Hubschraubereinsatz im Pflanzenschutz ?! Dr. Wilfried Zipse · Aktueller Stand der Umsetzung des...

Ahr-Rotweintag 20123. März 2012, Dorfgemeinschaftshaus Dernau, Ahrweg 7

Hubschraubereinsatz im Pflanzenschutz ?!

DLR MoselDr. Wilfried Zipse

Helicopter-Service, RhaunenFreimut Stephan

� Aktueller Stand der Umsetzung des deutschen Pflanzenschutzrechtes

� Vorteile Hubschrauberapplikation

� Versuchsergebnisse� Spritzabstände

� Wasseraufwand (75l/ha – 150l/ha überlappend)

� Probleme bei der Hubschrauberapplikation

� UAV-Versuche (Unmanned Aerial Vehicle)

Einsatz des Hubschraubers imPflanzenschutz

Aktueller Stand der Umsetzung des deutschen Pflanzenschutzrechtes

neu: 1) EU – PS-Anwendungsrichtlinie 2009/128/EG

Artikel 9: „Spritzen oder Sprühen mit Luftfahrzeugen“

2) Neues Pflanzenschutzgesetz PflSchG v. 2011§§§§ 18 „Anwendung von PSM mit Luftfahrzeugen“

3) „Verordnung über die Anwendung von Pfl.schutzmittelnmit Luftfahrzeugen“ (2012)

bisher: BBA – Richtlinie für die Ausbringungvon Pflanzenschutzmitteln mitLuftfahrzeugen (1991)

2. Regelungen zum Hubschraubereinsatz (2)

(1)„Die Mitgliedstaaten stellen sicher, dass das Spritzen oder Sprühen aus der Luft verboten ist.“

(2) „.. darf das Spritzen oder Sprühen mit Luftfahrzeugennur in besonderen Fällen genehmigt werden, wennfol gende Voraussetzungen erfüllt sind:....“

( 6 Voraussetzungen; alle sind zu erfüllen)

„eingeschränktes Anwendungsverbot !“(Beschränkung auf das absolut notwendige Maß der Anwend ung)

Rili. 2009/128: Artikel 9

Folie 54. März 2012© Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Ernährung, Weinbau und ForstenRheinland-Pfalz


Rili. 2009/128: Artikel 9….

a) „.. keine praktikable Alternative gegeben ...oder...eindeutige Vorteile gegenüber bodengestützten Verfahren...geringere Auswirkungen auf Umwelt und menschlicheGesundheit “

Voraussetzungen:

(b) „PSM.. besondere Bewertung der Risiken ... ...ausdrücklich für das Spritzen oder Sprühen mit Luf tfahrzeugen genehmigt worden sein “

(c) „.. Anwender muss sachkundig sein “




Voraussetzungen:

(d) „.. Dienstleistungunternehmen müssen behördlichanerkannt sein “

(e) „.. das zu besprühende Gebiet in unmittelbarer Nähe von öffentlich zugänglichen Flächen ...spezifische Risikomanagementmaßnahmen festlegen. ...nicht in unm ittelbarer Nähe von Wohngebieten..... “

(f) „.. ab 2013 die beste verfügbare Technologie zur Verringerung der Abdrift.... “

Folie 74. März 2012© Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Ernährung, Weinbau und Forsten


(3) „.. Zuständige Behörde genehmigt.... Kul turpflanzen und Gebiete...Umstände und Auflagen... “

(4) „.. Genehmigung eines Anwendungsplans.... rechtzeitig übermittelt...voraussichtliche Zeitpunkte der Applikation..Mengen.....Pflanzenschutzmittel... “


(5) „.. stellen sicher, dass Voraussetzungen erfüllt sind.... in dem sie geeignete Kontrollen durchführen... “

(6) „.. Zuständige Behörde führen Aufzeichnungen.... ste llen diese … der Öffentlichkeit zur Verfügung... “



