Technik Plattform der Fachgruppe Technik

In einer Praxisuntersuchung wurden verschiedene Fertigationsanlagen in Erdbeerfreilandbetrieben in ihrer Funktionsweise gemessen. Aus der Düngerdosierung im Unterglasgartenbau, für Steinwollkulturen, Ebbe-Flut-Topfbewässerungen und Großpumpstationen für Freilandgießwagen liegen ausgiebige Messerfahrungen vor, die es erlauben, die Qualität solcher Anlagen zu bewerten. Was lag da nicht näher, als diese Messung auch für die Freilandfertigation einzusetzen. Ausgangspunkt waren verschiedene Beratungsanfragen zum Fertigationsthema mit dem Inhalt: welche Anlagentechnik ist die Beste? Die brauchbarsten Ergebnisse erhält man dazu erfahrungsgemäß aus Praxisanlagen und nicht allein vom Versuchsstand. Also wurde die Messtechnik im Auto zusammengestellt und vor Ort im Feld gemessen. Fünf unterschiedliche Fertigationsmethoden kamen so auf den Prüfstand: Düngetank, Injektor, Pflanzenschutzspritze, Proportionaldosierer und ECRegler. Die Ergebnisse und teilweise überraschenden neuen Erfahrungen sollen hier vorgestellt werden.
 

DIE SCHNELLTESTMETHODE

Auf dem Prüfstand werden meist aufwendige Mengenverhältnismessungen für die Beurteilung der Anlagen herangezogen. Im Freiland kann man keine großen Wasseruhren in die Leitung einbauen, es muss eine Methode gewählt werden, die die Anlage in ihrem Verhalten möglichst wenig stört. Dazu ist die elektrische Leitfähigkeit der Düngersalze hervorragend geeignet. Je mehr Dünger in die Bewässerungsmenge eingespeist wird, umso höher ist die elektrische Leitfähigkeit der Bewässerung. 
Die untersuchten Anlagen wurden unter normalen Bedingungen im Feld gemessen. Dabei ist es relativ einfach einen Anschluss am Anfang einer Tropfreihe durch einen Leitfähigkeitssensor zu führen. Die Anlage wird dabei nicht gestört und die zugegebenen Düngermengen sind dort genau zu erfassen. Eindrucksvoll und für den Praktiker sofort überzeugend, ist die sofortige Darstellung der Fertigationsergebnisse auf einem Linienschreiber. Im Hintergrund werden die Daten zwar auch digital abgespeichert, das sofortige „Miterleben“ der Dosiertechnik auf dem Papierstreifen ist dabei jedoch erheblich überzeugender.
Die Nutzung der verschiedenen Techniken ist von einigen Praktikern recht unterschiedlich ausgefallen. So scheint es oft an der nicht wirklich gelesenen Bedienungsanleitung zu liegen, die recht einfache Technik dann doch nicht richtig anzuwenden. Praxisgerechte Möglichkeiten werden damit vertan und so manche zu aufwendige Lösung als vermeindlich richtige angesehen.


Beim Düngetank kann die benötigte Düngersalzmenge in einem Stahlvorratsbehälter vor dem Bewässerungsbeginn eingefüllt werden
 

