Bodenbewegung in Dünen-Senken-Landschaften in South Australia steuern

Hintergrund

Wes und Karen Matthews bewirtschaften Land westlich von Kimba in South Australia auf der Eyre Peninsula, mit ihrem Hauptbetrieb entlang des Eyre Highway. Ihr Betrieb umfasst hauptsächlich Weizen, Gerste und Linsen auf 7.500 Hektar. 1.400 Hektar sind problematische sandige Böden innerhalb von „Dünen-Senken"-Landsystemen, der Rest ist ein Mosaik aus verschiedenen schwereren Bodenarten.

Die Matthews begannen, gemeinsam mit ihrem Bodenberater Michael Eyres, Launch Pad für die Flottenplanung und die Platzierung von Feldsilos zu nutzen sowie Funktionen zur Neugestaltung ihrer Leitlinien einzusetzen, um die Zeiteffizienz zu verbessern. Eine zentrale Erkenntnis aus den ersten Simulationen war, dass Launch Pad nach dem Hochladen ihrer Feldgrenze und der vorhandenen AB-Linien genutzt wurde, um effizientere AB-Linien zu identifizieren. Es wurden Feld-Spurpläne erstellt, die die Spurenzahl in einem Feld von 190 auf 127 reduzierten und die Wendedistanz um 1,87 Kilometer verringerten. Die neue AB-Linie fügte der überlappten Fläche zwar zusätzliche 1,82 ha hinzu, trug aber dazu bei, Bodenerosion und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, und sparte insgesamt 21 Minuten Aussaatzeit ein.

Diese Gewinne waren erst der erste Schritt. Das Team ist nun dazu übergegangen, Launch Pad zu nutzen, um die komplexeren Feldmanagement-Entscheidungen rund um AB-Linien-Verschiebungen, das Management der Bodenoberflächenstabilität und die Flottenplanung zu vereinfachen.

Launch Pad, developed by Verge Ag, is a web-based precision agriculture platform that turns a grower's existing machinery and guidance systems into supervised autonomy. It generates custom GPS-compatible routes based on paddock boundaries, equipment specifications, and operational goals, planning the most effective way for equipment to move across a field. This reduces costly in-cab decisions and improves overall productivity while cutting fuel use, working time, and environmental impact. When combined with autosteer and high-accuracy guidance, operators focus on monitoring rather than steering.

Überblick zur Fallstudie

Die Herausforderung

Ein erhebliches Problem, mit dem die Matthews weiterhin konfrontiert sind, ist das Management von Arbeitsgängen rund um Dünen-Senken-Systeme, also Landformen, die wiederholte Zyklen von Erosion und Neubildung durchlaufen haben. Die Sandpartikel der höheren Dünen verwandelten sich über Tausende von Jahren geologisch in Sandstein, bevor sie wieder zerfielen, was die hochmobilen Feinpartikelsande hervorbringt, die meist als oft wasserabweisende Sandschicht über einer saisonal verhärtenden Sandschicht wirken.

Diese uralten und sich ständig verändernden Landformen schaffen Herausforderungen, vor allem weil sie weitgehend senkrecht zum Winkel der Straßen in der Region verlaufen und damit auch zu den oft längsten Zaunlinien (die traditionell die AB-Linien vorgeben). Daher mussten Maschinen sie oft in schwierigen Winkeln befahren. Die ansteigenden parallelen Dünenformationen werden bei Kooma View auf vielfältige Weise bewirtschaftet, darunter Tonaufbringung mit einem Scraper, Tiefenlockerung und Spaten, Mehrzweck-Bodentenside und integrierte Spurplanung.

Solch variable Bodenarten haben es oft erschwert, das Bodenmanagement des Betriebs zu planen und durchzuführen. Die Arbeitsgänge wurden beeinflusst durch Dünenlage, vorherrschende Winde, Lee-Effekte, pH-Variation, Tonart und verfügbares Tonvolumen, Dispersionsvermögen des Tons und Unterschiede in der Korngröße. Jede Bodenart effizient zu behandeln erfordert maßgeschneiderte Praktiken und komplexe Planung, die Launch Pad zu optimieren vermag.

Um die Bewirtschaftung weiter zu verkomplizieren, ändert der Wind im Laufe des Jahres seine Richtung, was die Dünenformen sowie die Richtung von Bodenbewegung und -anhäufung verändert. Während der Aussaat (April bis Mai) bringen Wetterfronten häufig starke Westwinde. Wenn Kulturen von Ost nach West gepflanzt werden, richten sich die Furchen nach der Windrichtung aus und erzeugen „Gutterball-Linien", die einen beschleunigten Luftstrom und den Transport feiner Partikel zulassen. Dadurch mobilisiert sich Sand rasch entlang der Reihen und schneidet aufkommende Kulturen in gefährdeten Bereichen ab, manchmal in einer einzigen Nacht.

