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
Im Gemüsebau ist ein effektives Beikrautmanagement unerlässlich, da Kulturpflanzen mit Beikräutern um Nährstoffe und Wasser konkurrieren und Beikräuter die Entwicklung der Kulturpflanzen beeinträchtigen können. Herbizide sind im konventionellen Anbau weit verbreitet, stehen jedoch zunehmend unter gesellschaftlicher Kritik und regulatorischem Druck. Mechanische und physikalische Alternativen, wie Hacken und die Verwendung von Mulchfolien, sind zeit- und kostenintensiv und verursachen zum Teil Plastikmüll. Als umweltfreundliche Alternative wurde im Rahmen der Projekte MuNaRo und ABOW ein spritzbares, biologisch abbaubares Mulchmaterial "LiquiMulch" auf Basis nachwachsender Rohstoffe entwickelt. Das Verfahren beruht auf einer Zwei-Komponenten-Mischung, die nach der Applikation auf dem Feld eine physikalische Barriere gegen Beikräuter bildet. Ziel des Vorhabens ist die Optimierung des neuartigen Mulchverfahrens für den Freilandgemüsebau mit besonderem Fokus auf die Praxistauglichkeit des Verfahrens sowie der Entwicklung eines einfach und sicher bedienbaren Applikationsgeräts.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden
Das spritzbare Mulchmaterial basiert auf einer Zwei-Komponenten Rezeptur: Komponente A besteht aus Rapsöl, sowie Natriumalginat, Calciumsulfat und Cellulosefasern. Komponente B ist wasserbasiert und enthält Stärke, Glycerin, Natriumphosphat, Natriumbenzoat und Sorbitol. Die zwei Flüssigphasen werden kurz vor Ausbringung vermengt und mit einem eigens entwickelten Applikationsgerät ausgebracht, wobei das Mulchmaterial unmittelbar auf der Erdoberfläche geliert. Durch die physikalische 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, Umgebungstemperatur oder -feuchtigkeit abhängt. Das im Vorhaben „MuNaRo“ von Amazonen-Werke und Schmotzer Hacktechnik entwickelte Applikationsgerät soll unter den Aspekten der Praxistauglichkeit weiter optimiert werden. Ansatzpunkte sind die Fördertechnik, der Flüssigkeitsdruck bei Applikation, die Düsenauswahl 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 randomisierte Anordnung der unterschiedlichen Versuchsvarianten erfolgt als Streifenanlage. Getestet werden im Anbau typische Folienkulturen wie Zucchini, Kürbis, Melone und Einlegegurke. Dokumentiert werden die Beikrautunterdrückung, Kulturpflanzenverträglichkeit, 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
In Feldversuchen konnte die beikrautunterdrückende Wirkung des Mulchmaterials für Kulturen wie Zuckermais, Kürbis, Zucchini und Einlegegurke bestätigt werden. Die Effektivität hängt jedoch von Faktoren wie Bodenart, Bodenfeuchte, Beikrautdruck und Applikationspräzision ab. Eine Mulchschichtdicke von 3 mm bis 5 mm erwies sich als effizient. Eine Aussaat mit herkömmlicher Sätechnik nach der Applikation des Mulchmaterials ist praktikabel. Die Entwicklung der Kulturpflanzen verlief nach erfolgreicher Keimung unauffällig und die Ernteerträge wurden vom Mulchmaterial kaum beeinflusst. Bei Melonen kann hingegen keine Empfehlungen für den Einsatz des Verfahrens gegeben werden. Umweltuntersuchungen zeigen, dass das Mulchmaterial aerob abbaubar und keine Akkumulation im Boden zu erwarten ist. Ein Einfluss auf die Stickstoffmineralisierung wurde festgestellt, was bei Bedarf eine Anpassung der Düngung erforderlich macht. Messungen der Bodenfeuchte belegen eine verdunstungshemmende