Verfahren und Arbeitsgerät zur Bodenlockerung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Lockerung verdichteter, vorzugsweise Pflanzenbestände tragender Ackerböden, bei welchem wenigstens zwei über- bzw. untereinander liegende Bodenschichten unterfahren, angehoben, aufgebrochen und ohne wesentliche gegenseitige Vermischung wieder auf dem Untergrund bzw. auf der unteren gelockerten Bodenschicht abgelegt werden und ein Arbeitsgerät zur Ausführung des Verfahrens. Die bislang bekannten Verfahren und die zu ihrer Ausführung verwendeten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die oberste Schicht bei schweren Böden entweder so stark gekrümelt werden muß, daß bereits auf ihr wachsende Pflanzen zerstört werden, oder daß die Bodenschicht nur unzureichend aufgelockert werden kann, wenn sie so schonend unterfahren, angehoben und wieder abgelegt wird, daß die trotz entstehender vertikaler Risse in einem gewissen Verbund untereinander verbleibenden Erdschollen ihre etwa horizontale Lage weitgehend beibehalten, sodaß die Pflanzen anschließend weiterwachsen können.

Hier knüpft nun die vorliegende Erfindung an, mit der Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchem tiefere Bodenschichten intensiver gelockert, d.h. zerkleinert und gekrümelt werden können, ohne daß es erforderlich ist, auch die oberste Bodenschicht so sehr zu zerkleinern, daß auf ihr wachsende Pflanzenbestände zerstört werden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine Auflockerung der eine gute, sog. "lebend verbaute Krümelstruktur" aufweisenden obersten Bodenschicht in den meisten Fällen nicht nur unnötig, sondern für die Bodengare und das Bodenleben und damit für den Ertrag unmittelbar schädlich ist. Die bisher übliche Bearbeitung dieser gut gekrümelten obersten Bodenschicht erforderte daher nicht nur einen unnötigen Arbeits- und Energieaufwand, sondern verursachte auch immer weder beträchtliche Ertragsausfälle durch Verluste an Wasser und Nährstoffen oder Auswinterung. Falls durch eine Bearbeitung der obersten Bodenschicht Ernterückstände oder auf dem Boden wachsende Gründüngung, Unkraut o.ä. am weiteren Wachstum gehindert werden sollen, genügt in aller Regel eine möglichst flache Bearbeitung auf eine Tiefe von wenigen Zentimetern. Das hat u.a. auch den Vorteil, daß alle Wasserverluste vermieden werden und ein günstiger, "abgesetzter" Bodenhorizont für die Ablage von Saatkörnern erhalten bleibt.

Da die weltweit zunehmende Bodenerosion dringend eine Verbesserung der bekannten Verfahren erfordert, soll das neue Verfahren insbesondere die Lockerung tieferer Bodenschichten ermöglichen, ohne daß es unbedingt erforderlich ist, die auf dem Erdboden wachsenden Pflanzen, z.B. Gründüngungspflanzen völlig zu zerstören oder die humusreiche, besser gekrümelte und stark belebte oberste Bodenschicht mehr als unbedingt notwendig zu zerkleinern, mit anderen Schichten zu vermischen oder die in ihr vorhandene Bodenfauna zu zerstören.

Die vorstehend umrissene Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß in der obersten Bodenschicht überwiegend vertikal verlaufende Risse zwischen den ihre Horizontallage im wesentlichen beibehaltenden Schollen erzeugt und die unteren Bodenschichten in kleinere Schollen bzw. Krümel zertrümmert und von den größeren Schollen der obersten Bodenschicht bedeckt werden, so daß auf der oberen Bodenschicht lebende Pflanzen nach erfolgter Lockerung ungehindert weiterwachsen können.

Die Zerkleinerung der unteren Bodenschicht erfolgt dabei durch Reiben, Stoßen, Rütteln o.ä. Einwirken auf den Erdboden dieser Schicht zwischen der Oberseite eines diese untere Schicht anhebenden Schares und der Unterseite eines die obere Bodenschicht anhebenden Schares.