Ein weiteres Problem bei der Bewirtschaftung dieses Landes ist, dass das jahrelange Einhalten derselben CTF-Linien zu einem Aufwühlen und Freilegen der Oberböden führte, wodurch diese zunehmend anfällig für die Bewegung durch Wind wurden.

Effizienz ging sowohl in Bezug auf Zeit als auch auf Überlappung verloren, bedingt durch die Probleme beim Befahren der verschiedenen Bodenarten und Dünen-Senken-Landsysteme. Überlappungskosten sind angesichts der steigenden Betriebsmittelpreise, insbesondere bei Dünger und Kraftstoff, mit Blick auf die Saison 2026 für Betriebe zunehmend bedeutsam.

Auch die Flottenplanung war ein zentraler Bereich, der die Effizienz beeinflusste, vor allem rund um die Platzierung von Feldsilos und Lkw. Die Möglichkeit, Pläne so zu optimieren, dass die Maschinen am Ende eines Paddocks für Sortenwechsel leer sind, kann ebenfalls eine enorme Zeitersparnis bedeuten. Die Matthews haben dies seit den frühen Tagen der Launch Pad Nutzung als zentralen Bereich mit Potenzial für verbesserte operative und planerische Effizienz erkannt.

Ein Umdenken

Mit Blick auf Fragen des Bodenmanagements erkannten die Matthews, dass sie ihr Denken auf Makroebene („wir können die Natur nicht kontrollieren") hin zu Eingriffen auf Mikroebene („den ersten Zentimeter über dem Boden kontrollieren") verändern mussten, was zum Kern der Strategie zur Bewirtschaftung schwieriger Böden wurde, wie etwa der Dünen-Senken-Landsysteme. In Zusammenarbeit mit dem Bodenerosionswissenschaftler John Leys (NSW) konzentrierte sich das Team auf das Verständnis von:

• Spitzenfluss: die Windgeschwindigkeit, bei der Sandpartikel ihre maximale Bewegung erreichen.
• Kritische Partikelgröße: Körner kleiner als 0,84 mm sind weitaus mobiler.
• Höhe der Kontrolle: das erste Sandkorn an der Bewegung hindern. Obwohl Erosion mit Staubfahnen, die optisch 50 Meter hoch reichen, dramatisch erscheint, liegt die wirksamste Interventionsmöglichkeit im obersten Zentimeter des Bodens, wo die Partikelbewegung beginnt. Selbst das Reifenprofil ist entscheidend.

Einsatz von Launch Pad

Die Matthews und Michael fanden Launch Pad über die Jahre hinweg benutzerfreundlich. Das Vorbefüllen der Plattform mit ihren vorhandenen Paddock-Karten und AB-Linien aus dem John Deere Operations Center machte es deutlich einfacher, mit der Planung zu beginnen und bestehende AB-Linien direkt in Launch Pad zu verfeinern. Sie waren der Ansicht, dass die Kosten von Launch Pad die Vorteile, die es ihren Anbausystemen bot, mehr als wert waren. Zum jetzigen Zeitpunkt schätzen sie, dass sie nur 30 bis 40 % der vollen Leistungsfähigkeit der Plattform nutzen. Ein weiterer Pluspunkt war, dass die vorherrschenden Winde umgangen werden konnten, wenn die Spurplanung bequem vom Büro aus statt vom Paddock erfolgen konnte.

Das Team erwartete anfangs, Launch Pad hauptsächlich für die Effizienz auf Paddock-Ebene zu nutzen, etwa zur Optimierung der Feldsilo-Platzierung, um sicherzustellen, dass Behälter zum richtigen Zeitpunkt für Sortentrennungen geleert werden, oder zur Planung von Zaunentfernungen, um die Effizienz zu steigern, das Erosionsrisiko zu reduzieren und Unkrautsamenbanken entlang der Zaunlinien zu verhindern. Zum Beispiel konnten Wes und seine Mitarbeiter Paddock-Effizienzen vergleichen, wenn ein Zaun vor Abschluss des Arbeitsgangs entfernt wurde. Wes legte mithilfe dieser Daten zwei Paddocks zusammen und sparte 206 Vorgewendewendungen sowie zusätzliche 2,63 Hektar an Überlappung und Betriebsmittelausgaben.

Im Verlauf der Arbeit verschob sich der Fokus, und das System begann, weitaus breitere Möglichkeiten zu eröffnen als ursprünglich erwartet, etwa die Erhaltung des Oberbodens. Diese Erkenntnisse waren wichtig, da sie es Launch Pad ermöglichten, beim Entwerfen und Quantifizieren operativer Änderungen zu helfen, die mit den identifizierten erforderlichen Systemänderungen im Einklang standen.