Wirkung des Mulchmaterials. Damit kann die Bodenfeuchte reguliert werden. Eine angepasste Bewässerungssteuerung ist entscheidend für den Erfolg des Verfahrens. Negative Auswirkungen auf Wildtiere, Insekten oder dem Vorkommen von Regenwürmern im Boden wurden nicht beobachtet. Unter Wirtschaftlichkeitsaspekten betrachtet, ist das Mulchverfahren, insbesondere aufgrund der Materialkosten, derzeit meist nicht konkurrenzfähig gegenüber der Verwendung von Herbiziden oder Mulchfolien. Durch Rezepturoptimierung, wie dem Ersatz teurer Inhaltsstoffe und der Reduktion der Materialmenge, beispielsweise durch Aufschäumen, könnten die Kosten gesenkt werden. Die neu entwickelten ölfreien Rezepturen und die Reduzierung des Materialaufwands stellen vielversprechende Ansätze dar. Auch die Treibhausgasemissionen würden durch wasserbasiertes Material erheblich reduziert werden. Eine abschließende Bewertung der Praxistauglichkeit und Umweltwirkungen dieser neuentwickelten Rezepturen ist allerdings erst nach weiteren Feldversuchen möglich. Die bisherigen Ergebnisse zeigen jedoch, dass die aufgezeigten Ansätze zukunftsweisend und vielversprechend sind
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Vorträge und öffentlichkeitswirksame Präsentationen des Mulchverfahrens im Sinne des Wissenstransfers:
04.07.2023 Öko-Gemüsebautag 2023 in Bamberg Instituts für Erwerbs- und Freizeitgartenbau der LWG
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 in Straubing
04.12.2023 Vortrag zur Sitzung des Beirates Freilandgemüse in Denkendorf
08.-10.01.2024 Online Vortrag im Rahmen des Weiterbildungsseminar für Arbeitnehmer im Gemüsebau des Landwirtschaftlichen Zentrums Liebegg
08.04.2024 Vortrag zum IEF-Projekttag an der LWG in Bamberg
04.-05.06.2024 Woche der Umwelt in Berlin, Deutsche Bundesstiftung Umwelt
02.07.2024 Öko-Gemüsebautag 2024 in Bamberg Instituts für Erwerbs- und Freizeitgartenbau der LWG
19.11.2024 Vortrag zum Profi-Tag Gemüsebau am in Hannover Ahlem, LKW Niedersachsen
27.11.2024 Vortrag anl. Grünberger Gemüsebautage – Pflanzenschutz Spezial, Bundesfachgruppe Gemüsebau
03.-04.12.2024 Posterpräsentation „Detox auf dem Acker“ - Abschlussveranstaltung zur Förderinitiative zur Vermeidung und Verminderung von Pestiziden in der Umwelt, Deutsche Bundesstiftung Umwelt
19.01.2025 Vortrag anl. der Pflanzenbautage zu aktuellen Themen, Landwirtschaftskammer Burgenland, in St. Andrä am Zicksee, Österreich
25.03.2025 Vortrag zum IEF-Projekttag an der LWG in Bamberg
12.-14.05.2025 Vortrag zur Tagung für Bedienstete der Justizvollzugsakademie – Gärtner in Straubing
01.07.2025 Öko-Gemüsebautag 2025 in Bamberg Instituts für Erwerbs- und Freizeitgartenbau der LWG
16.09.2025 Vortrag und Show-Applikation zum 48. Hohenheimer Gemüsebautag, SFG Stuttgart Hohenheim
12.01.2026 Vortrag anl. Bayerischer Industriegemüsetag 2026 in Aiterhofen
in Vorbereitung:
09.02.2026 Vortrag anl. Gartenbautagung der Landwirtschaftskammer Hamburg
Fazit
Das neu entwickelte Verfahren zur Beikrautunterdrückung mit einen spritzbaren Mulchmaterial aus Nachwachsenden Rohstoffen stellt eine größtenteils praxistaugliche Alternative zur Beikrautregulierung im Freilandgemüsebau dar. LiquiMulch zeigt eine gute Wirkung gegenüber Beikräutern bei gleichzeitig wenig bedenklichen weiteren Umweltwirkungen. Für eine bessere Wirtschaftlichkeit sollte die Entwicklung einer ölfreien Rezeptur weiterverfolgt werden.