Die Lösung dieser Aufgabe bringt insofern einen entscheidenden Fortschritt der Bodenbearbeitung, als es künftig möglich sein wird, den Erdboden auch unter lebenden Pflanzen intensiv zu lockern, sodaß er mehr Wurzelraum bietet, mehr Luft enthält, mehr Wasser speichert und weniger der Erosion ausgesetzt ist, als z.B. in bekannter .Weise gepflügte, gefräste oder gegrubberte Böden.

Das neue Verfahren ermöglicht außerdem die Tieflockerung im Sommer, d.h. zu einer günstigeren Jahreszeit und bei meist trockenerem Bodenzustand ohne Verlust an Wachstumszeit für die Vor- und Nachfrüchte, insbesondere auf mit Stoppelfrüchten oder Untersaaten bzw. Futterpflanzen bewachsenen Feldern. Unabhängig davon kann in einem zeitlich später durchgeführten, gesonderten Arbeitsgang auch die oberste Bodenschicht stärker gekrümelt werden. Bei Bedarf werden dabei die auf ihr wachsenden Pflanzen in an sich bekannter Weise gut mit dem Erdboden vermischt.

Weitere Einzelheiten, Varianten und spezielle Ausgestaltungsbeispiele dieses erfindungsgemäßen Grundgedankens sind in den Schutzansprüchen niedergelegt, sowie anhand der Zeichnungen im Detail näher erläutert.

Es zeigen:

• Figur 1 die Seitenansicht eines Arbeitsgerätes,
• Figur 2 eine Vorderansicht zu Fig. 1,
• Figur 3 eine Draufsicht zu Fig. 1,
• Figur 4 eine schematische Seitenansicht bei Arbeit im Boden,
• Figur 5 ein perspektivisches Schema der Bodenschichten vor und nach der Bearbeitung,
• Figur 6 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht auf die zur Ausführung des Verfahrens erforderlichen, im Erdboden arbeitenden Werkzeuge,
• Figur 7 eine entsprechende schematische Ansicht auf ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
• Figur 8 eine entsprechende Ansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel,
• Figur 9 eine entsprechende Ansicht und
• Figur 10 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel,
• Figur 11 eine schematische Draufsicht,
• Figur 12 eine schematische Seitenansicht und
• Figur 13 eine schematische Ansicht von hinten auf ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Wie aus den Figuren 1 - 3 ersichtlich ist, weist das Arbeitsgerät einen Querträger 1 auf, an dem in Fahrtrichtung der Anschlußbock 2 für das nicht dargestellte , Dreipunktgestänge eines Schleppers oder dgl. angeordnet ist. Außerdem sind am Querträger 1 Lagerböcke 4 und das Getriebe 5 so angebracht, daß in ihnen gelagerte Wellen 6 zueinander und zur Getriebewelle fluchten.

Die äußeren Enden der Abtriebswellen 6 nehmen Exzenterscheiben 7 auf, auf denen Lagerschalen 8 der Haltearme 9 drehbar gelagert sind. Die Haltearme 9 sind über ein an Schwenklagern 10 angelenkte Lenker 11 ortsfest an den Lagerböcken 4 abgestützt, sodaß ein Gelenkviereck gebildet ist, das den Scharen 108 und 109, die am freien Ende der Haltestiele 112 angeordnet sind, die ihrerseits in den Haltearmen 9 lösbar und auswechselbar befestigt sind, eine elliptische Bewegungsbahn 12 verleiht.

An dem Querträger 1 sitzen vorn außen zwei Stützräder 14, deren Halter 15 in ihren Tragrohren 16 höhenverstellbar angeordnet sind.

Die Höheneinstellung der Stützräder 14 erfolgt über eine an sich bekannte und im einzelnen nicht näher dargestellte Spindelvorrichtung, die jeweils über eine Handkurbel betätigt wird.

