Einsatz von Robotern zur effizienteren Unkrautregulierung

• Forschungsstelle: BLW
• Projektnummer: 17.35

Schlüsselwörter (Deutsch)

Precision Farming, Unkrautregulierung, Roboter, Herbizidreduktion, Reduktion Handarbeit im Biolandbau

Schlüsselwörter (Englisch)

Precision farming, weed control, robots, herbicide reduction, manual labor reduction in organic farming

Schlüsselwörter (Französisch)

Agriculture de précision, lutte contre les mauvaises herbes, robots, réduction des herbicides, réduction du travail manuel en agriculture biologique

Schlüsselwörter (Italienisch)

Agricoltura di precisione, controllo delle erbe infestanti, robot, riduzione degli erbicidi, riduzione del lavoro manuale in agricoltura biologica

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In der Schweiz werden jährlich rund 2200 Tonnen Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe verkauft (Agrarbericht 2016), davon entfallen circa 40% auf die Herbizide. Der Aktionsplan Pflanzenschutz des Bundes strebt eine deutliche Reduktion des Einsatzes an. Dies kann entweder durch einen vollständigen Ersatz der Pflanzenschutzmittel durch mechanische oder berührungsfreie Verfahren erreicht werden (Biolandbau) oder durch eine gezielte Applikation von Herbiziden auf die Unkräuter mittels Robotern.

Die hohe Anzahl Arbeitsstunden pro Hektar für das Handjäten ist ein wichtiger Faktor für die deutlich höheren Produktepreise im Biolandbau. Durch den Einsatz von Robotern bei der Unkrautregulierung könnte die Bioproduktion wirtschaftlicher werden. Dies würde die Hemmschwelle für die Umstellung auf den Biolandbau deutlich senken und den Biolandbau deutlich attraktiver machen. Für den Einsatz der Robotertechnik im Biolandbau braucht es Methoden ohne Herbizide zur Regulierung der Unkräuter. Im Rahmen dieses Projektes sollen neue Methoden identifiziert und verifiziert werden (wie Hitze, Strom, Sandstrahltechnik oder mechanische Werkzeuge), die mit Hilfe autonomer Roboter automatisierbar sind.

In der konventionellen Landwirtschaft könnten Roboter mit dem System „Spot spraying“ eine gezielte Applikation der Herbizide auf die Unkräuter ermöglichen, was eine deutliche Reduktion der besprühten Fläche und eine starke Reduktion der versprühten Herbizidmengen ermöglichen würde. Diese Roboter haben in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Für eine erfolgreiche Markteinführung muss jedoch ein effizienter Einsatz unter unterschiedlichsten Bedingungen und in verschiedenen Kulturen garantiert werden.

Kurzbeschreibung (Französisch)

Le recours à la robotique dans l’agriculture biologique implique l’utilisation de méthodes sans herbicides pour combattre les adventices. Le présent projet a pour but d’identifier et de vérifier de nouvelles méthodes (chaleur, électricité, jets de sable, outils mécaniques, etc.) qui peuvent être automatisées à l’aide d’un robot autonome. Dans l’agriculture conventionnelle, les robots pourraient permettre de réduire nettement les quantités d’herbicides appliqués grâce à une pulvérisation directe (spot spraying). Mais le lancement sur le marché suppose la garantie d’une utilisation efficiente dans les conditions les plus diverses et dans différentes cultures. C’est ce qui va être testé dans ce projet.

Projektziele (Deutsch)

Das Projekt wird in zwei Teilprojekte gegliedert:

1. Evaluation des Potentials von neuen Robotertechnologien zur Unkrautre-gulierung im Biolandbau

Zielsetzung: Physikalische Methoden zur einzelpflanzenspezifischen Unkrautregulierung innerhalb von Pflanzenreihen sind bezüglich ihrer Effizienz und ihres Einflusses auf die Umwelt evaluiert und weiterentwickelt. Die Eignung unterschiedlicher Methoden, für den Einsatz auf Robotern ist verifiziert und quantifiziert.

2. Integration des Roboters ecoRobotix in ein gesamtes Unkrautregulie-rungssystem zur Reduktion des Herbizidaufwandes 

2.1 Optimierung und Prüfung des Roboters in den Kulturen Zuckerüben, Zwie-beln und Raps und Integration in ein umfassendes Unkrautregulierungssystem zur Reduktion des Herbizidaufwandes

Zielsetzung: Zusammen mit ecoRobotix wird der Einsatz des Roboters in Zuckerrüben, Raps und Zwiebeln alleine und in Kombination mit modernen reihenabhängigen Hackgeräten geprüft und verbessert. Das Ziel ist die Reduktion der Herbizide durch die Integration des Roboters in ein gesamtes Unkrautregulierungssystem.

2.2 Potential und Hemmnisse neuer Techniken der Unkrautregulierung in der Praxis

Zielsetzung: Identifizierung der Faktoren, welche den Einsatz neuer Techniken zur Unkrautregulierung auf Betriebsebene beeinflussen. Über on-Farm-Versuche wird bei konventionellen Landwirten das Interesse an ressourcenschonenden Unkrautregulierungssystemen geweckt.

Abstract (Deutsch)

In den vier Projektjahren hat die Hacktechnik mit GPS/RTK Lenksystemen, Hackrobotern und auto-nomen Robotern grosse Fortschritte erzielt. Die verschiedenen Techniken wurden in den beiden Anbausystemen Bio und IP vor allem in den anspruchsvollen Zuckerrüben geprüft und miteinander verglichen. Das Querhacken und die Hackroboter konnten sich nicht bewähren. Als die vielversprechendsten Techniken für den Biozuckerrübenanbau haben sich der autonome Roboter Farmdroid FD20 und das Pflanzen von Rüben herausgestellt. Diese beiden Verfahren wurden weiterentwickelt und kommen bereits zur breiteren Anwendung in der Praxis. Eine interessante, aber energie- aufwändigere Alternative zu den rein mechanischen Verfahren des Farmdroids wäre auch das gezielte Abflammen oder der Einsatz von Heisswasser. Beide Verfahren zeigten bei kleinen Unkräutern mit bis zu 4 Blättern generell eine sehr gute Wirksamkeit. Für Gräser ist hingegen keine eindeutige Aussage möglich. Aus energetischer Sicht ist das Spot-Flaming (ohne Infrarot) wahrscheinlich vorteilhafter als die Heisswasserbehandlung. Diese Anwendung ist noch im Stadium Prototyp. Es müsste noch auf ein Trägerfahrzeug, wie beispielsweise den ARA Roboter der Firma Ecorobotix, aufgebaut werden.

Im IP Anbausystem könnte sich das neue entwickelte Modell ARA durchsetzen. Der Roboter war in der Lage bei gleicher Unkrautwirkung wie bei einer Flächenspritzung die Aufwandmenge an Herbizid um 84 % zu reduzieren. Die Bilderkennung wurde gegenüber dem ersten Modell stark verbessert. Eine weitere, erfolgreiche Anwendung fand in Raps statt.