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Landmaschinen#

von H. Maurer

Einführung#

Um auch nur einen einigermaßen soliden Überblick über Landmaschinen zu geben würde man ein dickes Buch benötigen, vor allem wenn man (wie es oft und hier geschieht) zu den Landmaschinen die Geräte in Landwirtschat und Forstwirtschaft sowie Maschinen in der Tierhaltung inkludiert. Eine partielle Liste umfasst schon über 100 Einträge!

Traktor
Traktor. Foto: Pixabay.com
Es gibt vielleicht eine Maschine, die in einer ihrer vielen möglichen Ausprägungen in allen Bereichen eingesetzt wird: Der Traktor. Freilich denkt der Laie bei der Erwähnung „Traktor“ nur an ein „Standardmodell“, das stark, geländefähig und als kräftige Zugmaschine einsetzbar ist. Dass es hunderte Modelle für verschiedenste Aufgaben gibt, ist kaum bekannt, vielleicht gerade noch eine grobe Aufteilung in Transport-, Rasenmäh-, Obst-, Weinbau- und Forsttraktoren.

Essbare pflanzliche Produkte aus der Landwirtschaft. #

Abgesehen von passenden Klima- und Bodenverhältnissen ist eine Verbesserung der Wachstumsbedingen sinnvoll, die z.B. erreichbar sein mag, indem man Düngung verwendet (in „natürlicher“ Form durch Jauche, künstlich durch geeignete Nitratverbindungen); Verwendung von Mitteln (etwa Kalk) um sauren Boden zu bekämpfen; Einsatz von Pestiziden um schädliche Kleintiere zu bekämpfen oder um zu starkes Wachstum von Unkraut zu verhindern; Lockerung des Bodens, usw. (Dafür kommen fallweise traditionelle Maschinen wie Pflug oder Egge zum Einsatz, in Mitteleuropa wegen modernerer Pflanzungsmethoden von abnehmender Bedeutung); in manchen Gegenden sind Bewässerungsanlagen sinnvoll, so dass Maschinen mit moderner Hydraulik (genau wie sie bei der Flüssigdüngung oder Pestizidmittelverteilung) notwendig sind; bei der Aussaat ist die Wahl des Saatguts entscheidend, wobei ein Krieg tobt zwischen den Befürwortern von gezüchteten Sorten und solchen, die man durch genetische Änderungen schneller als durch Zucht[1] entwickelt hat. Auch zur Aussaat bzw. zum Setzen von Pflänzchen gibt es diverse Maschinen, etwa den später diskutierten Gurkenflieger.

Die in diesem Bereich eingesetzten Maschinen hängen natürlich stark von ihrem Einsatzzweck ab.

Feldanbau#

Hier geht es z.B. um den Anbau von Getreide, von Kartoffeln, von großflächiger Gemüsezucht, von Ölpflanzen (Raps, Sonnenblumen), von Hülsenfrüchten (Linsen, Erbsen, Bohnen,…) aber auch Pflanzen wie Mais, das weniger als Nahrung für Menschen dient sondern eher als Futtermittel. Auch die Einordnung anderer Pflanzen ist nicht einfach: Kürbis wird in Österreich (Steiermark) in erster Linie zur Gewinnung von Kürbiskernöl verwendet, andere Sorten aber auch als Gemüse. Eine Besprechung aller Pflanzenarten würde hier den Rahmen sprengen: Allein bei den Linsen (die in Europa nur mehr wenig angebaut werden) gibt es über 50 Sorten, die z.B. in Indien eine große Bedeutung für die Ernährung haben. Ähnliches gilt für die vielen Varianten essbarer Erbsen und Bohnen, wobei die Sojabohne eine besondere Erwähnung verdient: Die Sojabohne wird auf ca. sechs Prozent der globalen landwirtschaftlichen Nutzfläche angebaut und ist die weltweit wichtigste Ölpflanze. Der Anbau der Sojabohne wuchs in den letzten 50 Jahren um einen Faktor von fast 20! Sojabohnen enthalten etwa 20 Prozent Öl und 37 Prozent hochwertiges Eiweiß. Als menschliche Nahrungsmittel werden nur wenige Prozent verwendet, aber ca. 80% als Tierfutter. Das verbleibende Sojaöl wird vor allem als Lebensmittel, aber z. B. auch für die Produktion von Biodiesel verwendet. Die Sojabohne ist nach Weizen und Mais die meistverwendete Nutzpflanze.

