Projekt 38758/01

Förderinitiative Pestizide: Optimierung eines Verfahrens zum Beikrautmanagement im Feldgemüsebau mit einem spritzbaren Mulchmaterial auf Basis Nachwachsender Rohstoffe OptiMulch

Projektdurchführung

Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe TFZ Körperschaft des öffentlichen Rechts, Freistaat Bayern
Schulgasse 18
94315 Straubing

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Pflanzenschutzmittel zur Beikrautvernichtung stehen im Verdacht die Gesundheit des Menschen ne-gativ zu beeinflussen, da sie möglicherweise das Risiko für Krebserkrankungen erhöhen. Ein alterna-tives Verfahren zum Herbizideinsatz ist der Einsatz von Plastikmulchfolien, welche jedoch häufig aus fossilen Rohstoffen bestehen, nicht biologisch abbaubar sind und als umweltschädliches Mikroplastik in den Ackerböden zurückbleiben können. Ein neuer Lösungsansatz ist die Verwendung eines aus-schließlich aus biogenen Inhaltsstoffen bestehenden spritzbaren Mulchmaterials, dass sich nach einer Funktionszeit biologisch abbaut. Als physikalische Barriere soll es effizient den Aufwuchs von konkur-rierendem Beikraut hemmen. Eine bedienerfreundliche Applikation soll im Vergleich zu anderen Ver-fahren Zeit- und Arbeitsersparnis ermöglichen. Um auch wirtschaftlich für die Gemüseanbauer attrak-tiv zu sein, sollten die Kosten des neuen Verfahrens nicht über denen der konventionellen Verfahren liegen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas spritzbare Mulchmaterial basiert auf einer Zwei-Komponenten Rezeptur: Komponente A besteht aus Rapsöl, sowie Natriumalginat, Calciumsulfat und Cellulosefasern. Komponente B ist wasserba-siert und enthält Stärke, Glycerin, Natriumphosphat, Natriumbenzoat und Sorbitol. Die zwei Flüssig-phasen werden kurz vor Ausbringung vermengt und mit einem eigens entwickelten Applikationsgerät ausgebracht, wobei das Mulchmaterial unmittelbar auf der Erdoberfläche geliert. Durch die physikali-sche Barriere sollen Beikräuter in ihrer Keimung und im Wachstum gehemmt werden. Das Material baut sich im weiteren Verlauf biologisch ab, was von Faktoren wie Schichthöhe, Umgebungstempera-tur oder -feuchtigkeit abhängt. Das im Vorhaben „MuNaRo“ von Amazonen-Werke und Schmotzer Hacktechnik entwickelte Applikationsgerät soll unter den Aspekten der Praxistauglichkeit weiter opti-miert werden. Ansatzpunkte sind die Fördertechnik, der Flüssigkeitsdruck bei Applikation, die Düsen-auswahl und -ansteuerung, ein Tropf-Stopp, die Mischstrategie sowie die Bedienungsfreundlichkeit. Damit soll eine Applikation des Mulchmaterials in Streifen, bei der die Schichtdicke und Streifenbreite je nach Bedarf eingestellt werden kann, gewährleistet werden. Zusammen mit der Landesanstalt für Wein- und Gartenbau soll das Verfahren in Feldversuchen über zwei Jahre evaluiert werden. Die ran-domisierte Anordnung der unterschiedlichen Versuchsvarianten erfolgt als Streifenanlage. Getestet werden im Anbau typische Folienkulturen wie Zucchini, Kürbis, Melone und Einlegegurke sowie als Reihenkultur Zuckermais. Bonitiert wird die Beikrautunterdrückung, Kulturpflanzenverträglichkeit, wie Ertrag, sowie Umweltwirkungen, wie Abbaubarkeit und Effekte auf den Bodenwasserhaushalt. Zur Senkung der Verfahrenskosten wird die Rezeptur des Mulchmaterials im Labor weiter optimiert und geprüft.