Das Getriebe 5 weist auf beiden Seiten in Längsrichtung des Querträgers 1 Abtriebswellenstümpfe.19 auf, die über an sich bekannte Kupplungen mit den Wellen 6 drehfest aber lösbar verbunden sind.

Wenn das Arbeitsgerät 3 an einen Traktor angebaut wird, der über eine nicht dargestellte Gelenkwelle das Getriebe 5 antreibt und die Stützräder 14 des Arbeitsgerätes in Arbeitsstellung auf der Bodenoberfläche abrollen, greifen die Schare 108, 109 und die unteren Teile der Haltestiele 112 in den verdichteten Erdboden ein, in dem sie auf einer geschlossenen Kurvenbahn 12 im Uhrzeigersinn bewegt werden und dadurch auf die von ihnen unterfahrenen Bodenschichten 101 und 102 eine Art Rüttelbewegung ausüben.

Da die von der Oberseite 109a der unteren Schare 109 angehobene tiefere Bodenschicht 102 in rascher Folge nach oben geworfen wird, prallt sie ständig gegen die Unterseite 108b des oberen Schares, die sie sofort wieder nach unten wirft. Die untere Bodenschicht wird hierbei zwischen den einander zugewandten Seiten 108b bzw. 109a der beiden Schare 108 und 109 durch ständiges Stoßen, Reiben, Werfen und Aufprallen erheblich intensiver zerkleinert als die nur von unten angehobene obere Bodenschicht.

In der oberen Bodenschicht werden bei möglichst flach geneigter Einstellung der Lockerungsschare vor allem von den Haltestielen 9 bzw. 112 lediglich in Fahrtrichtung verlaufende vertikale Risse erzeugt.

Die Vertikalbewegung der Lockerungsschare erzeugt außerdem vorwiegend quer zur Fahrtrichtung verlaufende Risse 105b, die aber nichts daran ändern, daß die in der Oberschicht 101 entstehenden größeren Schollen 106 ihre ursprüngliche Lage zueinander und zur Bodenoberfläche zumindest im wesentlichen beibehalten!

Obwohl daher die untere Bodenschicht stärker zerkleinert und auch gemischt wird, verbleibt den auf der Bodenoberfläche wachsenden Pflanzen beim Vorhandenseinvon genügend Wasser ein so hoher Anteil von in den großen Schollen 106 befindlicher, unbeschädigter Wurzelmasse, daß sie anschließend weiterwachsen können. Ihre Wurzeln können sich in dem gelockerten Boden sogar günstig entwickeln, weil der Boden besser belüftet ist, einen geringeren Widerstand bildet und die in der Folgezeit anfallenden Niederschläge restlos gespeichert werden, sodaß sie nicht, wie auf verdichteten Böden, zu einem erheblichen Teil oberflächlich ablaufen.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht daher die intensive Bodenlockerung unter lebenden Pflanzenbeständen, die volle Ausnutzung der Vegetationszeit und aller natürlichen Wachstumsfaktoren, die Verhinderung von Erosion und damit beträchtliche Ertragssteigerungen sowohl im gemäßigten Klima, als auch unter tropischen oder ariden Verhältnissen.

Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, schlägt die Erfindung vor, an der Unterseite 108b des oberen Schares und auf der Oberseite 109a des unteren Schares Messer 115 in einem gewissen Abstand nebeneinander und in-Fahrtrichtung gegeneinander ver- , setzt anzubringen, die, vor allem bei höherer Fahrgeschwindigkeit, eine intensivere Zerkleinerung der unteren Erdschicht bewirken.

Zu dem gleichen Zweck kann an der hinteren Kante der Unterseite 109b des oberen Schares eine sich quer zur Fahrtrichtung erstreckende Rippe 116 angebracht werden, die sich im sog. Freiwinkel dieses Schares befindet und daher den Durchgang der Erdschicht zwischen den beiden Scharen nicht behindert. Beide Schare stehen vorzugsweise nicht genau parallel, sondern in einem spitzen Winkel zueinander, sodaß ihr lichter Abstand an den Scharspitzen kleiner ist als an den Scharenden.

