Schlüsselwörter
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Pflanzenschutzmittel, Landwirtschaft, Robotik, Gemüsebau, Spotspraying
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Kurzbeschreibung
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Ein Ziel des Nationalen Aktionsplans Pflanzenschutzmittel (NAP) ist es, die Aufwandmenge durch blattflächenangepasste Dosierung zu reduzieren (NAP 6.1.1.2). Für den Gemüsebau mit seinen zahlreichen Kulturen und kurzer Kulturdauer ist das eine grosse Herausforderung. Im vom BLW (AgriQnet) mitfinanzierten Vorprojekt «Ressourcenschonender, nachhaltiger Pflanzenschutz im Gemüsebau durch kameragesteuerte Pflanzenschutzroboter» wurde ein Pflanzenschutzroboter-Prototyp basierend auf einem bestehenden Hackroboter entwickelt. Über Bilderfassung und -verarbeitung lokalisiert und analysiert das entwickelte Gerät die Kulturpflanzen und Reihen, so dass seine über den Kulturpflanzen angeordneten Düsen diese zielgerichtet mit Fungiziden und Insektiziden behandeln konnten (Spotspraying). Der proof of concept wurde erbracht und mehr als 50% der Pflanzenschutzmittel (PSM) eingespart. Allerdings erwies sich die Kombination von Hacken und Spritzen als störungsanfällig, anspruchsvoll im Handling und wenig wirtschaftlich aufgrund der langsamen Fahrgeschwindig-keit für das Hacken. Im vorliegenden Projekt soll nun ein Prototyp gebaut werden, der nur noch für Spotspraying konzipiert ist. Er wird dadurch leichter, einfacher zu handhaben und ermöglicht eine höhere Fahrgeschwindigkeit. Das Gerät kann so rationell und wirtschaftlich eingesetzt werden. Gleichzeitig sollen die negativen Auswirkungen auf die Umwelt dank zusätzlicher Verbesserungen weiter minimiert werden. Einsatz und Wirkung des Gerätes sollen in einfachen agronomischen Versuchen getestet werden. Ein Folgeprojekt mit der Durchführung von Driftstudien ist als Forschungsprojekt des BLW (Bundesamt für Landwirtschaft) geplant. Entwickelt wird der Prototyp von einem Team bestehend aus Vertretern des Gemüseanbaus, Agroscope und der Möri AG Kartoffel- und Gemüsebautechnik als Geräteherstellerin. Ziel ist die Aufnahme von Spotspraying in die «Weisungen betreffend die Massnahmen zur Reduktion der Risiken bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln» des BLW.
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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- Der Prototyp mit Voraussetzungen für die Fronttank-Technologie und geeigneten Düsensätzen ist einsatzbereit. Düsentechnik (Grösse, Stellung) und PWM-Ventile (pulse width modulation) sind in Testung / Kalibration. Der Grundsatzentscheid, ob technische Massnahmen das Umwelt-Risiko weiter vermindern können, ist gefällt (Ansätze sind z.B. Gerät unter Haube; Unterdrucktechnologie, Aktivkohlefilter auf der Ablaufseite). Meilenstein 1
- Anhand von Testfahrten mit Wasser in verschiedenen Kulturen sind PSM-Einsparpotential und Wirtschaftlichkeit abgeschätzt. Das PSM-Dosierschema aus dem Vorprojekt wurde angepasst. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde der Prototyp optimiert (z.B. Anpassungen in der Konstruktion/Steuerung/Software, Einstellungen der eingesetzten Düsen). 1-2 Versuche mit PSM zeigen die Wirksamkeit und die effektiv eingesparte Menge an Pflanzenschutzmittel im Vergleich zum Standard auf. Meilenstein 2
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Projektziele
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Ein neu gebauter Prototyp mit Fronttank-Technologie und einer Arbeitsbreite von 1.5 m, der isobus-fähig sein wird und eine Arbeitsgeschwindigkeit bis 8 km/h erlaubt, ist in der Praxis getestet. Er weist in ausgewählten Kulturen mit mindestens 50% geringeren Mengen an Pflanzenschutzmitteln die gleiche Wirkung auf wie die gängige Feldbalkentechnologie. Neue driftmindernde Massnahmen können installiert oder nachgerüstet werden.
