche mit sehr homogenem Boden im Marchfeld (südöstlich von Wien) durchgeführt. Nach der Zuckerrübenernte erfolgte die Aussaat der von der Probstdorfer Saatzucht zur Verfügung gestellten Sorte Christoph. Die für das dortige Ertragsniveau notwendige Stickstoffmenge von 140 kg/ha wurde auf drei gleichmäßige Gaben aufgeteilt und in Form von NAC von Borealis L.A.T. ausgebracht. Bei jeder Düngergabe wurden die Streukurven der fünf Varianten in vierfacher Wiederholung mittels Streuschalen aufgenommen. Alle Einstellungen an den verwendeten Düngerstreuern entsprachen denen der Streutabellen. Abbildung

In der Theorie ist bei der Aufnahme der Querverteilung des Normalstreubildes ein dreieckiges Streubild zu erwarten, das sich auf eine Wurfweite ausweitet, die der doppelten Arbeitsbreite entspricht. Demzufolge sollten auf der Feldgrenze etwa 50 % der Aufwandmenge aufgefangen werden. Wie in den Abbildungen 11 und 13 zu erkennen ist, konnte die Theorie in der Praxis belegt werden. Der Verlauf der Normalstreukurven (grün dargestellt) weist ein stetig abfallendes Dreieck auf und auch die aufgenommenen Mengen auf der Feldgrenze entsprechen den theoretischen Werten. An den Normalstreukurven ist bei beiden Arbeitsbreiten auf Basis der fehlenden Düngermenge bis zur Grenze ersichtlich, dass es ohne entsprechende Grenzstreueinrichtung zu Unterversorgungen der Bestände kommt. Daher ist der Einsatz von Grenzstreusystemen vor allem ökonomisch sinnvoll ist. Bei Betrachtung der Düngermenge außerhalb der Grenze, ist offensichtlich, dass ohne Grenzstreueinrichtung eine beträchtliche Menge außerhalb der Feldgrenze ausgebracht wird und daher solche Systeme auch ökologisch unbedingt erforderlich sind. Bei allen untersuchten Varianten des Grenzstreuen wurde eine Reduzierung der Wurfweite eindeutig nachgewiesen.

Auf der kleinen Arbeitsbreite von 18 Metern zeigen die Systeme Lamellenblock (Limiter) und Hydro einen ähnlichen Verlauf. Beide Streukurven flachen kontinuierlich zur Grenze hin ab. Die Wurfweite ist bei beiden Varianten im Vergleich zum Normalstreuen um etwa sechs Meter reduziert. Während durch das Normalstreuen noch etwa zwölf Prozent der Sollmenge über die Grenze hinausgeworfen werden, wird der Anteil durch die Systeme Lamellenblock und Hydro auf etwa drei Prozent reduziert. Bei den Systemen Auto TS und Border TS (Grenzstreuschirm und AutoTS) ist auffällig, dass bis ca. einem bis zwei Meter vor der Feldgrenze die volle Aufwandmenge appliziert wird und zum anderen hinter der Feldgrenze kaum Granulate aufgefangen werden. Der Anteil der außerhalb der Feldgrenze aufgenommen wurde lag unterhalb der ein Prozent Marke. Der Unterschied zwischen den Systemen ist sechs Meter neben der Fahrgasse bzw. drei Meter von der Feldgrenze am größten. Während Auto TS und Border TS hier die volle Ausbringmenge streuen, schaffen es Lamellemblock (Limiter) und Hydro nur auf 60 Prozent.

Noch deutlicher werden die Unterschiede zwischen den Systemen, wenn die fehlende Menge innerhalb des Feldes und die über die Grenze hinausgestreute Menge zusammengefasst dargestellt werden. Hier wird auch noch einmal deutlich, dass es sicherlich nicht akzeptabel ist, rund zwölf Prozent des Düngers beim Normalstreuen über die Grenze zu Streuen.

Obwohl das System Lamellenblock (Limiter) etwas schwächer abschneidet, ist es vor allem für kleinere Betriebe trotzdem interessant. Ein Lamellenblock (Limiter) ist auch bei Düngerstreuern ohne ISOBUS-Ausrüstung und mit einfachem mechanischem Streuscheibenantrieb einsetzbar. Damit ist diese Variante jene mit den niedrigsten Anschaffungskosten. Sie ist um rund 4.000 Euro günstiger als ein Düngerstreuer mit hydraulischen Streuscheibenantrieb und Grenzstreuen mit Reduktion der Scheibendrehzahl.

Bei einer Arbeitsbreite von 36 Metern unterscheiden sich die einzelnen Streukurven stärker als bei 18 Metern. Speziell bei den Systemen Lamellenblock und Hydro fällt die Streumenge zur Feldgrenze kontinuierlich ab. Im Bereich von drei Metern Entfernung von der Feldgrenze schaffte es das System Hydro rund 50 Prozent der Zielmenge zu streuen. Der Lamellenblock (Limiter) streut an diese Stelle nur mehr 25 Prozent der angestrebten Menge. Beide Systeme unterschreiten 80 Pozent der Sollaufwandmenge bei einem Abstand von etwa neun Meter zur Fahrgasse.

