Reifen, Zugkraft und Befahrbarkeit: zusätzliche Wege zur Beurteilung der Bodengefährdung

• Forschungsstelle: ART
• Projektnummer: 08.34.04.05
• Projekttitel Englisch: Tyres, drawbar pull and trafficability: new ways to assess the vulnerability of the soil
• Kurztitel: Reifen, Zugkraft und Oberbodengefährdung

Schlüsselwörter (Englisch)

tyres, slip, soil damage, trafficability, on-line measurement, sensor, dynamic loading, risks of severe compaction, mapping soil properties.

Kurzbeschreibung (Deutsch)

TP1: Zugkraftübertragung, Reifenadhäsion und Bodenschutz. Der Reifen ist das Bindeglied zwischen Maschine und Boden. Die Arbeitseffizienz (Qualität, Schnelligkeit) hängt stark von den Reifen ab. Unter Zugkraft entsteht unterhalb der Räder Schlupf; am Hang besteht Rutsch- oder Kippgefahr, talseits wird der Boden stärker zusammengedruckt. Es werden immer wieder breitere Bereifungen mit tieferen Reifeninnendrücken empfohlen. Pauschale Empfehlungen sind nicht mehr „update“. Die Praxis fördert konkrete, nachvollziehbare und möglich präzise Informationen für die unterschiedlichsten Belastungs- und Bodensituationen. Hierbei sind zusätzlich die leicht zugänglichen periodisch aktualisierten Reifendaten der TASC Reifendatenbank für die Praxis unentbehrlich.

TP2: Kontinuierliche Beurteilung der Bodenstruktur während des Feldeinsatzes durch Messsensoren am Reifen und Daten aus dem ART TASC-Modell. In diesem Teilprojekt handelt es sich um Sensorik am Rad kombiniert mit dem PC-Tool TASC zur Erfassung von Bodendeformationen bzw. zur Vorhersage der Bodenverdichtungsgefährdung. Die Erfassung der Bodenverdichtungsgefährdung während des Befahrens wird Schritt nach Schritt überprüft (akustisches Signal, Monitor...). Mit laufend steigender Elektronik am Bord, wird die Integration eines Moduls „Maschinenlast und Bodenverdichtungsgefährdung beim Befahren“ bald keine Ausnahme mehr sein. Die Studie soll dazu beitragen, dass der Maschinenfahrer am Bordcomputer laufend Informationen über die Verdichtungsgefährdung seines Bodens beim Feldeinsatz bekommt.

Projektziele (Deutsch)

TP 1: Mit systematischen Felderhebungen vom Zugkraft, Schlupf in Abhängigkeit der Belastung und der Oberbodenbeschaffenheit werden folgende Ziele erreicht:

1. Informationen über die Oberbodengefährdung als Folge vom Schlupf je nach Belastung und Oberbodenverhältnissen stehen bereit.

2. Anhand von eigenen bzw. auswählbaren Eingangsdaten (von Reifen und Boden) kann der Landwirt selber verschiedenen Belastungsvarianten im Hinblick auf Schlupf und Oberboden­gefährdung leicht überprüfen. Ein zusätzliches Modul „Oberbodengefährdung“ beim TASC liegt vor.

3. Zusätzliche Angaben über Treibstoffverbrauch, Hangtauglichkeit liegen vor.

Kundennutzen: Zugkraft, Reifenwahl, Reifeninnendruck lassen sich leichter optimieren. Höhere Arbeitsleistung, weniger Treibstoffverbrauch ebenfalls möglich. Der Landwirt kann seinen Feldeinsatz im Hinblick auf die Strukturgefährdung im Ober- (besonders wichtig bei pflugloser Bodenbearbeitung) bzw. Unterboden gezielter überprüfen und planen (mit eigenem Dateneintrag). Der Boden wird besser wahrgenommen und effektiver geschützt.

TP 2: In Form einer Kooperation werden Ressourcen aus zwei Institutionen (Radsensorik /Cémagref und PC Tool TASC /ART Tänikon) zusammengefügt und folgende Ziele erreicht:

2.1. Erweiterte Applikation des TASC Tools V2.0 bzw. V3.0 - Bodenkarte der Verdichtungsgefährdung im Parzellenmaßstab (GPS-unterstützte Daten) kann gezeigt werden.

2.2. Relevante Parameter zur Vorhersage der Bodenverdichtung werden möglichst direkt am Rad dauernd erfasst. Eindringende Messgeräte im Boden sollten möglichst vermieden werden.