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Beschreibung der Resultate
(Deutsch)
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Der nur noch für Spotspraying konzipierte Prototyp II wurde von Steketee gebaut und in der Schweiz in Betrieb genommen. Testfahrten zur Bestimmung des Einsparpotenzials erfolgten in Salat, Knollensellerie und Chinakohl. In Salat mit einem mittleren Pflanzendurchmesser von 11 cm, konnte ein Pflanzenschutzmittel-Einsparpotenzial von 87 % bestimmt werden. Bei Knollensellerie (Ø 24 cm) 78 % und bei Chinakohl (Ø 21 cm) 58 %. Das Einsparpotenzial hängt von der Pflanzdichte, der Pflanzengrösse, der Uniformität des Bestands und den Geräteeinstellungen ab. Der Prototyp wurde mit Geschwindigkeiten von 3 bis 6 km/h im Feld erfolgreich getestet. Mit diesen höheren Fahrgeschwindigkeiten konnte im Vergleich zum Vorgängergerät die Wirtschaftlichkeit verbessert werden. Anhand einer Teilkostenrechnung für die Produktion von 1 ha Salat konnte gezeigt werden, dass der Prototyp II pro Behandlung zwischen 111 und 334 Fr./ha teurer ist als der Standard, bei dem alle Applikationen flächig mit der Feldspritze erfolgen. Diese Berechnung geht von einer Auslastung von 50 ha pro Jahr für den Prototyp II und die Feldspritze aus und hängt von der realisierten Geschwindigkeit und dem Kulturstadium ab. Mit der Strategie «Prototyp II» konnten in diesem Fallbeispiel 53 % an Insektizide und Fungizide eingespart werden. Die Unkrautkontrolle muss separat erfolgen. Zu beachten ist auch, dass das Gerät die Feldspritze nicht ersetzt. Diese kommt zum Einsatz, wenn flächig behandelt werden muss beispielsweise bei späten Behandlungen, wenn die Kultur den Boden nahezu vollständig bedeckt oder wenn aufgrund der Witterung eine hohe Schlagkraft bei Pflanzenschutzmassnahmen erforderlich ist. Da es sich um ein Gerät im Prototyp-Status handelt, mussten viele Annahmen getroffen werden, die wiederum die Ergebnisse der Teilkostenrechnung beeinflussten. Vor einer Markteinführung wären weitere Untersuchungen notwendig.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Mit Spotspraying können in Reihenkulturen in der ersten Kulturhälfte in Gemüsekulturen bedeutende Mengen an Insektiziden und Fungiziden eingespart werden. An der ÖGA 2022, der Fachmesse der Grünen Branche, erhielt das Gerät einen Neuheiten Award. Der Spotspraying-Ansatz stösst immer mehr auf Interesse. Das Projekt konnte an verschiedenen Praxisveranstaltungen sowie an der 7. Tagung zum Aktionsplan Pflanzenschutzmittel vorgestellt werden und Anfragen für Artikel und weitere Vorträge gingen ein.
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Weiteres Vorgehen
(Deutsch)
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Im Rahmen des Folgeprojekts «Nachhaltiger Gemüsebau - Bestimmung der Pflanzenschutzmittel-Einträge in die Umwelt mit Spotspraying» wird untersucht, wie stark die Einträge von Pflanzenschutzmitteln in die Umwelt dank Spotspraying reduziert werden können. Diese Reduktion geht über die mengenmässige Einsparung hinaus, da sich Spotspraying von der Standardtechnik unterscheidet, so sind die Düsen näher an der Kultur und die Applikation erfolgt unter Abschirmung. Der Prototyp II dient als exemplarisches Spotspraying-Gerät für das Folgeprojekt. Vorgesehen sind Driftversuche mit dem Prototyp II und anderen Spotspraying-Geräten. Ausserdem wird ein umfassender Kulturparameter-Datensatz für verschiedene Gemüsekulturen erhoben. Anhand von diesem kann die Reduktion der potenziellen Abschwemmung berechnet werden. Von verlustarmen Technologien profitiert nicht nur die Umwelt, sondern es können auch die Risiken in anderen Bereichen reduziert werden wie für Menschen und Tierwelt.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Im Rahmen des Projekts wurden folgende Artikel, Konferenz- und Tagungsbeiträge veröffentlicht:
- Keller M., Haberey P., Witsoe J., Hodel D., Total R., 2023. Auf den Punkt genau. Gemüse 12, 2023, 15-17.
- Vortrag am Rheinischen Gemüsebautag, 26. Januar 2023.
- Vortrag am Westfälisch-Lippischen Gemüsebautag, 7. Februar 2023.
- Vortrag am Forum Forschung Gemüse 2022.
- Vortrag an der Herbstbesprechung 2022 (Treffen aller in der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln involvierten Stellen).
- Vortrag an der 7. Tagung zum Aktionsplan Pflanzenschutzmittel.
- Prämierte Neuheiten an der ÖGA 2022. YouTube. ab 2:46. <https://www.youtube.com/watch?v=JyomztlVkDs>
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