Im Zusammenhang mit Maschinen sind vor allem Saat und Erntemaschinen für Getreide besonders weit gediehen. Moderne Landwirtschaft verwendet nicht nur Mähdrescher, deren Traktoren mit GPS so gesteuert werden können, dass ein Feld genau abgeerntet wird, sondern es gibt auch bereits autonom arbeitenden Mähdrescher, die einmal gestartet ohne menschliche Intervention ein gesamtes beliebig großes Feld abernten, das Getreide also mähen, dreschen und das verbleibend Stroh bündeln. Siehe dazu auch den Beitrag Automation in der Landwirtschaft, aus dem auch das nachstehende Bild einer vollautonomen Zugmaschine entnommen ist.

CNH Traktor
Autonomer Traktor der Firma CNH, Quelle: Fa. CNH

Eine weniger bekannte Landmaschine ist der „Gurkenflieger“: Er besteht aus einem Traktor, Lastwagen oder Anhänger, an dem links und rechts zwei bis zu 15 Meter lange, tragflächenartige Plattformen aufgehängt sind, die etwa 30 Zentimeter über dem Boden schweben. Auf den Tragflächen liegen bäuchlings bis zu 30 Arbeiter, die z.B. Gurken per Hand pflücken und auf ein Förderband legen, das sie dann in einen Sammelbehälter transportiert. Der Gurkenflieger bewegt sich etwa einen Meter pro Minute, damit genügend Zeit zum Pflücken der reifen Früchte bleibt. Der Gurkenflieger wird auch für andere Ernte- und für Pflanzarbeiten verwendet.

Die Automatisierung der Kartoffelernte ist weit fortgeschritten. Das erste Modell eines Kartoffelroders wurde schon 1862 von den Briten Hanson und Coleman entwickelt. Diese „Kartoffelhexe“ war ein Schleuderroder, der die Kartoffeln aus der Erde durcheine drehende Vorrichtung aus der Erde herauswirft, wo man sie nur noch einsammeln musste. Heute werden aber Siebroder eingesetzt, die die Erde mitsamt Kartoffeln auf ein Sieb transportieren, wo die Erde durch eine Schüttelbewegung durch das Sieb fällt, aber die Kartoffel am Sie liegen bleiben. Moderne „Vollerntemaschinen“ sortieren und reinigen dann auch die Kartoffeln.

Weinbau#

Weinrebe
Weinbau. Foto: pixaby
Es gibt eine Fülle von Maschinen um auf den Reben optimale und qualitativ hochwertige Trauben zu erhalten. Die sogenannte „Reberziehung“ enthält ein großes Spektrum vom Maßnahmen (Düngung, Schnitt, Wachstum an Holz oder anderen Gerüsten, Maßnahmen gegen Rebkrankheiten, usw.) die je nach Reben- und Erziehungsart verschiedene Maschinen zulassen. Die Weinlese- die Ernte der Trauben- wird noch immer weitgehend manuell durchgeführt, doch sind erste Erntemaschinen im Einsatz, die zurzeit allerdings noch eine manuelle Nachlese benötigen, aber den Arbeitsumfang bereits stark verringern. Nach der Pressphase, in der Traubensaft entsteht, beginnt das eigentliche Keltern, die Vergärung zu Wein in mehreren Stufen und Maschinen, bis zu Filterung und Abfüllung in entsprechenden Anlagen.