Pflanzenschutzgesetz §§§§ 18

(1) Anwendung von PSM a.d. Luft ohne Genehmigungist verboten

(2) Ausnahmegenehmigungen (widerrufbar!)- im Weinbau in Steillagen- im Kronenbereich von Wäldern

(3) Anwendung von PSM, die- vom BVL für Luftanwendung zugelassen sind- vom BVL für Luftanwendung genehmigt sind

Zust.BehördeADD



(4) BVL genehmigt im Benehmen mit UBA und BfR(Gesundheit Mensch, Tier; Wasser; Naturhaushalt)(PSM – Anträge von Zulassungsinhabern, Praxis, Dienstleistern,

wiss. Institutionen, amtlichen Stellen möglich)

(5) BVL veröffentlicht Liste mit genehmigten PSM

(6) Ermächtigung BMELV eine VO zu erlassen, die regelt1. Anforderungen an PSM, Anwendung selbst und Geräte2. Genehmigungen (Voraussetzungen, Inhalte, Verfahren)

Pflanzenschutzgesetz §§§§ 18…..

??



Pflanzenschutzgesetz §§§§ 18…..

(7) Meldepflicht der zuständigen Behörde an BVL1. jährlich: erteilte Genehmigungen und Inhalte

2. unverzüglich: Anhaltspunkte für Gefahren

Zust.BehördeADD

Genehmigungsverfahren f ür den Hubschraubereinsatz in RP (Steillagenweinbau)

Verfahren in Rheinland – Pfalz

Weinbau-kartei

5 16

1) Abgrenzung der zu genehmigenden Flächen:

2) Ablauf des Verfahrens: Antrag:- Spritzgemeinschaften /Mittelrh. Rebschutz GmbH (Fläch en)

- ADD: Prüfung

- DLR: Spritzpläne (PSM, voraussichtl. Anwendung)

- ADD: Prüfung

Genehmigung:- ADD: Bescheid

- Spritzgemeinschaften /Mittelrh. Rebschutz GmbH; DLR

3) Kontrollen der Anwendungen / Meldungen etc. (ADD)

Vorteile des Hubschraubereinsatzes

� Behandlung großer Flächen in kürzester Zeit möglich

� Gute Kontrollmöglichkeiten über Art und Menge der ausgebrachten Pflanzenschutzmittel

� Kontrolle des Spritzzeitpunktes durch die Buchführungspflicht der Piloten

� Vermeidung von Brühe- und Pflanzenschutzmittelresten, Reinigungsminimierung

� Arbeitsentlastung speziell in der Phase der Arbeitsspitzen der Betriebe

� Wegfall der Gesundheitsbelastung des einzelnen Anwenders

� Neue Erkenntnisse (z.B. Resistenzmanagement) finden schnellen Eingang in die Praxis

Vorteile des Hubschraubereinsatzes

� Erosionsvermeidung, Vermeidung von Bodenverdichtung (Raupe = 6-8-malige zusätzliche Überfahrt)

Bild: Elmar Kohl, DLR Mosel

Hubschraubereinsatz

� Grundlage für die Existenz des Steillagenweinbaues

� Erhaltung der einzigartigen Kulturlandschaft

Versuche zur Applikationsqualität bei Hubschrauber

Versuchsanlage LieserLieser 1,03 ha

Variante A = 0,5 ha 9 Flüge

Variante B = 0,5 ha 7 Flüge

Hubschrauberversuche 2009 - 2010

� Einfluss der Spritzabstände auf Schaderreger

� Applikationsqualität Hubschrauber 75l -150l/ha

Anlage der DRK-Sozialstation

Versuchsanlage Briedel

Briedel 0,81 ha

Variante A = 0,45 ha 7 Flüge

Variante B = 0,36 ha 5 Flüge

Kontrolle

1

2

3

4

5

6

7B

efal

lsst

ärke

(1-

7)

