PFLANZENSCHUTZ
· · · • • • · • • · · · • · · • • · · · • · · · ··· · · • · • • • • • • • • • • • • • • • • • • • · • • • • • • • · • · · • · · · • • • • • • · · · • ·· · · • • · · ·
Martin Klausmann, Anja Bau mert, Joachim Müller und Karlheinz Köller, Hohenheim
Mechanische Unkrautregulierung in der Pflanzenreihe
Nach der Umsetzung der EU-Richtlinie 91/414 sind Indikationslücken entstan
den, die zu einer Erschwernis der chemi
schen Unkrautregulierung in Sonderkultu
ren wie zum Beispiel dem Heilpflanzen
anbau führten [1 ]. Die mechanische Unkrautregu lierung stellt in solchen Bereichen eine Alternative zur chemi
schen Bekämpfung dar. Am Institut wurde das bekannte Prinzip der Fingerhacke [21 der Firma Kress und deren Vorläufer [3]
aus den USA weiterentwickelt. Der ge
baute Prototyp beseitigt auch in der Reihe stehendes Unkraut effektiv.
D
auf dem unterschiedlichen Schlupf er Hackeffekt d ieser Maschine beruht der Werkzeuge, die radial auf einer Metallscheibe befestigt sind. Im Feldversuch wurden Behandlungseffekte bis zu 80 % gemessen [4] . Zur Zeit wird die Hacke in verschiedenen Ku lturen getestet, um wei
teres Daten material und Erfahrungen zu sammeln, d ie in eine Weiterentwicklung einfließen können .
Die Hackmaschine
Bei der Hackmaschine handelt es sich um ein mehrreihiges Gerät mit bodenge
triebenen Werkzeugen zur U nkraut
bekämpfung in der Reihe. Ein Hackele
ment der Maschine besitzt zwei Hackkör
per. Der Hackkörper besteht aus einer drehbar gelagerten Scheibe, die rad ial mit abwechselnd starren und flexiblen Werk
zeugen ausgestattet ist. I nsgesamt sind 32 Werkzeuge pro Fingerscheibe mon
tiert. Der Bodenantrieb erfolgt ü ber starre Metallzinken, welche in halbaxia ler Rich
tung am Schei benumfa ng angebracht sind. Sie a rbeiten senkrecht im Boden . Die Scheibe ist dementsprechend um ei
nen bestimmten Winkel in R ichtung der Pflanzenreihe geneigt, wodurch ein defi-
Prof Dr. Karlheinz Kö//er ist Leiter des Fach
gebietes " Mechanisierung und Bewässerung"
des Institutes für Agrartechnik in den Tropen und Subtropen der Universität Hohen heim, Garbenstr. 9, 70599 Stuttgart, e-mail: koel
ler@ats.uni-hohenheim.de. Dr. sc. agr.
Joachim Müller ist Mitarbeiter und Dipl. -lng.
sc. agr. Anja Baumert Doktorandin am Institut. Dipl. -lng. sc. agr. Martin Klausmann war als Student im Rahmen seiner Diplomar
beit am Institut tätig. Den Firmen Salushaus und Hatzenbichler danken wir für die Unter
stützung der Untersuchung.
296
nierter Teil der Antriebszin ken in den Bo
den eindringt und bei Vorwärtsbewegung der Hacke ein gegensinniges Abrollen der Scheiben bewirkt. Bild 1 zeigt eine sche
matische Da rstellung der Hacke.
Von jeder Seite greifen d ie flexiblen Werkzeuge abwechselnd in die Pfla nzen
reihe ein. Die sta rren Werkzeuge bearbei
ten den Boden in der Peripherie der Wur
zel . ln Fahrtrichtung sind die Scheiben in der Horizontalprojektion der Scheiben
achse um 30° angestellt. Damit wird er
reicht, dass die Werkzeuge von oben in die Reihe eingreifen und nach außen a r
beiten. Dabei werden d ie flexiblen Werk
zeuge gespannt. ln der Entspan n u ngs
phase wird das U nkra ut zusa mmen mit losen Bodenpartikeln zwischen die Rei
hen befördert.
Aus der Horizontalen sind d ie Scheiben um 60° geneigt. Dies entspricht dem Win
kel a in der Zeichnung. U m den ge
wü nschten Arbeitseffekt zu erzielen, ist es eine Grundvora ussetzu ng, dass d ie An
triebszinken tiefer in den Boden eingrei
fen als d ie starren Hackwerkzeuge. N u r so ist sicherzustellen, dass d i e Scheiben über die Zinken angetrieben werden.
Treiben die starren Werkzeuge d ie Schei
ben an, geht der Hackeffekt verloren.
Die U ntersuchungen haben ergeben, dass man das Stadium der Kulturpflanze über die Auswahl der flexi blen Werkzeu
ge und d ie Einstellung berücksichtigen muss. Optimal einsetzbar ist die Maschi
ne in Pflanzungen, in denen die Kultur
pflanze einen deutlichen Vorsprung zum U nkraut a ufweist. Behand lungseffekte der Hacke sind m it bis zu 80 % gemes
sen worden. Für den Hackeffekt sind der Schlupf und die Werkzeugarten von großer Bedeutung.