Obst- und Beerenanbau#

Obst-und Beerenplantagen verwenden Sorten bzw. Schnittverfahren, um die Ernte möglichst zur vereinfachen. Eine befriedigende Automatisierung des Erntevorgangs ist bisher nur bei einigen Sorten möglich. Für Fallobst gibt es Obstsammelfahrzeuge, die Olivenernte ist bei gut angelegten Olivenhainen möglich, manche Beeren können sehr unorthodox geerntet werden. Beispielsweise züchtet man in einigen Gegenden Kanadas eine spezielle Heidelbeersorte, bei der sich die reifen Beeren leicht von der Pflanze trennen. Man pflanzt sie in größeren Flächen umgeben von einem kleinen Wall, also in einem großen, flachen Becken. Bei Reife wird das Becken geflutet: Die Beeren lösen sich von den Sträuchern und schwimmen an der Oberfläche, wo man sie absaugt. Interessant ist, dass sowohl im Wein-, Obst- und Beerenbau zunehmend Drohnen eingesetzt werden um Vögel oder Insekten (Wespen) von reifen Früchten fern zu halten. Der gute Klapotetz wird also vielleicht bald von Drohnen ersetzt sein. Wann erfolgt nun eigentlich der nächste Schritt, dass man Drohnen zum Ernten (z.B. Kirschenpflücken) einsetzt?

Forstwirtschaft#

Forsttraktoren, die mit entsprechenden Vorrichtungen ausgestattet sind, erlauben nicht nur das Fällen von Bäumen, das Entfernen der Äste und der Rinde und fallweise die Zerlegung der Stämme in die gewünschte Länge. Tragrückenschlepper transportieren das geerntetes Holz aus dem Bestand zu von LKW-befahrbaren Waldwegen. Das Holz kann oft schon vor Ort durch Hackfahrzeuge in Hackschnitzel zerkleinert werden, aus denen man z.B. Holzbriketts oder Pellets erzeugt. Ein Clip über den modernen Volvo Hacktruck zeigt den Vorgang. Stämme werden im Normalfall in Sägewerken in Bretter zerschnitten. Nach der Aberntung eines Waldbestandes erfordert die Aufforstung nicht nur das Pflanzen neuer Bäumchen, sondern oft ein mehrjährige Pflege, um ein Überwuchern (und Ersticken) der kleinen Bäumchen durch hohes Gras oder Sträucher zu verhindern.

Tierzucht#

Die Tierhaltung dient meist zur Produktion von Fleisch, Milch, Eier oder Wolle, wobei Tiere auch für mehr als einen Zweck gehalten werden können: Rinder für Milch und Fleisch, Hühner für Eier oder Fleisch, Schafe für Wolle oder Fleisch, usw. Die Aufzucht von anderen Tieren als Haustiere, für Sportzwecke (Pferde), in Wildgehegen für Wildbret, oder aus anderen Gründen, spielt eine vergleichsweise geringe Rolle. Im Normalfall müssen die von Menschen gehaltenen Tiere gefüttert werden: Sie sind nur in manchen Fällen teilweise „Selbstversorger“, wie Kühe im Sommer auf einer Alm (die dort auch die ökologisch wichtige Funktion erfüllen das Zuwachsen der Almen zu verhindern), oder Schafe in großen Gärten (wo man sie als „lebende Rasenmäher“ in unebenem Gelände gerne sieht), oder Schweine in einer Kleinzucht (wo sie Essenreste bekommen). Im Folgenden greifen wir willkürlich das Halten von Rinder für die Milchproduktion heraus. Hier ist stets eine Futterwirtschaft notwendig, sei es Heu, oder Silage, wobei z.B. der Grünanteil von Mais, weil Mais sehr effizient wächst und sich gut zu Silage verarbeiten lässt, gerne verwendet wird. (Die Maiskolben dienen typisch als Schweinefutter, manche Sorten eigenen sich über Maismehl auch für den menschlichen Genuss). Für die Aufbereitung von Silage verwendet man Feldhäcksler, die für die Zerkleinerung und Verladung von Erntegut wie Gras, oder Mais ausgelegt sind. Daneben erlangen diese Geräte in letzter Zeit wachsende Bedeutung bei der Ernte nachwachsender Rohstoffe. Ein weiteres Einsatzgebiet ist das Häckseln von Stroh. Hierdurch sollen bessere Eigenschaften bei Verwendung als Einstreu erzielt werden.