DÜNGETECHNIK

Beim Düngetank kann die benötigte Düngersalzmenge in einem Stahlvorratsbehälter vor dem Bewässerungsbeginn eingefüll  werden. Damit müssen keine Stammlösungsbehälter oder Wasser gesondert vorgehalten werden, nur das Düngersalz muss transportiert werden. Das Gerät benötigt dann keine weitere Fremdenergie, sondern wird im Bypass vom Wasser durchströmt und löst dabei das Düngersalz auf und dosiert den Dünger dazu. Die Konzentration ist zu Beginn sehr hoch und flacht dann mit weiterem Entleeren immer mehr ab. Dieses Konzentrationsverhalten ist jedoch pflanzenbaulich unbedenklich, wenn der ganze Bewässerungsvorgang nicht unterbrochen, d.h. am Ende die Konzentration wie gewünscht ausgeglichen wird.
Von einem qualifizierten Anwender muss nur einmal der nötige Druckunterschied für das Mitnehmen der Salzlösung eingestellt werden. Im weiteren täglichen Einsatz können dann auch weniger qualifizierte Mitarbeiter einfach nur die immer gleiche  Düngersalzmenge einfüllen und die Bewässerung für die bekannte Zeit starten. Aufgrund der relativ geringen Kosten sind auch vor jeder Parzelle einzelne Düngetanks denkbar, um eine Fehlbedienung damit sicher zu vermeiden. Für den erfahrenen Anwender ist mit einem Hand-EC-Kontrollmessgerät die Differenzdruckeinstellung nochmals erheblich einfacher einzustellen.
Diese Fertigationstechnik ist nur für eine gleichmäßige, flächige Bewässerung geeignet, wie sie z.B. Tropfanlagen bieten. Gießwagen oder Regenmaschinen sind für diese Technik ungeeignet.
Die Reproduzierbarkeit der Fertigationskonzentration bescheinigt dieser Technik einen hohen Praxiswert. Die langen Nachbewässerungszeiten, die in einigen Betrieben festzustellen waren, sind jedoch nicht nötig und spülen nur unnötig Düngermengen in den Untergrund.


Ausgangspunkt waren verschiedene Beratungsanfragen zum Fertigationsthema mit dem Inhalt: welche Anlagentechnik ist die Beste?
 

INJEKTOR

Bei der Fertigation mit Injektoren wird mit einer Venturiedüse durch den Wasserfluss ein Unterdruck erzeugt, der den Dünger aus einem Stammlösungsgefäß ständig mitsaugt. 


Die Reproduzierbarkeit ist bei diesem System kritischer zu betrachten. Druckunterschiede erzeugen schon unterschiedliche Konzentrationen. Der Aufwand für die Stammlösung erfordert ein Stammlösungsgefäß vor der Feldparzelle und das Düngersalz muss erst vollständig aufgelöst werden. Stammlösungskonzentrationen über 10 % sind schwer auflösbar und deshalb zu vermeiden. Für die Einstellung der Fertigationsmenge werden oft nur Kugelhähne benutzt, die keine wirklich präzise Konzentrationseinstellung ermöglichen. Mit einem Hand-EC-Kontrollgerät kann die richtige Einstellung jedoch direkt gemessen werden. Das Bedienpersonal ist beim Injektor jedoch qualifizierter zu wählen, als es beim Düngertank.


Bei der Fertigation mit Injektoren wird mit einer Venturiedüse durch den Wasserfluss ein Unterdruck erzeugt, der den Dünger aus einem Stammlösungsgefäß ständig mitsaugt
 

DÜNGEREINSPEISUNG MIT PFLANZENSCHUTZSPRITZE

Eine weitere Praxislösung ist die Düngersalzstammlösung in eine Pflanzenschutzspritze am Schlepper anzusetzen und dann mit der Hochdruckpumpe vor dem Feld in die Bewässerungsleitung zu drücken. Eine definierte Dosierung ist hier nicht möglich. Zu Beginn der Bewässerung wird in sehr kurzer Zeit die gesamte Düngermenge in die Leitung gedrückt. Das Verhältnis Dosierung und Nachbewässerung muss genau stimmen. Die Risiken „Restmengen“ aus der Pflanzenschutzspritze unsachgemäß zu verteilen ist ebenfalls groß. Im Gegensatz zum Düngetank werden große Wassermengen transportiert und die Bedienperson muss beim Einspritzen dabei sein = warten. Eine Kontrolle über Hand-EC-Messgeräte ist nur für die Kontrolle der Stammlösung sinnvoll.