Um den Bodenwiderstand zu verkleinern und insbesondere um zu verhindern, daß auf dem Erdboden liegendes langhalmiges Material, z.B. Getreide oder Maisstroh, sich an der Vorderkante 112a des Haltestieles 112 festsetzt, kann dieser mit sägeartigen Zähnen versehen werden, die vorwiegend bei der Aufwärtsbewegung des Haltestieles 112 wirksam werden.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens nach der vorstehend beschriebenen Erfindung liegt darin, daß sog. Verdichtungshorizonte, die vor allem durch Pflug-oder Fräsarbeit, Bodendruck und Radschlupf der Räder von Traktoren, Arbeitsmaschinen und Transportfahrzeugen entstehen, vollständig beseitigt werden können. Mit den bisher bekannten Geräten wurden diese Verdichtungshorizonte lediglich unterfahren, angehoben, aber nur grobschollig zerkleinert.

Bei dem neuen Verfahren werden sie dagegen dadurch intensiv aufgelockert, daß die verdichtete Erdschicht vom oberen Schar überfahren und vom unteren Schar unterfahren wird, und außerdem zwischen beiden Scharen durch die Rüttelbewegungen intensiv zerkleinert wird.

In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispieles können je nach Bodenart und Mächtigkeit der verdichteten Schichten nicht nur zwei, sondern auch mehrere Schare in gleichen oder unterschiedlichen Abständen am freien Ende des Haltestieles 112 angeordnet werden, sodaß der Erdboden in jedem Zwischenraum zweier Uber- bzw. untereinander angeordneter Schare intensiv gelockert, die obere Schicht aber grobschollig erhalten werden kann.

Die intensive Zerkleinerung der tieferen Bodenschichten und die lediglich grobschollige Lockerung der obersten Bodenschicht hat nicht nur auf solchen Böden Vorteile, die mit Pflanzen bedeckt sind. Sie ist auch auf Ackerböden, die mit .Ernterückständen oder einer Mulchschicht bedeckt sind oder vorher flach bearbeitet wurden, von Vorteil, weil die intensive Auflockerung tieferer Bodenschichten, insbesondere beim schweren Boden, nur bei verhältnismäßig trockenem Boden durchführbar ist.

Das ist vielfach zu einem Zeitpunkt der Fall, an dem es unerwünscht ist, die Bodenoberfläche stärker zu zerkleinern oder saatfertig herzurichten. Dies beruht darauf, daß die saatfertig hergerichtete Oberschicht bei nachfolgenden Niederschlägen zu viel Wasser aufnimmt und daher z.B. im Herbst nicht mehr abtrocknet. Außerdem würde ein saatfertig hergerichtetes Feld durch Bodenabtragung infolge der Einwirkung von Wind oder starken Niederschlägen und Schlepperspuren bei der späteren Bestellung mehr geschädigt, als eine aus groben Schollen bestehende Oberschicht. Wenn diese grobschollige Struktur bis zum Zeitpunkt der Saat erhalten bleibt, gelangt das Regenwasser durch die Risse zwischen den groben Schollen überwiegend in den Untergrund, sodaß es vollständig gespeichert wird und keine Gefahr der Bodenerosion besteht. Die groben Schollen sind bei späteren Bodenbearbeitungsgängen widerstandsfähiger gegen den Bodendruck von Traktoren und Fahrzeugen.

Die Zerkleinerung der groben Schollen und die Herrichtung eines fertigen Saatbettes kann durch Verwendung an sich bekannter Gerätekombinationen im selben Arbeitsgang mit dem Drillen oder Pflanzen der folgenden Kulturart durchgeführt werden. Damit wird sowohl der Verdichtung der tieferen Bodenschichten vorgebeugt, als auch die Herrichtung eines optimalen Saatbettes in der obersten Bodenschicht und die Bestellung möglich, ohne daß überhaupt schädliche Fahrspuren das spätere Wachstum der Pflanzen beeinträchtigen könnten.