Die Funktion des Schlupfes
Das Funktionsprinzip der Fingerhacke wurde von M üller [2] untersucht. Auch bei d ieser Maschine beruht d ie Hackwir
kung auf der horizontalen Scherwirkung der flexi blen Werkzeuge im Boden. U n
terstützt wird d ies durch d ie tief in den Boden eingreifenden starren Werkzeuge.
Für d ie Funktion der Hacke sind der Ra
dius der Werkzeuge und der Radius der Antriebszinken ausschlaggebend . Der negative Schlupf der Antriebszinken wird durch die Differenz des Rad ius der Zin-
ken zu denen der Werkzeuge in positiven Schlupf gewa ndelt. Dies ist a uf eine größere U mfa ngsgeschwindigkeit der Werkzeugspitzen zurückzufü hren. Dabei wurde festgestellt, dass mit steigendem Schlupf der Werkzeuge der Hackeffekt zunimmt. Eine Aufhebung des Hackef
fektes wird bei einem Schlupf der An
triebszinken von 22 % erreicht. ln d iesem Zustand weisen die Werkzeuge keinen positiven Sch l u pf mehr auf. Je geringer der Schlupf der Antriebszinken, desto besser ist der Arbeitseffekt Ü ber den Neigungswinkel a der rotierenden Schei
ben und ü ber d ie Länge der flexiblen Werkzeuge kan n man den Schlupf direkt beei nfl ussen . Ergebnisse einer Sch l u pf
messung sind in Bild 2 dargestellt.
Bei einer d u rchschnittlichen Fa hrge
schwindigkeit des Trägerfahrzeuges von 5,98 km/h erreichte die Hacke eine Durchschnittsgeschwi nd igkeit von 4,94 km/h . Die Sta ndarda bweichung ist bei diesen Werten mit 0,03 km/h etwas höher als bei dem Trägerfahrzeug m it 0,02 km/h . Der Variationskoeffizient (VK) wur
de bei einem Neigungswinkel a von 60°
mit 0,8 % berechnet. Dieser Wert beruht auf einer sechsfachen Wiederholung.
Nach [2] wurde der VK fü r d ie Finger
hacke mit 3,5 % berech net. Ein niedriger VK steht fü r einen gleichmäßigen Lauf der Fingerscheibe.
Werkzeugbauarten
ln der Entwicklungsphase wurden ver
schiedene Werkzeugbauarten getestet.
Eine Auswahl verschieden starrer und fle
xibler Werkzeuge standen zur Verfügung.
Polyamidrundmateria l , Rundsta h l (St37) und Federstah l wurden als Vertreter der starren Werkzeuge untersucht. Ziel der U ntersuchung war es, ein Werkzeugma
teria l auszuwählen, das selbst unter wi
drigen Bodenverhältnissen die Bearbei
tung in der Reihe sicherstellen kann. Die Werkzeuge wurden dazu vermessen . Ge
messen wurden d ie angelegte Kraft und d ie Auslenkung des Werkzeugs. Da bei zeigte sich, dass sich der Rundsta hl bei einer Belastung von 32 N gleichmäßig und irreversibel verformt. Das Polya m id
werkzeug weist einen zunehmenden Aus
lenkwi nkel m it steigender Belastung auf.
Allerdings bricht das Material, wen n eine Kraft von über 30 N angelegt wird . Als op-
53. Jahrgang LANDTECH N I K 5/98
' . . . .. . . .. . . .
Ans1cht 1n
�ebene gedreht 8 ---...---.---,---.----0 ' 00 km/h
Bild 1 : Schematische Darstellung der Hacke Fig. 1 : F unctional diagram of the harrow
30 G r a d 25
Q) 20
C>L.
· .-< c C>L. 3: c 1 5
... Q) U1 1 0
::J
_c �
u V1 '"
CJ
V Ganl(y
6 � =
0 2 3
Ze 1 t t
Bild 2: Schlupf der Hacke über die Zeit Fig. 2: Harrow s/ip in the course of time
Bild 3: Kräfte an unterschiedlichen Werkzeugen bei verschiedenen Aus
lenkwinkein Fig. 3: Forces an different tools with varied working angels
4 m s
� Q
-0 25 � �
I -o . 5o 5
.c u (/)
(ii 9-
<:
5
4 Federfinger B mm
1--JV--F-+--.1---f----+--- Spri�g Finger 8 mm wohl die 8 mm als auch die 13 mm Fe
der zeigten gute Hackeffekte in den
an der Reihe zurückzufüh re n . Sobald die Pflanze zwischen den Fingern einer Fin
gerscheibe eingeklemmt wird , ist ihr Ver
lust kaum mehr zu verhindern . N u r über eine optimale Führung an der Reihe kön
nen d iese Verluste minimiert werden. Die Tiefenregulierung stellt h ier ein weiteres Problem dar. Auf Grund der großen An
zahl vön Werkzeugen a uf einer Scheibe läuft d ie Hacke auf und erreicht som it nicht ihre gewünschte Arbeitstiefe. Im Feldversuch wurden die Hackelemente mit jeweils zwei 25 kg Frontgewichten be
schwert. Denkba r wäre auch eine Kombi
nation der Hacke mit Gänsefußscharen zur Regu lierung der Arbeitstiefe.