2.3. Langfristig: Am Bordcomputer hat der Maschinenfahrer laufend Informationen über die Verdichtungsgefährdung seines Bodens.

Kundennutzen: Bessere Ausnützung des Maschinenpotentials ohne den Boden übermäßig zu beanspruchen (permanente Überprüfung der Gefährdung bei Feldeinsätzen) – Attraktive Entscheidungshilfe für Maschinenfirmen / Lohnunternehmer.

Grundlageprojekt für Biolandbau: Physikalischer Bodenschutz betrifft jeden der den Boden bewirtschaftet. Unzählige Landwirte und insbesondere die biologischen Produzenten legen einen besonderen Wert auf die Erhaltung der Bodenstruktur durch eine angemessene Boden­bewirtschaftung.

Neue Kenntnisse/Literatur (Deutsch)

TP 1 - Zugkraftübertragung, Reifenadhäsion und Bodenschutz.

Literatur

Diserens E., 2005. TASC Tyres/Tracks and Soil Compaction – A practical tool to prevent soil compaction damage. TASC V1.0(E/D/F) – MS Excel 2000 CD Rom – Handbuch, 70 S.

Diserens E., Spiess E., Steinmann G., 2005. TASC – ein PC-Anwendung zur Vorbeugung von Schadverdichtungen. Agarforschung 12(1):22-27.

Döll H., Schneider T., 2002. Schlupf kann viel Geld kosten. Landwirtschaft ohne Pflug 1/2002, 10-14.

Eichhorn H., 1985. Landtechnik. 6 Aufl. Ulmer Verlag. 600 S.

Greacen E., Sands R., 1980. Compaction of forest soils. A review. Australian Journal of Soil Research 18(2) 163-189

Hittenbeck J., 2006. Tractive Forces, Slip and Slopes. International Soil Tillage Research Organisation 17^th Triennial Conference – Kiel, Germany, August 28th – September 3rd, 16-26

Horn R., 2002. Soil Mechanical Properties and Processes in Structured Unsaturated Soils under Various Landuse and Mangement Systems in: Sustainable Land Management-Environmental Protection A Soil Physical Approach. M. Pagliai, R. Jones Editors, Advances in Geoecology 35, 305-318.

Lüscher P., Thees O., Frutig F., Sciacca S., 2005. Physikalischer Bodenschutz im Wald als Teil der Arbeitsqualität. Bodenkundliche Gesellschaft der Schweiz, Jahrestagung vom 17. und 18. März , Zürich, Bulletin BGS 28, 11-14

Rademacher J., 2000. Beurteilung von Bodenschonung und Zugkraft moderner Traktor-Bereifung. 55 Landtechnik 5/2000. 376.

Radics J., Jori I. J., 2006. Precision Tillage by I-Machines. International Soil Tillage Research Organisation 17th Triennial Conference, Kiel, Germany. 828-831

Rempfer M., 1998. Grundlagen der automatischen Reifenluftdruckverstellung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen. Agrartechnsche Forschung 4, H.1, 46-55

Sommer C., Walter K., Lebert M., Jaklinski L., Jasinski B., 2001. Effiziente und bodenschonende Triekraftübertragung vo Reifen zum Boden. 56 Landtechnik 5/2001. 316-317.

Van den Akker J. J. H., 2004. SOCOMO: a soil compaction model to calculate soil stresses and the subsoil carrying capacity. Soil & Tillage Research 79, 113-127.

Vechinski C.R., Johnson C.E., Raper R.L., 1998. Evaluation of an Empirical Traction Equation for Forestry Tires. Journal of Terramechanics 35, 55-67

Weissbach M., Lüthe G., 2006. Zugkraftübertragung und Bodenschonung – ein Widerspruch? ÖKL, Österreichisches Kuratorium für Landtechnik und Landentwicklung. Kolloquium 23.11.2006 Wien.

Projektspezifische Kosten (Deutsch)

Externe Feldversuche, Traktorfahrer: CHF 2'916.- (108 St. je 27.-)

Aus der Messtechnik (Radar, Druckmesssensoren, PC,: CHF 10'000.-

Saläraufwand Doktorand (4 Jahre): CHF 151'800.- (Drittfinanzierung)

Spesen, Tagungen für Doktorand: CHF 6'870.- (Drittfinanzierung)

Saläraufwand wissenschaft. Begleitung Uni Bern: CHF 55'000.- (Drittfinanzierung)