Rasenqualität beim Einsatz von Mährobotern auf Sport- und Gebrauchsrasenflächen

Mehrere Studien greifen die These auf, dass durch den Einsatz von autonomer Mähtechnik eine bessere Rasenqualität erzielt werden kann (Pirchio et. al., 2018 a und b; Kramer et al., 2019). Aufgrund der regelmäßigen Schnittintervalle nimmt die Narbendichte zu, bedingt durch eine zunehmende Bestockung und höhere Triebdichte (DRG, 2019). Zudem wird durch die regelmäßigen Schnittintervalle weniger Blattmasse entfernt, sodass insgesamt die Grünfärbung und somit der Qualitätseindruck der Rasenoberfläche besser zur Geltung kommt (vgl. McElroy et al. 2022). Entsprechend Aamlid et al. (2021) zeigen erste Ergebnisse einer Studie, dass auf Golf Fairways die Rasenqualität durch autonome Mahd im Vergleich zu herkömmlicher Mahd weitgehend gleiche Qualität aufweisen, aber im höher geschnittenen Semi-Rough insgesamt durch autonome Mähtechnik eine etwas bessere Rasenqualität zu beobachten war.

Nach Aamlid et. al. (2021) können auch Unterschiede bei der Schnittqualität bei den jeweiligen Gräserarten festgestellt werden. Danach zeigte Festuca rubra durch die autonome Mahd teilweise eine geringfügig schlechtere Schnittqualität, während Agrostis capillaris dabei bessere Bewertungen gegenüber herkömmlicher Mahd aufwies.

In der Vielfalt der Rasentypen (Zierrasen, Gebrauchsrasen, Strapazierrasen mit Sport- und Golfrasenflächen) kommen entsprechend der Regel-Saatgut-Mischungen (FLL 2021) überwiegend folgende Gräser vor: Festuca rubra ssp., Lolium perenne, Poa pratensis, Festuca ovina, Festuca trachyphylla, Festuca arundinacea, Agrostis capillaris. Somit kann entsprechend der Bestandsanteile in Rasenflächen und den variierenden Schnitthöhen die Schnittqualität beeinflusst werden.

Schnitthöhe und Schnitthäufigkeit

Unterschiedliche Anforderungen an die Pflege und Unterhaltung von Grünflächen bedeuten meist differenzierte Mäheinsätze. Dabei wird eine optimale Rasenqualität durch das Schnittregime bestimmt. Auf Zierrasenflächen im Hausgartenbereich, kommunalen Sportplätzen sowie Spielbahnen von Golfanlagen (Fairways) wird im Gegensatz zu vielen öffentlichen Grünflächen ein hoher Pflegeaufwand betrieben. Der regelmäßige Schnitt wird bei hohen Ansprüchen bislang üblicherweise mittels Spindelmäher (mit oder ohne Schnittgutaufnahme) ausgeführt. Zur Optimierung der Rasenqualität sowie der Schonung der Gräser hat sich beim Mähen die "Drittel-Regel" etabliert, wobei beim Schnitt maximal ein Drittel des Aufwuchses entfernt wird. Zudem fördert die Einhaltung der "Drittel-Regel" ein dynamisches Gleichgewicht des Energieangebots im Stoffwechsel und Entwicklung des Rasens (Müller-Beck, 2017).

Der Pflegeaufwand bei Gebrauchsrasenflächen im Hausgarten oder im öffentlichen Grün ist als gering bis mittel einzustufen. Dabei erfolgt die Mahd 0,5- bis 1-mal in der Woche von April bis Oktober. Als Mähgeräte kommen meist Sichelmäher mit Fangkorb zum Einsatz (Schneider, 2018). Aufgrund der geringen Anzahl der Mähgänge, kann die "Drittel-Regel" auf Gebrauchsrasenflächen oftmals nicht eingehalten werden, was die Rasenqualität negativ beeinflusst. Zur Übersicht sind in Tabelle 1 die optimalen Schnitthöhen und Schnitthäufigkeiten bei unterschiedlichen Rasentypen aufgeführt.