Ergebnisse und Diskussion

Bisher konnte eine effektive Beikrautunterdrückung des Mulchmaterials beobachtet werden. Dieser Effekt nimmt mit steigender Schichtdicke zu. Der Erfolg hängt von vielen Einflussfaktoren wie z. B. Bodenart, Bodenfeuchte, Bodenvorbereitung, Beikrautdruck sowie Präzision der Applikation ab. Auch der Applikationszeitpunkt ist entscheidend. Die Applikation nach der Aussaat ist erstrebenswert, da eine direkte Aussaat in das Mulchmaterial Schäden verursachen kann und die physikalische Barrierewirkung damit gefährdet. Sollte der Applikationszeitpunkt nach der Aussaat erfolgen, zeichnete sich bisher ab, dass die Kulturetablierung in den dünneren Mulchschichten erheblich besser gelingt. Eine einmalige Applikation erwies sich in den Versuchen als ausreichend.
Die untersuchten Folienkulturen Zucchini, Melone und Gurke zeigten bisher keine Interaktionen mit dem Mulchmaterial im Hinblick auf den Ernteertrag. Bei den Kulturen Kürbis und Zuckermais konnte dagegen ein signifikant schlechterer Ernteertrag in den MuNaRo-Varianten beobachtet werden, was aber nicht eindeutig auf eine Interaktion zwischen Kulturpflanze und Mulchmaterial zurückgeführt werden konnte. Neben der schlechteren Keimung und dem damit verzögerten Aufwachsen könnte sich auch eine zu starke Bewässerung in den Parzellen negativ ausgewirkt haben.
Neben den Wechselwirkungen zwischen den Kulturpflanzen und dem Mulchmaterial, wurde eine positive Wirkung des Mulchmaterials auf den Bodenwasserhaushalt beobachtet. Die gesteigerte Bodenfeuchte im Vergleich zu den anderen Varianten deutet auf einen verdunstungsschützenden Effekt des Materials hin. Damit bleibt das Wasser länger im Boden und steht der Pflanze zur Verfügung. Dies könnte auch positiv das Regenwurmvorkommen unter den Mulchschichten beeinflusst haben. Gleichzeitig ist der Verdunstungsschutz auch eine Herausforderung, da verschiedene Kulturpflanzen, wie beispielsweise die Einlegegurke, empfindlich auf eine gesteigerte Bodenfeuchte reagieren können: die Gurkensamen waren dadurch erheblich in der Keimung beeinträchtigt. Für die Optimierung des im Projekt „MuNaRo“ entwickelten Applikationsgeräts wurden verschiedene Umbaumaßnahmen durchgeführt, wie beispielsweise der Umbau zu einem reinen Heckanbaugerät, oder die Vereinfachung der Leitungsführung. Außerdem wurde der Antrieb des Applikationsgeräts, der bisher über die Zapfwelle erfolgte, auf einen rein hydraulischen Antrieb umgestellt. Das optimierte Gerät soll eine präzisere Applikation des Mulchmaterials ermöglichen und soll im Feldversuch demonstriert werden.
Im Zuge der Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wurde auch an neuen Mulchmaterial-Rezepturen geforscht. Unter anderem war hierbei die Reduzierung von preistreibenden Inhaltsstoffen, wie beispielsweise Rapsöl, im Fokus. Für die Entwicklung einer ölfreien Rezeptur zeigte die Verwendung des Geliermittels Natriumalginat in Kombination mit ?-Carrageen erste gute Ergebnisse. Zur Reduktion der Aufwandsmenge bei gleichbleibender Schichtdicke könnte auch das Aufschäumen des Materials eine Möglichkeit der Kostenreduktion bieten. Erste Rezepturen wurden entwickelt und geprüft.





Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Veröffentlichungen:
Kirchinger, M. et al. (2024): Umweltfreundliches Mulchmaterial im Park von Schloss Bellevue ausge-stellt. Schule und Beratung, Ausgabe 7-8/2024, S. 18-20
Vorträge:
04.07.2023: Öko-Gemüsebautag 2023, Institut für Erwerbs- und Freizeitgartenbau der LWG, Bamberg
17.10.2023: online Vortrag zum InnoBoard der schweizerischen Zentralstelle für Gemüsebau und Spezialkulturen
28.11.2023: Vortrag anlässlich 50 Jahre Forschung Nachwachsende Rohstoffe, TFZ, Straubing
04.12.2023: Vortrag zur Sitzung des Beirates Freilandgemüse, Denkendorf
08.-10.01.2024: online Vortrag im Rahmen des Weiterbildungsseminars für Arbeitnehmer im Gemü-sebau des Landwirtschaftlichen Zentrums Liebegg, Schweiz
08.04.2024: Vortrag zum IEF-Projekttag an der LWG, Bamberg
04.-05.06.2024: Ausstellungsstand, Woche der Umwelt, Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Berlin




Fazit

Das neu entwickelte Verfahren zur Beikrautunterdrückung mit einen spritzbaren Mulchmaterial aus Nachwachsenden Rohstoffen zeigt im Gemüsebau zum gegenwärtigen Entwicklungsstand grundsätz-lich eine gute Wirkung gegenüber Beikräutern bei gleichzeitig wenig bedenklichen weiteren Umwelt-wirkungen.
Für eine Überführung in die Praxis ist aber eine Reduzierung der Aufwandsmenge oder eine kosten-günstigere Rezeptur und die damit verbundene Senkung der Kosten erforderlich, um die Wirtschaft-lichkeit des Verfahrens zu steigern.