Dieses Verfahren sichert daher nicht nur höchste Erträge bei geringstem Aufwand an Dünger, sondern ermöglicht auch die Aufteilung des bei der Tieflockerung schwerer Böden unvermeidlichen Kraftbedarfes auf wenigstens zwei getrennte Arbeitsgänge.

Wie in weiterer Ausgestaltung dieser Erfindung aus der Figur 6 zu ersehen ist, ist die oberste Bodenschicht 1' mit Pflanzen bestellt und deshalb gut durchwurzelt und aus lebend verbauten Krümeln aufgebaut, während die unterste Bodenschicht 2' in der Regel stärker verdichtet ist. Die oberste Bodenschicht wird daher durch die starren Lockerungsschare 3', die an an sich bekannten Stielen 10' befestigt sind, unterfahren und angehoben. Hinter den Stielen 10' sind an sich bekannte Haltestiele 9' angebracht, die über nicht im einzelnen dargestellte Antriebsmittel bewegt sind und an ihrem unteren Ende flügelförmige Lockerungsschare 4b' aufweisen, welche die untere verdichtete Bodenschicht 2' unterfahren, anheben und die entstehenden Erdschollen durch Rüttelbewegungen gegen die Unterseite von hinter den Lockerungsscharen 3' laufenden flügelförmigen Lockerungsscharen 4a' werfen oder stoßen, sodaß die untere Bodenschicht in kleine Schollen zerkleinert und auf dem Untergrund 18' abgelegt wird. Die obere Bodenschicht 1' wird auf der Oberseite der gelockerten und zerkleinerten Unterschicht 2' abgelegt. Am hinteren Rand der Lockerungsschare 3' sind Zinken 7' angebracht, die als Leitrost für die oberste Bodenschicht 1' wirken.

Zudem sind an der hinteren Kante der Haltestiele 9' Leitelemente 12', 15' mit seitlichen Abzweigungen 13', 14' für Düngemittel vorgesehen, die aus einem Behälter 17' über den Auslauf 16' zugeführt werden können.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 entspricht im wesentlichen demjenigen der Figur 6 mit dem Unterschied, daß die Haltestiele 10' sich schräg von vorne oben nach hinten unten erstrecken, um die Lockerungsschare 3' in kürzerem Abstand vor den Lockerungsscharen 4a' anordnen zu können.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 entspricht in seiner Funktion weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6. Es ist jedoch zu erkennen, daß in der obersten Bodenschicht 1' quer zur Fahrtrichtung verlaufende Risse entstehen und daß die Haltestiele der starren Lockerungskörper 10' an einem Tragrohr 19' befestigt sind, das nach hinten ragende Konsolen 20' aufweist, an welchen eine angetriebene Welle 21' gelagert ist, auf welcher Exzenter 22'sitzen, an denen das obere Ende des Haltestieles 9' gelagert ist. Der Haltestiel 9' ist außerdem an einem Lenker 23' angelenkt, der an einer nach unten ragenden Konsole angelenkt und Bestandteil des an sich bekannten Gelenkviereckes ist, das eine elypsenförmige Bewegungsbahn der Spitzen der Schare 4a' + 4b' ermöglicht.

Die Figuren 9 und 10 zeigen ein weiteres-Ausführungsbeispiel, an welchem an einem Tragrohr 19' zwei senkrechte Haltestiele 10' angebracht sind, deren Lockerungsschare 3' in unterschiedlicher Höhe angeordnet sind und jeweils eine der beiden Bodenschichten unterfahren. Die untere Bodenschicht wird durch Zinken oder Messer 25' zerkleinert, die auf einer angetriebenen Welle 26' sitzen, die in einem schmalen Gehäuse 2?' gelagert ist und seitlich zu beiden Seiten über dieses Gehäuse herausragt. Die Welle 26' wird über ein Kettenrad 28', eine Kette 29' von einem Kettenrad 30' aus angetrieben, das über nicht näher dargestellte, an sich bekannte Antriebsvorrichtungen mit der Gelenkwelle der Zugmaschine in Antriebsverbindung steht. Dies ermöglicht eine beliebig intensive Zerkleinerung tieferer Bodenschichten unterhalb einer lediglich vorübergehend angehobenen, weitgehend unberührten ggf. mit lebenden Pflanzen bewachsenen oberen Bodenschicht 1'.