Anpassung der AB-Linien zur Bekämpfung der Bodenbewegung

Um den wiederholten Verkehr auf leichteren Böden bei der Aussaat zu reduzieren, nutzten die Matthews Launch Pad, um beim Neugestalten oder Verschieben ihrer AB-Linien zu helfen. Die beiden wichtigsten Ansätze bei der Neugestaltung der Spurpläne ausgehend von den ursprünglichen CTF-Linien waren:

• Diamond-Hatching (im Winkel von 45°): mehr Pflanzen pro laufendem Meter, die den Spitzenfluss der vorherrschenden Winde abbremsen.
• Cross-Hatching (Nord nach Süd + Ost nach West): Bodenstabilität und einfaches Management, aber weniger sich kreuzende Pflanzen.

Das Ziel war, den wiederholten Verkehr zu reduzieren und zugleich eine dichte „lebende Barriere" zu schaffen, die Windbahnen schneidet, den Luftstrom stört und die Sandbewegung rund um die ansteigenden Dünenformationen verringert. Auf Basis der beobachteten Oberbodenbewegung und der anschließenden Abtragung von 5 bis 7 cm Dünen-Oberboden nach der Aussaat zeigten Berechnungen mit den Cross-Hatching- und Diamond-Hatching-Methoden, dass die Behandlung die Bewegung und den Verlust von bis zu 700 t/ha Boden verhindert haben könnte, bei Annahme einer Bodenlagerungsdichte von 1.

Um diese Managementkonzepte zu erreichen und dann weiterzuentwickeln, begann Wes, die Ernte im Winkel zu erproben. Launch Pad verfügt über eine Funktion, mit der sich die ursprünglichen Fahrtrichtungen um eine bestimmte Gradzahl ändern lassen, wodurch ein neuer Spurplan entsteht, der eine Route mit der geringsten Anzahl an Spuren oder der kürzesten Bearbeitungszeit identifiziert.

Mithilfe dieser Funktionen testete das Team Verschiebungen von bis zu 15 Grad gegenüber den ursprünglichen AB-Linien; dieser Winkel erwies sich jedoch über verschiedene Bodenarten und mit ihren Schneidwerken als zu rau. Sie entschieden sich schließlich für eine Anpassung um 8 Grad, die einen gleichmäßigen, kontinuierlichen Fluss über den Schneidbalken aufrechterhielt und, in Kombination mit der AWS-Lufthaspel, Verluste an Ähren und Korn während der Ernte deutlich reduzierte. Eine Änderung von +8° entsprach insgesamt 73 Leitlinien, während -8° 81 Leitlinien ergab. Unter Berücksichtigung der Logistik wählte das Team die +8°-Option, da sie eine kürzere Bearbeitungszeit und eine geringere Anzahl an Überfahrten bot.

Diese Verbesserung reduzierte nicht nur das Risiko eines übermäßigen Befahrens der CTF-Linien, sondern erzeugte auch messbare Einkommensgewinne durch geringere Ernteverluste. Der doppelte Vorteil ist in diesem Fall eine verbesserte Mähdreschereffizienz sowie „rautengekreuzte" verankerte Strohreste über den Sommer und die darauffolgende herbstliche Phase mit hohem Erosionsrisiko.

Launch Pad ermöglichte es dem Team, nicht nur diese verschiedenen Fahrtrichtungen zu identifizieren und zu vergleichen, sondern auch deren Ergebnisse über Maschinentypen und -breiten hinweg in den saisonalen Spurplänen. Dadurch konnten Kennzahlen zu Zeitbedarf sowie zu Überlappungswerten erfasst werden. Das Matthews-Team stellte fest, dass kleine Feineinstellungen in Launch Pad, wie eine Gradänderung, in manchen Paddocks insgesamt bis zu acht Hektar Überlappung einsparen konnten.

Berücksichtigung von Topografie und Geschwindigkeit

Launch Pad kann Höhen- (Topografie) und Feldebenen einlesen, sodass sich Maschinen- und Fahrparameter, einschließlich Zielgeschwindigkeiten, definieren lassen. Launch Pad nutzt diese Eingaben, um kontextbewusste Spurpläne zu erzeugen, die Ineffizienzen durch Hänge, Düneneffekte und ungünstige Paddock-Geometrie minimieren.