Unterschiedliche Mähtechniken

Derzeit werden im Bereich der herkömmlichen Mähtechnik vorwiegend Sichelmäher oder Spindelmäher zur Pflege von Zier-, Gebrauchs- und Strapazierrasenflächen eingesetzt. Bei autonome Mähtechnik handelt es sich häufig um akkubetriebene Rasenmähroboter, die entweder im "freien Bewegungsmuster" durch Induktionsschleifen begrenzt agieren oder Geräte mit georeferenzierter Steuerung durch GPS-Daten (Husqvarna, 2019; Kramer et al., 2019). Kleinere Rasenmähroboter (Leight Weight Mower) haben in der Regel ein Mähwerk mit einem Sichelmähwerk nach Sichelmulchmäher-Prinzip. Hier sind an einer Messerscheibe drei frei schwingende Messerklingen fixiert, mit denen der Schnitt erfolgt (Abb. 1).

Im Allgemeinen mäht ein Roboter nicht erst nach Erreichen einer vorgegebenen Aufwuchshöhe, sondern hält die Rasenfläche auf einer definierten Schnitthöhe gleichmäßig kurz. Die Schnitthöhenseinstellung ist abhängig von Hersteller sowie Modell und variiert zwischen 18–80 mm, wobei die meisten Modelle Einstellungsmöglichkeiten zwischen 20 und 60 mm bieten (Husqvarna, 2018).

Fragestellung und Zielsetzung

Im Auftrag der Husqvarna Deutschland GmbH wurde eine Studie auf Zierrasen, einer kommunalen Sportanlage, auf einem Fairway und auf extensiv genutzten Gebrauchsrasen im öffentlichen Grün durchgeführt. Nachfolgend werden die Ergebnisse zum Sportrasen und zum Gebrauchsrasen dargestellt. Ziel der Arbeit war es, auf derartigen Rasenflächen den Einfluss auf die Rasenqualität durch das autonome Mähen mit "Automower" von Husqvarna im Vergleich mit dem herkömmlichen Mähen durch die jeweiligen Betreiber der Flächen in zwei Vegetationsperioden (2019 und 2020) zu beurteilen. Alle Flächen liegen im Stadtgebiet Osnabrück.

Pflegemanagement

• Projektive Bodendeckung Sigma Scan Auswertung nach Karcher, Richarddson (2005) mit Turf Analyzer" (Abb. 2).
• NDVI/Grünintensität Greenseeker, Fa. Trimble Ltd.
• Visuelle Bonituren in monatlichen Abständen entsprechend den Beschreibungen des Bundessortenamtes (BSA, 2017)
• Ballrolldistanz zur Bestimmung der Spielfeldqualität nach DIN EN 12234

Die Versuchsflächen wurden entsprechend dem Versuchsaufbau mittels Husqvarna Automower [AM] und mit herkömmlicher Mähtechnik [HKM] gepflegt. Die Pflege der Versuchsflächen [HKM] entspricht hinsichtlich Schnitthöhe, Schnittintervallen, Beregnung und Düngeapplikation dem regulären Pflegemanagement des Pflegepersonals (vgl. Tab. 2).

Der regelmäßige Schnitt der HKM-Parzellen erfolgte auf der kommunalen Sportanlage zwei bis dreimal pro Woche mittels eines Spindelschleppzug, welcher von einem Rasentraktor gezogen wurde. Die Schnitthöhe betrug 25 bis 35 mm. Die Gebrauchsrasenfläche im öffentlichen Grün wurde im zweiwöchigen Turnus mit einem Sichelmäher gepflegt.

Der regelmäßige Schnitt der HKM-Parzellen erfolgte auf dem Sportplatz zwei- bis dreimal pro Woche mit einem vom einem Rasentraktor gezogenen Spindelschleppzug auf einer Schnitthöhe von 25 bis 35 mm und im öffentlichen Grün im zweiwöchigen mit einem Sichelmäher. Der Einsatz der Automower erfolgte im zweitägigen Rhythmus auf dem Sportrasen und dreimal pro Woche auf dem Gebrauchsrasen (vgl. Tab. 3)

Die Versuchsflächen auf dem Sportplatz und im öffentlichen Grün wurden entsprechend der Varianten mit herkömmlicher [HKM] und autonome [AM] Mähtechnik als Blockanlage mit vierfacher Wiederholung angelegt. Die Versuchsfläche auf dem Sportplatz betrug 7000 m² und die einzelnen Parzellen für AM und HKM waren mit einem Maß von 70 m x 12,5 m eingeteilt. Im öffentlichen Grün standen 3200 m² Rasenfläche zur Verfügung. Die Parzellengröße betrug hier 40 m x 10 m.