Die Haltung von Kühen wird in Automation in der Landwirtschaft so gut beschrieben, dass hier der einschlägige Teil ohne Änderung eingefügt ist:

Zitat:

Im Folgenden werden diese Systeme am Beispiel der Milchviehhaltung erklärt. Mit Hilfe der bestehenden, am Markt verfügbaren Geräte, können die zeitaufwändigsten Arbeiten vom Füttern über das Melken bis zum Entmisten automatisiert werden. Für die Fütterung gibt es sogenannte automatische Fütterungssysteme, welche das Mischen und Füttern übernehmen (Abbildung 2).

Automatisches Fütterungssystem
Abbildung 2: Automatisches Fütterungssystem
Foto: Fa. Wasserbauer
Automatisches Fütterungssystem
Abbildung 2: Automatisches Fütterungssystem
Foto: Fa. Hetwin

Die Gründe für den Einsatz von automatischen Fütterungssystemen sind vielfältig, jedoch stehen Arbeitserleichterung und Zeiteinsparung für viele Landwirte im Vordergrund. Ein System, welches die Beschickung eines mobilen Futtermischwagens anders mit einem automatischen Greifer löst, zeigen die folgenden Abbildungen.

Mobiler Futtermischwagen
Abbildung 3: Mobiler Futtermischwagen
Foto: C. Aschauer
Automatische Greifeinrichtung in der Futterküche beim Greifen von Silage
Abbildung 4: Automatische Greifeinrichtung in der Futterküche beim Greifen von Silage
Foto: C. Aschauer

Bei diesem System werden Futterblöcke in der Futterküche gelagert. Die von der Decke hängende Greifeinrichtung (Abbildung 4) greift das Futter, welches auf vordefinierten Plätzen liegt, und transportiert es in den mobilen Futtermischwagen (Abbildung 3). Mit Hilfe von am Boden montierten Metallplatten findet die mobile Einheit den Weg in den Tierbereich. Über eine seitliche Auswurföffnung wird das Futter auf den Futtertisch gebracht, damit die Tiere es erreichen können.

Um das von den Tieren weggeschobene Futter wieder in Reichweite der Tiere zu bringen, gibt es automatische Futternachschieber. Dabei wird das Futter durch Entlangfahren am Futtergitter durch eine Schneckenfördereinrichtung (Abbildung 5) in die Reichweite der Tiere befördert. Die Orientierung erfolgt beispielsweise mittels im Boden eingesetzter Magnete, denen der Roboter folgt.

Automatischer Futternachschieber
Abbildung 5: Automatischer Futternachschieber
Foto: Fa. Wasserbauer
Automatischer Futternachschieber
Abbildung 5: Automatischer Futternachschieber
Foto: Fa. Lely

Automatische Melksysteme (Abbildung 6) werden umgangssprachlich Melkroboter genannt und automatisieren den Melkvorgang. Während die Kuh gemolken wird, kann Sie auch gleichzeitig gewogen und die Milch auch auf Inhaltsstoffe untersucht werden. Dadurch erhält der Landwirt umfangreiche Informationen über den Gesundheitsstatus der Tiere und die Möglichkeit, Krankheiten sehr früh zu erkennen und gleichzeitig eine Kontrollfunktion über die Qualität der gemolkenen Milch.

Automatisches Melksystem
Abbildung 6: Automatisches Melksystem
Bildquelle: Fa. Lely
Einstreusystem
Abbildung 7: Einstreusystem
Quelle: Fa. Hetwin

Der Arbeitsvorgang des Einstreuens kann mit Hilfe von automatischen Einstreusystemen (Abbildung 7) erledigt werden. Im Bereich der Entmistung sind für Ställe mit Spaltenboden autonom navigierende Spaltenreiniger am Markt verfügbar (Abbildung 8).

Automatischer Mistschieber
Abbildung 8: Automatischer Mistschieber
Foto: Fa. Lely
Automatischer Mistschieber
Abbildung 8: Automatischer Mistschieber
Foto: Fa. Hetwin
Zitat Ende.