Die Streukurven bei Auto TS und Border TS verlaufen relativ konstant auf hohem Niveau bis kurz vor die Feldgrenze und fallen dann extrem steil ab. Während die Variante AutoTS die Marke von 80 Prozent bei einem Abstand von etwa 15 Metern zur Fahrgasse unterschreitet, fällt die Variante BorderTS erst nach etwa 16 Metern unter diese Marke. Selbst bei dieser großen Arbeitsbreite sind somit im Randbereich hohe Erträge zu erwarten. Das verdeutlicht auch folgende Abbildung 14 mit den fehlerhaft ausgebrachten Mengen. Während die System Lamellenblock und Hydro bei einer Arbeitsbreite von 36 Metern physikalisch an ihre Grenzen stoßen, legen die Systeme AutoTS und BorderTS in punkto Verteilgenauigkeit noch einmal zu. Bei diesen Varianten zeigte sich, dass der prozentuale Anteil der fehlapplizierten Menge bei großer Arbeitsbreite sich sogar noch verbesserte. Beide Systeme sind also bei großen Arbeitsbreite klar zu bevorzugen.

Die Rückfrage beim Hersteller Amazone, weshalb die außerhalb der Feldgrenze applizierte Menge bei der Variante AutoTS etwas höher ausfiel, beantwortete der Düngeservice der Firma damit, dass durch eine minimale Reduktion der Scheibendrehzahl von rund 15 U/min die über die Grenze hinausgestreute Menge noch reduziert werden kann.

Die Düngerverteilung im Randbereich ist von der Düngerqualität und der technischen Leistungsfähigkeit des Düngerstreuers abhängig. Der zu erzielende Ertrag im Randbereich ist direkt von der Düngerverteilung abhängig und in weiterer Folge kann ein gewisser Mehrertrag bzw. Mehrerlös durch den Einsatz „besserer“ Grenzstreusysteme erzielt werden. Stellt man diesen Mehrwert den Systemkosten gegenüber so kann diese Thematik wirtschaftlich dargestellt werden. Neben einen potenziellen Mehrertrag, spielt auch der unproduktiv verteilte Dünger außerhalb der Feldgrenze eine entscheidende Rolle. Werden alle entscheidenden Parameter in die Kostenrechnung miteinbezogen kann ein wirtschaftlicher Vorteil bzw. die erforderliche Einsatzfläche pro Jahr errechnet werden.

• Beispielbetrieb 1: 70 ha, 18 m Fahrgassenabstand, 4 ha Flächengröße, Ertrag 7,8 t/ha, Erlös 180 Euro/t - Durch den Einsatz eines Limiters (Systempreis 1.420 Euro) erzielt der Betrieb einen Mehrerlös von 299 Euro/ha im Vergleich zum Einsatz ohne jegliche Grenzstreueinrichtung. Beim Einsatz eines Hydro (Systempreis 5.490 Euro) sind Mehrerträge von 340 Euro/ha zu erwarten. Mit AutoTS (Systempreis 5.140 Euro) sind es 357 €/ha und mit BorderTS (Systempreis 6.760 Euro) 386 Euro/ha zu erzielen. Damit sind zwar AutoTS und BorderTS die präzisesten Systeme auf einer Arbeitsbreite von 18 Metern jedoch ist die Variante mit dem Limiter bei einer Abschreibungsdauer von acht Jahren die Wirtschaftlichste.
• Beispielbetrieb 2: 150 ha, 36 m Fahrgassenabstand, 5 ha Flächengröße, Ertrag 7,8 t/ha, Erlös 180 Euro/t - Die Mehrerlöse auf dieser Betriebskonstellation beruhen auf 259 Euro/ha (Limiter), 298 Euro/ha (Hydro), 312 Euro/ha (AutoTS) und 338 Euro/ha (BorderTS) gegenüber dem Einsatz ohne jegliche Anwendung von Grenzstreusystemen. Hierbei ist festzuhalten, dass die Varianten AutoTS und BorderTS sowohl die präzisesten als auch die wirtschaftlichsten Varianten sind. Auch hier wurde bei der Berechnung eine Abschreibungsdauer von acht Jahren unterstellt.

AMAZONE bietet mit den EasyCheck-Matten eine interessante und einfache Möglichkeit die Streugenauigkeit selbst zu überprüfen. Dabei werden 16 kleine Gummimatten quer zur Fahrgasse platziert und der Dünger ausgebracht. Danach wird mit dem Smartphone ein Foto von den einzelnen Matten aufgenommen und in die MySpreader-App eingespielt. Die App erfasst durch diese Fotos die Querverteilung und stellt diese grafisch dar. Auf Basis dieser Verteilung werden, falls nötig, die zu ändernden Parameter errechnet, um somit eine exakte Ausbringung des Düngers zu gewährleisten.

Die Innovation Farm arbeitet im Rahmen des Clusters „Digitalisierung in der Landwirtschaft“. Im Cluster sind die Kompetenzen im Bereich der Digitalisierung gebündelt, um eine umweltgerechte und zielführende Weiterentwicklung der Landwirtschaft mit Hilfe neuer Technologien zu fördern. Mit Unterstützung von Bund, Ländern und Europäischer Union.