Die Welle 26' ist mit unterschiedlicher, vorzugsweise niedriger Drehzahl antreibbar und mit beliebigen, an sich bekannten Zinkenformen besetzt. Das schmale Gehäuse 27' ist hinter dem senkrechten Haltestiel 10' angeordnet, der die durchschnittenen Erdschichten in senkrechter Ebene zerteilt, sodaß trotz des teilweise im Erdreich geführten Getriebes keine Verstopfungen entstehen können.

Das in den Figuren 11 bis 13 dargestellte AusfUhrungsbeispiel zeigt einen an sich bekannten Haltestiel 10', an dessen unterem Ende eine an sich bekannte Tragplatte 31' angeordnet ist, auf welcher auswechselbare Lokkerungsschare 3' angeordnet sind, deren einander zugewandte Enden seitlich an einem Meißel 33' anschließen. An der Rückseite der Tragplatte 31' sind Verstärkungsarme 32' angeordnet, an denen Haltetaschen 34' angebracht sind, in denen kleine Haltestiele 35' mit an ihrer Rückseite angeordneten Gänsefußscharen 37' angeordnet sind, die die untere Bodenschicht sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung durchschneiden und auflockern.

Die gelockerten Erdschollen der unteren Schicht werden anschließend durch die weitgehend unbearbeitete, angehobene und wieder abgelegte obere Bodenschicht bedeckt. Diese Ausbildung von Lockerungswerkzeugen ermöglicht daher das Unterfahren und schonende Anheben der oberen Bodenschicht durch in verhältnismäßig weitem Abstand voneinander angeordnete Haltestiele 10' und die intensivere Zerkleinerung der unteren Bodenschicht durch in engem Abstand angeordnete starre Werkzeuge, ohne daß die Gefahr von Verstopfungen durch auf dem Erdboden befindliches Stroh o.ä. besteht. Es ist daher nicht erforderlich, diese Lockerungswerkzeuge wie bei üblichen Schwergrubbern in mehreren Reihen hintereinander an mehreren Tragrohren gestaffelt anzubringen.

Da die Haltestiele 35' mittels Bolzen 38' unterschiedlicher Stärke in den Haltetaschen 34' befestigt sind, kann jeder einzelne kleine Haltestiel 35' beim Auftreffen auf im Erdboden vorhandene Steine nach dem Abscheren eines der beiden Bolzen 38' nach hinten ausschwenken, ohne in die rotierenden Zinken eines möglicherweise hinter den Haltestielen angeordneten Arbeitsgerätes zur Saatbettherrichtung zu geraten. Ein mit einem Lockerungskörper der in den Figuren 11 bis 13 gezeigten neuen Bauart bestücktes Arbeitsgerät zur Bodenlockerung kann daher auf schwerem Boden sowohl für sich allein, als auch in Verbindung mit einem dahinter angeordneten Arbeitsgerät zur Saatbettherrichtung eingesetzt werden.

Im ersteren Fall wird die tiefere Bodenschicht 2' stärker gelockert als die weitgehend unberührt bleibende obere Bodenschicht 1'. Im zweiten Fall wird die tiefere Bodenschicht 2' genauso gelockert wie im ersten Fall, die obere Bodenschicht 1' dagegen durch das zusätzliche Arbeitsgerät saatfertig gekrümelt. Das ist dann vorteilhaft, wenn sofort nach der Ernte Zwischenfrüchte bestellt oder im Herbst oder Frühjahr Getreide o.ä. gesät werden soll.