0 0 2 4 6
Kr a f t F
timal stellte sich das Federstahlwerkzeug heraus, dass Kräfte von bis zu 92 N a uf
nehmen kann, ohne sich zu verformen.
Die Elastizität des Federstahles ist i nsbe
sondere dann wichtig, wenn trockene Kluten die Hacke blockiere n . Da bei wer
den enorme Kräfte auf d ie Werkzeuge ausgeübt, d ie der Federstahl auffangen kann, ohne sich zu verformen.
Die Materialien der flexiblen Werkzeuge waren: ein Gummifinger der Fingerhacke, ein 8 mm 0 Stahlseil, ein 8 mm 0 um
manteltes Stahlseil, ein Federstrang 8 m m 0 und ein Federstrang m it 13 m m 0.
Bild 3 zeigt die Ergebnisse der Versuche m it den flexiblen Werkzeugen .
Das Diagramm zeigt die Auslenkwinkel der Werkzeuge über den lateral wirken
den Kräften . Der Gummifinger weist ei
nen proportionalen Anstieg a uf. ln den Versuchen hat sich herausgestellt, dass das ummantelte Sta h lseil den Werten des G u mmifi ngers am nächsten kommt. l n Feldversuchen zeigte sich jedoch, dass m it dieser Werkzeugvariante auch der größte Schaden in der Kultur angerichtet wurde. Die getesteten Federstränge wei
sen beide einen nahezu proportionalen Anstieg der Kurven auf. Die 8 mm Feder u nterscheidet sich von der 13 mm Feder in der Höhe der Auslenkung. Bei der 8 m m Feder ist die Auslenkung bei geringer Kraft größer als bei der 13 mm Feder. So-
53. Jahrgang LANDTECH N I K 5/98
• Federfinger 13 mm Spnng finger 1 3 mm
8 N 1 o Feldversuchen . Der Durchmesser der Federwerkzeuge kann dem Stadium der Kulturpflanze an
gepasst werden.
Zur Optimierung des Hackeffektes wur
de die Länge der Werkzeuge so ausge
richtet, dass die starren Werkzeuge nicht in die Reihe eingreifen, sondern n u r a n der Reihe a rbeiten. Sie drücken den Wu r
zelballen der Pflanze beim Eingreifen in den Boden an und lockern die Erde gleichmäßig nach a ußen . Die Länge der flexiblen Werkzeuge wurde so gewä hlt, dass sie sich in der Reihe ü berla ppen. So
mit ist die Bearbeitung der Zwischenräu
me sichergestellt. Gleichzeitig steigt da
durch die a ktive Werkzeuglänge und er
höht somit den Hackeffekt Fazit
ln den Versuchen im Labor und im Feld hat sich gezeigt, dass der Hackeffekt übe r verschiedene Parameter stark beeinflusst werden kann. Die Auswa hl des Werk
zeugmaterials und dessen Mod ifizierung sorgten für eine sau bere Hackwirkung in der Reihe. Besonders ü ber d ie Optimie
rung der Einstellung des Neigungswin
kels konnten d ie Laufeigenschaften der Hacke verbessert werden, was durch den Schlupfversuch bestätigt wurde.
Die Rei henführung und die Tiefenregu
lierung müssen ebenfalls optim iert wer
den. Die Verluste an Pflanzen material in der Reihe sind a uf nicht sauberes Fahren
Der Einsatz der Hacke in Kombination mit beispielsweise einer Sternhacke stellt eine Alternative zum chemischen Pflan
zensch utz in Sonderkulturen dar. Im öko
logischen La ndbau ist damit eine Mini
mierung der Handarbeit u nd da mit auch der Kosten denkbar.
Literatur
[ 1 ] Pank, F.: Chemische U n krautbekämpfung in Arznei- und Gewürzpflanzen. Zeitschrift für Arznei- und Gewürzpflanzen ( 1997), H . 2 S.
24-38.
[2] Müller, J. et al.: U ntersuchung einer boden
getriebenen, rotierenden Fingerhacke. Agrar
technische Forschung ( 1997), H . 3 , S. 78-85.
[3] Bezzerides, P.: A line of tools with the versati
lity you need for removing weeds mechani
cally in between plants in the row, for row crops, vineyards and orchards. Orosi, Califor
nia (USA), 1991
[4] K/ausmann, M.: Optimierung des Einsatzes von Fingerhacke und Striegel zur U nkrautre
gulierung in Dicotyledonen. Diplomarbeit a m Institut f ü r Agrartechnik in d e n Tropen und Subtropen, U niversität Hohenheim, 1998
Schlüsselwörter
Mecha nisierung, mechanische U nkraut
regulierung, I ntra-Reihe, Dicotyledonen
Keywords
Mechanization, mecha nical weed control, intra-row, d icotyledones
297