Die Matthews integrierten ihre Topografie- und Bodenarten-Ebenen, erzeugten kontextbewusste Maschinenrouten und standardisierten Arbeitspläne, um Planungszeit und Bedienfehler zu reduzieren. Dies diente in erster Linie dazu, die Dünen-Senken-Landformen auf ihrem Betrieb zu bewältigen. Die Matthews hatten erkannt, dass die Dünenkämme, mit leichtem und nicht benetzendem Sand, langsamere Maschinengeschwindigkeiten erforderten, um Erosion zu verhindern. Die Senkenböden hatten schwerere Bodenarten, die höhere Geschwindigkeiten zuließen, während die mittleren Hänge als für eine Geschwindigkeit dazwischen geeignet identifiziert wurden. Launch Pad wurde genutzt, um verschiedene Aussaatgeschwindigkeiten für Fahrt und Wenden (Aussaatgeschwindigkeit = Wachstumsgeschwindigkeit) über Bodenarten und Maschinen hinweg zu vergleichen und zu messen.

Nächste Schritte

Mit Blick nach vorn erwartet das Team, Böden für verschiedene Arbeitsgänge und Bewirtschaftung zu zonieren, Aussaatgeschwindigkeiten passend zur Sämaschinen-Konfiguration und Bodenart zu verfeinern, Furchenbruchmuster zu erstellen und Eingriffstiefe (einschließlich des Drucks der Andruckrolle) sowie Saatplatzierung über spezifische Kulturarten hinweg anzupassen. Die Matthews planen, die Launch Pad Werkzeuge direkter auf diese Bodenmanagement-Arbeitsgänge anzuwenden.

Ein klareres Verständnis der Bodendynamik wird zudem ermöglichen, Arbeitsgänge wie Pflanzenschutz und Tiefenlockerung entsprechend den Schwankungen bei Bodenfeuchte, Korngröße und Bodentextur, pH-Wert, Wasserabweisung des Bodens und saisonalem Richtungsrisiko der Bodenbewegung zu optimieren.

Ein zentraler nächster Schritt ist der Abschluss der hochgenauen Kartierung aller Zaunlinien mit einer Auflösung von zwei Zentimetern. Während ein Großteil dieser Arbeit bereits abgeschlossen ist, müssen einige Grenzen verifiziert oder begradigt werden, wo frühere Aufzeichnungen weniger präzise waren. Dieses Maß an Genauigkeit wird nicht nur für die Genauigkeit von Launch Pad essenziell sein, sondern auch für die Integration aufkommender Technologien wie autonomer Drohnen, Feldrobotik wie Flux oder SwarmFarm und luftgestützter Pflanzenschutzsysteme.

Mit Luftfahrterfahrung auf dem Betrieb besteht besonderes Interesse daran, größere luftgestützte Plattformen wie eine Sprühdrohne der Pelican-Klasse zu erkunden, die ebenfalls hochgenaue, im Gelände verifizierte Grenzen erfordert. Sobald diese Dynamiken vollständig verstanden sind, lassen sich das Aussaatsystem und das Management des Erosionsrisikos weiter optimieren.

Aufbauend auf den vorläufigen Launch Pad Ergebnissen zur Auswahl der AB-Linien erwägen die Matthews nun, dieselben 8-Grad-Linien in ausgewählten Paddocks sowohl für die Aussaat als auch für die Ernte zu nutzen. Indem sie jedes Jahr zwischen Aussaat- und Erntelinien wechseln, wollen sie ihre rautenförmigen Verkehrsmuster weiter etablieren, die helfen, Windbahnen zu unterbrechen, die Drift zu reduzieren und die Sandbewegung über gefährdete Dünensysteme hinweg zu minimieren.

Auch Herbizidwechselwirkungen, Reihenabstand, Keimung, Auflauf und die Leistung der frühen Jugendentwicklung dürften beim Eintritt in diese Saison von diesem präziseren Ansatz profitieren.

Fazit

Trotz der bisherigen Fortschritte sind die Matthews überzeugt, dass sie immer noch nur einen Bruchteil dessen ausschöpfen, was die Launch Pad Plattform leisten kann.

Was als Werkzeug für Flottenplanung und Feldsilo-Logistik begann, hat sich nun zu einer Plattform entwickelt, die Effizienzgewinne über ein breites Spektrum an Betriebsabläufen hinweg unterstützt. Gemeinsam mit ihrem Bodenberater Michael Eyres und in enger Zusammenarbeit mit ihrem Agronomen und ehemaligen Minnipa-Forscher Leigh "Megsy" Davis sehen die Matthews ein noch größeres Potenzial, nicht nur für ihren eigenen Betrieb, sondern auch dafür, Erkenntnisse in ihrer breiteren Anbaugemeinschaft zu teilen.

Diese fortlaufende Zusammenarbeit hat sich bereits auf Bodenmanagement, Erosionskontrolle und ein tieferes Verständnis des Dünen-Senken-Systems erstreckt. Hier hat Launch Pad dazu beigetragen, ein hochkomplexes System handhabbar zu machen, indem es komplexe Entscheidungen vereinfacht, ohne die zugrunde liegende Variabilität zu ignorieren.