Alternatives Verfahren zum Beikrautmanagement im Feldgemüsebau mit LiquiMulch

Abstract

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 ver- breitet, 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 um- weltfreundliche Alternative wurde im Rahmen der Projekte MuNaRo und ABOW das spritz- bare, biologisch abbaubare Mulchmaterial „LiquiMulch“ auf Basis Nachwachsender Roh- stoffe 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 war die Optimierung des neuartigen Mulchverfahrens für den Freilandgemü- sebau mit besonderem Fokus auf die Praxistauglichkeit des Verfahrens sowie die Entwick- lung eines einfach und sicher bedienbaren Applikationsgeräts. In Feldversuchen konnte die beikrautunterdrückende Wirkung des Mulchmaterials für Kulturen wie Zuckermais, Kürbis, Zucchini und Einlegegurke bestätigt werden. Die Effektivität hängt jedoch von Fak- toren wie Bodenart, Bodenfeuchte, Beikrautdruck und Applikationspräzision ab. Eine Mulchschichtdicke von 3 mm bis 5 mm erwies sich als effizient. Eine Aussaat mit her- kömmlicher Sätechnik nach der Applikation des Mulchmaterials ist praktikabel. Die Ent- wicklung der Kulturpflanzen verlief nach erfolgreicher Keimung unauffällig und die Ernteer- träge wurden vom Mulchmaterial kaum beeinflusst. Bei Melonen kann hingegen keine Empfehlung für den Einsatz des Verfahrens gegeben werden. Umweltuntersuchungen zei- gen, dass das Mulchmaterial aerob abbaubar und keine Akkumulation im Boden zu erwar- ten ist. Ein Einfluss auf die Stickstoffmineralisierung wurde festgestellt, was bei Bedarf eine Anpassung der Düngung erfordert. Messungen der Bodenfeuchte belegen eine ver- dunstungshemmende Wirkung des Mulchmaterials. Damit kann die Bodenfeuchte regu- liert werden. Eine angepasste Bewässerungssteuerung ist entscheidend für den Erfolg des Verfahrens. Negative Auswirkungen auf Wildtiere, Insekten oder das Vorkommen von Regenwürmern im Boden wurden nicht beobachtet. Wirtschaftlich ist das Mulchverfahren, insbesondere aufgrund der Materialkosten, derzeit noch nicht konkurrenzfähig gegenüber der Verwendung von Herbiziden oder Mulchfolien. Durch Rezepturoptimierung, wie den Ersatz teurer Inhaltsstoffe, und die Reduktion der Materialmenge, beispielsweise durch Aufschäumen, könnten die Kosten gesenkt werden. Die Entwicklung ölfreier 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 der neuartigen Rezepturen ist allerdings erst nach weiteren Feldversuchen möglich. Die bis- herigen Ergebnisse zeigen jedoch, dass die eingeschlagenen Ansätze in der Materialent- wicklung zukunftsweisend und vielversprechend sind. Zusammengefasst stellt das innovative Mulchverfahren eine umweltfreundliche und größ- tenteils praxistaugliche Alternative zur Beikrautregulierung im Freilandgemüsebau dar. Für eine bessere Wirtschaftlichkeit sollte die Entwicklung einer ölfreien Rezeptur weiterverfolgt werden. In vegetable cultivation, effective weed management is essential because crops compete with weeds for nutrients and water, and weeds can impair the development of crops. Herb- icides are widely used in conventional farming but are increasingly subject to social criti- cism and regulatory pressure. Mechanical and physical alternatives, such as hoeing and the use of mulch films, are time- and cost-intensive and partly cause plastic waste. As an environmentally friendly alternative, a sprayable, biodegradable mulch material called “LiquiMulch” based on renewable raw materials was developed within the projects Mu- NaRo and ABOW. The process is based on a two-component mixture that forms a physical barrier against weeds after application in the field. The aim of the project was to optimize this novel mulching process for open-field vegetable cultivation, with a particular focus on its practical suitability and the development of a simple and safe application device. Field trials confirmed the weed-suppressing effect of the mulch material for crops such as sweet corn, pumpkin, zucchini, and pickling cucumber. However, effectiveness depends on fac- tors such as soil type, soil moisture, weed pressure, and application precision. A mulch layer thickness of 3 mm to 5 mm proved to be efficient. Sowing with conventional seeding technology after application of the mulch material is feasible. After successful germination crop development proceeded without issues and harvest yields were hardly affected by the mulch material. However, no recommendations can be given for the use of the method with melons. Environmental studies show that the mulch material is aerobically degradable and is not expected to accumulate in the soil. An influence on nitrogen mineralization was observed, which may require adjustment of fertilization if necessary. Measurements of soil moisture demonstrate an evaporation-inhibiting effect of the mulch material. This allows soil moisture to be regulated. An adapted irrigation management is crucial for the success of the process. No negative impacts on wildlife, insects, or earthworm populations in the soil were observed. Economically, the novel mulching method is currently not competitive with the use of herbicides or mulch films, mainly due to high material costs. However, costs could be significantly reduced through formulation optimization, such as replacing expen- sive ingredients and reducing the amount of material, for example by foaming. The devel- opment of oil-free formulations and the reduction of material usage are promising ap- proaches. Additionally, greenhouse gas emissions could be significantly reduced by the new water-based material. A final assessment of the practical suitability and environmental impacts of the novel formulations is only possible after further field trials. Nevertheless, the results so far show that the approaches taken in material development are forward-looking and promising. In summary, the innovative mulching method offers an environmentally friendly and largely practical alternative for weed control in open-field vegetable cultivation. To improve eco- nomic viability, the development of an oil-free formulation should be pursued further.