= 8 Tage Spritzintervall= 12 Tage Spritzintervall

27.07. Briedel 16.07. Lieser

Befalls-klassen:1 = 0%2 = 1- 5%3 = 5-10%4 = 10-25 %5 = 25-50%6 = 50-75%7 = > 75%

2,3

4,24,2

1,11,61,9

= unbehandelt

Hubschrauberversuch 2008 Oidium

25

50

75

100

% W

irkun

gsgr

ad

Briedel Lieser

59,9

0,6

87,1

40,9

2009

1,5 1,2 1,0

5,2

2,8

5,8

Hubschrauberversuch Briedel 2008/2009 Peronospora

2008

1

2

3

4

5

6

7B

efal

lsst

ärke

(1-

7)

97,9

55,3 62,1

13,9

20092008

25

50

75

100

% W

irkun

gsgr

ad

= 8 Tage Spritzintervall= 12 Tage Spritzintervall= unbehandelt

Befalls-klassen:1 = 0%2 = 1- 5%3 = 5-10%4 = 10-25 %5 = 25-50%6 = 50-75%7 = > 75%

Fazit der Versuche 2009-2010

� Biologische Wirksamkeit bei 8 Tage-Intervall war sowohl bei Oidium als auch bei Peronospora am höchsten.

� Verkürzte Spritzintervalle bedeuten im Schnitt 2 Spritzungen mehr während der Spritzsaison.

� Bei sehr hohem Befallsdruck kann allerdings selbst bei 8-Tages-Intervallen nicht auf eine Handapplikation in den kritischen Stadien (letzte Vorblüte bis Schrotkorn) verzichtet werden.

� Grund dafür ist die im Vergleich zu Bodengeräten/Schlauchspritzung geringere Applikationsqualität der Hubschrauberspritzung

Ehnen, 06.07.2011

Versuche 2011:

Wasseraufwand (75l/ha – 150l/ha überlappend)

Grevenmacher, 20.07.2011

laubwandbezogenBlattunterseite rechts Blattunterseite links75 l/ha

Belag>5% 12,0% 4,0%Belag<1% 76,0% 80,0%

laubwandbezogenBlattunterseite rechts Blattunterseite links150 l/ha

Belag>5% 8,0% 14,0%Belag<1% 84,0% 62,0%

laubwandbezogenBlattoberseite rechts Blattoberseite links75 l/ha

laubwandbezogenBlattoberseite rechts Blattoberseite links150 l/ha

Belag>5% 68,0% 18,0%Belag<1% 22,0% 62,0%

Belag>5% 62,0% 30,0%Belag<1% 14,0% 40,0%

Ehnen, 06.07.2011Blattbelag in % des Aufwandes bezogen auf die Laubwandfläche

Oberseite_75 l ha (06.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Mittelw.

Blattoberseite rechts

Blattoberseite links



%

Blattbelag in Prozent des Aufwandes bezogen auf LaubwandflächeOberseite_150 l ha (06.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Mittelw.





%

Blattbelag in Prozent des Aufwandes bezogen auf LaubwandflächeBlattoberseite- 150 l/haBlattoberseite- 75 l/ha

180

160

140

120

100

80

60

40

20

180

160

140

120

100

80

60

40

200 10 20 30 40 50 60 70 75% 0 10 20 30 40 50 60 70 75%

Zufriedenstellendes Anlagerungsergebnis, wenn bei mindestens 50 % der Blätter > 5% der ausgebrachten Stoffmenge (Nominalaufwand) angelagert wird.

Unterseite_75l ha (06.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Mittelw.

Blattunterseiterechts

Blattunterseite links



%

Blattbelag in Prozent des Aufwandes bezogen auf LaubwandflächeUnterseite_150l ha (06.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Mittelw.