Eine explizite Ergänzung sei noch erwähnt. Dass man mit Melkmaschinen das manuelle Melken von Kühen vermeiden kann ist seit dem 19. Jahrhundert bekannt, elektrisch betriebene Systeme gibt es seit knapp 100 Jahren. Bei diesen Systemen muss das Melkgeschirr manuell an den Euter angelegt werden. Dies ist nicht nur eine aufwendige manuelle Arbeit, sie muss auch in regelmäßigen 10-14 Stunden Intervallen durchgeführt werden. Bei den nun seit wenigen Jahren existierenden automatischen Melksystemen (AMS) wird das Melkgeschirrt automatisch und ohne jegliche manuelle Hilfe mit Erkennungssystemen auf Basis von Ultraschall, Laser und optischen Sensoren an das Euter der Kuh angeschlossen. Gleichzeitig kann dabei Gewicht und Gesundheitszustand der Kuh untersucht werden, und werden für jede Kuh (über eine Chip im Ohr der Kuh identifizierbar) umfangreiche Daten aufgezeichnet. Anfängliche Bedenken, dass die Kühe nicht von sich aus in die AMS gehen würden versuchte man zu umgehen, indem man der Kuh während des Melkprozesses gutes und gesundes Futter offerierte. Tatsächlich erwies sich diese Lockmethode (persönliche Mitteilung) als nicht notwendig. Nicht nur ist der Druck eines vollen Euters für das Tier schmerzhaft, die AMS arbeitet so „gefühlvoll“, dass der Vorgang von den Kühen als angenehme empfunden wird. Tatsächlich bewirkte das, dass Kühe nach wenigen Stunden schon wieder gemolken werden wollten. Man verwendet daher den Chip in der Kuh und die aufgezeichneten Daten um den Eingang in das AMS für eine Kuh, die erst vor kurzer Zeit gemolken wurde, zu verhindern!

Zusammenfassung#

Von den abertausenden Landmaschinen wurden einige wenige Beispiele und Anwendungen, wobei auf viele Aspekte nicht eingegangen wurde, wie etwa die oft bewusst schwierig gemachte Reparatur von Maschinen. Die Automatisierung der Landwirtschaft, vor allem für die Ernährung, ist keineswegs abgeschlossen: Noch muss z.B. fast jedes Obst mühsam manuell gepflückt werden. Die Pflanzung von niedrigstämmigen Bäumen erleichtert zwar die Ente, aber es wird eine der wichtigen Aufgaben der Robotik sein, diese manuelle Arbeit zu ersetzen. Ähnliches gilt für viele der anderen angesprochenen Bereiche. Es ist unverständlich, dass große Summen in Robotik Anwendungen investiert werden, von den viele keinesfalls eine ähnliche Bedeutung haben.

Dort wo es sehr gute automatische Geräte gibt sind diese oft so teuer, dass sich nur große Landwirtshaften den Ankauf leisten können. Um das Potential der Automatisierung voll auszuschöpfen muss der Verleih oder die gemeinsame Benutzung von Geräten möglich werden. Dabei treten oft auch logistische Probleme auf: Denn um Gruppen von Kühen in getrennt liegenden kleinen Landwirtschaften mit einem AMS zu versorgen erfordert durchaus zusätzliche Überlegungen. Der berühmte Professor Gronauer von der Universität für Bodenkultur in Wien belegt schlüssig: Die fortschreitende Automatisierung wird es möglich machen, dass eine Person alle landwirtschaftlichen Produkte für 100 Menschen zur Verfügung stellt. Diese Vision darf nicht zerstört werden, wenn uns die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung wichtig ist.

Weiterführendes#

[1] Soja wird im Jahr 2017 zu 85% in genetisch modifizierter Form angebaut. Alle Veganer/Vegetarier, die also auf Soja basierenden Speisen zurückgreifen verwenden hochwertiges Eiweiß wie es in diesem hohen Proezentsatz keine andere Pflanze liefert, also eine sehr gute Entscheidung. Ob alle wissen, dass sie damit genmodifierte Substanzen konsumieren?