Bei einer Düngerzudosierung mittels Pflanzenschutzspritze muss das Verhältnis „Düngerdosierung“ und Nachbewässerung genau stimmen. Das Risiko, „Restmengen“ aus der flanzenschutzspritze unsachgemäß zu verteilen, ist groß 


Die elektrische Leitfähigkeit geregelte Fertigation = EC-Regler, erfordert einen hohen regeltechnischen Aufwand und benötigt 
 elektrische Fremdenergie
 

PROPOTIONALDOSIERER

Die Fertigation über mengenproportional dosierende Geräte zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit und Genauigkeit aus. Für direkt tropfende Systeme, z.B. in Substratsäcken, ist diese Qualität nötig, in der Feldfertigation aber unnötig aufwendig. Über einen Wassermotor wird eine Dosierkolbenpumpe bewegt, die die Düngerstammlösung in die Bewässerungsleitung einspritzt.  Geräte im Bypass verringern die Genauigkeitsqualität schon wieder erheblich. Die Kosten sind für diese Anlagenkonzepte gegenüber den anderen Lösungen, „Düngetank“ oder „Injektor“ zu hoch.
Fremdenergie ist nicht nötig. Das Bedienpersonal muss nur die richtige Stammlösung bereithalten und auf die richtige Skaleneinstellung achten. Ein Nachbewässern ist hier nicht nötig, weil ständig in der gewünschten Gebrauchslösung dosiert wird.


Die Fertigation über mengenproportional dosierende Geräte zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit und Genauigkeit aus
Fotos: Domke
 

EC-REGLER

Die elektrische Leitfähigkeit geregelte Fertigation = ECRegler, erfordert einen hohen regeltechnischen Aufwand und benötigt elektrische Fremdenergie. Ähnlich dem passiven Injektor wird auch beim EC-Regler über eine Venturiedüse die Stammlösung angesaugt. In der Stammlösungssaugleitung sind jedoch noch ein (oder zwei) Stellventile eingebaut, die vom Regler die gewünschte Dosierkonzentration einstellbar machen. Die Ungenauigkeit der Injektorlösung ohne Motor wird damit behoben. Ein  Stammlösungsgefäß muss vorgehalten werden und ständig gefüllt sein.
Ein Nachbewässern ist hier nicht nötig, weil ständig in der gewünschten Gebrauchslösung dosiert wird. Der hohe Aufwand ist für den Feldeinsatz dieser Technologie oft nicht gerechtfertigt.
 

ZUSAMMENFASSUNG

Für die Fertigation im Feldeinsatz mit Tropfschläuchen und einer typischen Bewässerungszeit von einer Stunde hat nicht die Highttechlösung die Nase vorn, sondern eher der einfache, aber praxissichere Düngetank! Die abgebildeten Fertigationskurven zeigen für alle Systeme, dass die gleiche Düngermenge am Ende dosiert ist. Die zeitaufwendige Pflanzenschutzspritze kann ebenso wie der mengenproportional arbeitende Dosierer gut durch den Düngetank ersetzt werden.
Es verbleiben keine wertvollen Geräte auf dem Feld und es müssen nur die Düngersalze transportiert werden. Ein Hand-ECKontrollgerät ist zur Verbesserung der Bedienung dringend zu empfehlen.


Bei unseren Praxisuntersuchungen auf dem Feld wurde deutlich, dass die Bedienung der einfachen Lösung „Düngetank“ oft nicht bekannt war. Die Differenzdruckeinstellung für die richtige Mitsaugmenge, die nur einmal eingestellt werden muss, ist oft nicht verstanden worden. Die Geräte sind scheinbar zu simpel, um die Funktionsweise zu erkennen. Oft war die Bedienungsanleitung gar nicht greifbar – das Gerät wurde falsch bedient = taugt nichts. Der Rückschluss ist falsch, die hohe Praxistauglichkeit sollte eine neue Überlegung Wert sein.
Sicherlich haben alle Systeme ihre speziellen Einsatzgebiete, die es im Einzelfall gilt zu besprechen. Eine Praxismessung lohnt sich auf jeden Fall, denn die untersuchten Betriebe konnten danach mit einem „bessern Durchblick“ ihre Anlagen betreiben.