%

Blattbelag in Prozent des Aufwandes bezogen auf LaubwandflächeBlattunterseite- 75 l/ha Blattunterseite-150 l/ha

180

160

140

120

100

80

60

40

20

180

160

140

120

100

80

60

40

200 10 20 30 40 50 60 70 75% 0 10 20 30 40 50 60 70 75%

Höh

enpo

sitio

n de

s B

latte

s

Horst Knewitz, DLR RNH

Blattunterseite_75 l/ha(20.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Mittelw.





%

Blattbelag in Prozent des Aufwandes bezogen auf Laubwandfläche

Blattunterseite_150 l/ha(20.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

Mittelw.





%


Blattoberseite_75 l/ha(20.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Mittelw.


Blattuoberseite rechts


Blattuoberseite rechts

%


Blattoberseite_150 l/ha(20.07.2011)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Mittelw.





%


Grevenmacher, 20.07.2011

Belag>5% 6,0% 14,0%Belag<1% 78,0% 72,0%

laubwandbezogenBlattunterseite links Blattunterseite rechts75 l/ha

150 l/ha laubwandbezogenBlattunterseite links Blattunterseite rechts

Belag>5% 4,0% 10,0%Belag<1% 90,0% 72,0%

laubwandbezogenBlattoberseite links Blattoberseite rechts

laubwandbezogenBlattoberseite links Blattoberseite rechts

75 l/ha

150 l/ha

Belag>5% 24,0% 28,0%Belag<1% 74,0% 42,0%

Belag>5% 18,0% 54,0%Belag<1% 56,0% 28,0%

Blattbelag in % des Aufwandes bezogen auf die Laubwandfläche

Blattunterseite- 75 l/ha Blattunterseite-150 l/ha

Blattoberseite-150 l/haBlattoberseite- 75 l/ha

180

160

140

120

100

80

60

40

20

180

160

140

120

100

80

60

40

20

180

160

140

120

100

80

60

40

20

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 10 20 30 40 50 60 70 75% 0 10 20 30 40 50 60 70 75%

0 10 20 30 40 50 60 70 75% 0 10 20 30 40 50 60 70 75%

Horst Knewitz, DLR RNH

� Bei der 75 l-Variante wurden in etwa gleiche Wirkstoffmengen gemessen wie bei der 150 l-Variante.

� Wegen

�der ungleichmäßigen Verteilung durch Windeinfluss, Flugmanöver etc.

�der an der deutschen Mosel problematischen topographischen Verhältnisse

� hat der bessere Bedeckungsgrad der überlappt geflogenen 150 l-Variante Vorteile bezüglich der Wirkungssicherheit.

� Deshalb wird an der deutschen Mosel ein überlappender Flug empfohlen.

Fazit der Anlagerungsversuche 2011

Probleme bei der Hubschrauberapplikation

� In der Regel sind die Flächen nur quer befliegbar

� Topografische Gegebenheiten

� Hindernisse

� Windeinfluss, Thermik

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

Hubschrauber 07.07.2009Anteil Blätter mit Belag > 5%

BlattunterseiteBlattoberseite

quer geflo

gen, Ost

quer geflo

gen, Ost

quer geflo

gen, West

quer geflo

gen, West

?

längs geflogen

längs geflogen

Applikationsergebnisse: DLR RNH

Hubschraubereinsatz in Steillagen

Weitere Einflussfaktoren:

�Windeinfluss�Vortex (Wirbelringzustand)

�Höhe über der Laubwand�Pilot

�Fluggerät

�Hindernisse

�Geländeausformung


Windeinfluss


Hubschraubereinsatz in Steillagen Hindernisse-Sträucher-Bäume..

Hindernisse- Strommasten


Hindernisse-Felsformationen

Hindernisse-Geländeformation

Impressionen aus den HS-Versuchen

Das Sprühsystem

12m Spannweite- Arbeitsbreite mit Downwash 14m

Arbeit V = 25km/h

Ausbringung 150l/ha

Systemdruck 2,1bar

34 Düsen

Keine Veränderung der Simplex-Einheit möglich

Simplex-Einheit darf nicht verändert werden,ist im Lufttüchtigkeitszeugnis ausgewiesen.

Foto: Klaus SchmidtLandwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

Simplex Model 222For the Robinson R22

Simplex Model 210FAA STC AND EASA CERTIFICATION FOR THE AS350 SERIES

Keine Veränderung der Simplex-Einheit möglich

Einsatzgebiet 2010: 3180 ha

1.Mosel: 2700 ha

2.Ahr: 280 ha

3.Mittelrhein: 140 ha

4.Nahe: 60 ha

Einsatzgebiet des Hubschraubers in Rheinland-Pfalz

Today more than 2300 unmannedhelicopters are in service in Japan foragricultural applications, and more than12000 operators have a license forunmanned helicopters in Japan.In 2007, about 220 new unmannedhelicopters were registered and UAS salesrepresented approximately 30 millionUS dollars, including spare parts sales.The history of unmanned helicopters goesback twenty years.Since then the Japanese farming industryhas been plagued with problems like theaging of the work force and a lack ofyounger generation successors. In light of this situation, various kinds of unmannedhelicopters were developed to spray pesticides on rice fields in Japan. In 1989 only 106 unmanned helicopters and 469 operators were registered.Each figure has increased by more than 20 times in 18 years.

YamahaRmax

Japan UAV Association

…Heute sind mehr als 2300 unbemannte Hubschrauber in Japan im Dienst für landwirtschaftliche Anwendungen, und mehr als 12000 Betreiber haben eine Lizenz für unbemannte Helikopter in Japan...Die Geschichte der unbemannten Hubschrauber geht 20 Jahre zurück,da die japanische Landwirtschaft geplagt wurde durch Probleme wie die Alterung der Erwerbsbevölkerung und einem Mangel an Betriebsnachfolgern diesen Zuwachs ermöglichte.

UAV in japanischen Reisfeldern

Institut für Flugsystemtechnik

Braunschweig

Abteilung unbemannte Luftfahrzeuge

NEO S-300 seriesMit Turbinenantrieb

2010: Erste Kontakte- Bau eines Applikationsgeerätes

FreimutStephan

CAD+ModelltechnikVolker JungMinisterin

Ulrike Höfken

Antrag auf F örderung aus dem Fonds f ür die Entwicklung ländlicher Räume in Rheinland-Pfalz (FELR), Februar 2011

Gesamtausgaben ca. 60.000.- €

FELR-Zuschuss:24.400.- €

Eigenmittel 60%

Dank an:

FreimutStephan

CAD+ModelltechnikVolker Jung


1. Modellhubschrauber des DLR Braunschweig mit Messeinrichtungen im Steilhang

2. UAV-Helikopter mit Doppelrotor und 2 Spritzmittelbehältern á 12 ltr. am Flugplatz

UAV- Erste Flugversuche 201129.06.2011, Neumagen-Dhron

Spritzversuche Neumagen-Dhron

Steillage 25.07.2011

Modellhubschrauber des DLR Braunschweig mit Messeinrichtungen im Steilhang

Modellhubschrauber des DLR Braunschweig mit Messeinrichtungen, Neumagen-Dhron, 29.06.2011


Einmessen der Versuchsparzelle



Erste Flugversuche an der Versuchsparzelle mit dem Hubschrauber des DLR



UAV-Helikopter mit Spritzgestänge und 2 x 4 Injektordüsen

Manometer

Spritzversuche Flugplatz Neumagen-Dhron 08.07.2011

Höhe: 83 cmLänge: 210 cmRotordurchmesser: je 260 cm

über beide Rotoren: 290 cmAbfluggewicht: 60 kg

Sprühbalkenbreite: 270 cmSprühbreite ca. 400 cmSpritzbrühe: 24 l

UAV-Daten:


Elektropumpe



UAV-Helikopter mit Spritzgestänge und 2 x 4 Injektordüsen im Einsatz



Links 3 m

Links 2 m

Links 1 m

Mitte

Rechts 1 m

Rechts 2 m

Rechts 3 m

Spritzbelagsmessung mittels Markierungsband

Tröpfchenverteilung auf Markierungsband


Erster Start im Weinberg und die Überfliegung.

Spritzversuche Neumagen-Dhron Flachlage 19.07.2011

Anlagerungs- und Abdriftversuch bei stabilem, fast windstillem Wetter.

Spritzversuche Neumagen-Dhron Steillage 25.07.2011

� In Kooperation mit dem Antragssteller Freimut Stephan aus Rhaunenwurde der Einsatz eines unbemannten Hubschraubers als Sprühgerät in Weinbausteillagen in einem Pilotprojekt getestet .

� Von zentraler Bedeutung war dabei die Untersuchung der Flugstabilität eines zu konstruierenden Kleinhubschraubers inclusivePflanzenschutzmitteltanks und funktionierender Sprühanlage.

� Erste Eindrücke zur Applikationsqualität an Blattoberseite, Blattunterseite, dem Stielgerüst und den Trauben konnten gewonnen werden, sind aber noch nicht beurteilbar.

� Ziel ist, dass die Applikationsqualität bei einem unbemannten System ähnlich bzw. besser und die Abdriftwerte umweltschonender sind als mit einem herkömmlichen bemannten Hubschrauber.

� Der entwickelte Prototyp soll die Basis darstellen für die Konstruktion eines weitgehend autonom gesteuerten Hubschraubers , welcher den bemannten Hubschrauber als Applikationsgerät im Steillagenweinbau ergänzen kann.

Erste Ergebnisse zur Anlagerung bei UAV (unbemannter Hubschrauber)

Vorläufiges Fazit

??? Mission Impossible ???

Vorläufiges Fazit

�Um einen gleichmäßig schnellen Flug bei möglichst geringer Höhe über der Laubwand zu realisieren, ist eine autonome Steuerung unabdingbar.

� Gesetzliche Rahmenbedingungen sind anzupassen, um eine Aufstiegsgenehmigung für UAVs im Pflanzenschutz zu erlangen.

� Weiterer Forschungsbedarf erforderlich

Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz-Richtlinie über die Förderung innovativer Vorhaben zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln im Rahmen der Richtlinie zurInnovationsförderung vom 1. Februar 2011

Projektskizze:Entwicklung eines unbemannten Hubschraubers alsumweltschonendes und abdriftminderndes Rebschutz-Applikationsgerät für den Steillagenweinbau

Institut für Robotik und Mechatronik

Oberpfaffenhofen

HochgenaueGPS-Lösung mit Phasenauswertung und externen Korrekturdatenim Teststadium

• Genauigkeit der Positionsbestimmung mit DGPS < 0.05 m (Updateraten bis zu 100 Hz)

• Mit Hochleistungsregelung ist ein genaues Abfliegen der vorgegebenen Trajektorien möglich (Schweben oder langsamer Flug bis zu 0.1 m genau)

Autonome Steuerung des Hubschraubers mit DGPS

3D-Karte der Umgebung

Trajektorien-planung

Hochleistungs-regelung

Ansatz:

Automatische Generierung der 3D-Karte

• Aufnahme der sich überlappenden Bilder im Überflug mit einer Kamera

• Automatische Berechnung der 3D-Karte:• Genauigkeit von der Kamera und der Flughöhe abhängig• bis zu 0.3 m möglich

Benutzung der 3D-Karte im Steuerungssystem

• Planung der Trajektorien (Beispiel Reiteralpe) mit Berücksichtigung der Missionsparameter, z.B.: Abstand zum Gelände, Fluggeschwindigkeiten etc.

• Genaues Abfliegen der Trajektorien mit Einhaltung der Missionsparameter

Weinbau: Entwicklung einer Inertialsensorik

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Hubschraubereinsatz im Pflanzenschutz ?! Dr. Wilfried Zipse · Aktueller Stand der Umsetzung des...

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