Zur Erfassung der Rasenqualität wurden folgende Untersuchungsparameter in regelmäßigen Abständen registriert:

Die statistische Analyse aller Daten erfolgte unter Hinzunahme von IBM SPSS Statistics 26. Das Grundprinzip zur Anlage der Versuchsflächen ist in Abb. 3 dargestellt.

Sportrasen

Besonders gute Ergebnisse haben die NDVI-Messung zur Ermittlung der Vitalität gezeigt (vgl. Abb. 4). Hier konnte an drei von vier Terminen eine signifikant bessere Vitalität festgestellt werden. Die AM-Parzellen wiesen also über die gesamte Vegetationsperiode eine höhere Pflanzenvitalität auf. Ab Juli 2020 konnten zwischen AM und HKM signifikante Unterschiede beobachtet werden. Im Oktober wurde auf beiden Varianten die höchste fotosynthetische Aktivität gemessen, auf den AM-Flächen mit einem Wert von 0,86 und 0,82 bei den HKM-Parzellen.

Die digitale Erfassung der projektiven Bodendeckung mittels Sigma Scan zeigt, dass beide Versuchsvarianten anfangs die höchsten Werte von 99,5 Prozent aufweisen, was im Oktober 2020 nur noch auf den AM-Parzellen wieder erzielt wurde. Über beide Vegetationsperioden hatten die AM-Parzellen immer eine projektive Bodendeckung von mindestens 98 Prozent, während die HKM-Variante besonders im Juli 2020 im Deckungsgrad auf 94 Prozent zurückging, was auf Hitze- und Trockenschäden zurückzuführen sein kann. Insbesondere im zweiten Untersuchungsjahrs konnten ab Mai bis einschließlich Oktober 2020 zwischen den beiden Versuchsvarianten statistisch signifikante Unterschiede nachgewiesen werden. In der AM-Variante zeigte sich damit eine höhere projektive Bodendeckung auf dem Strapazierrasen.

Über die gesamte Versuchszeit betrachtet, gibt es nur geringfügige Unterschiede bezüglich der Unkrautfreiheit zwischen den Versuchsvarianten AM und HKM. Die visuelle Bewertung der Narbenfarbe ergab, dass die AM-Parzellen über beide Vegetationsperioden gleiche bis geringfügig bessere Boniturnoten aufwiesen. Im Oktober 2020 ergab sich mit der gemittelten Note 8,2 der höchste Wert auf den AM-Parzellen, im Mai 2020 wurde auf den HKM-Flächen mit der Note 8 der Höchstwert erreicht. Im März 2020 liegen mit einer durchschnittlichen Bewertung von 5,5 die geringsten Werte beider Versuchsvarianten vor. Dies ist auf den Vegetationszustand zum Winterende zurückzuführen. Über den gesamten Versuchszeitraum betrachtet zeigten die AM-Parzellen tendenziell höhere Bewertungsnoten auf, was durch einen signifikanten Unterschied zum Versuchsende im Oktober 2020 auf der AM-Variante bekräftigt wird.

Die Untersuchung des Rasen-Aspekts zeigt auf, dass die AM-Parzellen, im zweiten Untersuchungsjahr nicht nur bessere Noten gegenüber den HKM-Parzellen beobachtet wurden, sondern auch gegenüber den AM-Werten der ersten Vegetationsperiode aufwiesen. Somit wird sowohl eine bessere Qualität gegenüber der HKM erzielt und durch einen längerfristigen Automower-Einsatz eine Qualitätssteigerung erreicht. Signifikante Unterschiede können dazu jedoch nur an zwei Terminen nachgewiesen werden. Zu den Messzeitpunkten des Ballrollverhaltens wurden mit Winkelprisma die Rasenaufwuchshöhen in [mm] gemessen. Dabei wiesen die AM-Parzellen je nach Schnittzeitpunkt Höhen zwischen 19 und 25 mm auf, die HKM-Parzellen 25 bis 31 mm. Damit erzielte die AM-Variante längere Ballrolldistanzen gegenüber der HKM-Variante. An zwei von vier Messungen konnte ein statistisch signifikanter Unterschied nachgewiesen werden (vgl. Abb. 5).

Gebrauchsrasen im öffentlichen Grün

Die projektive Bodendeckung mittels Sigma Scan zeigte im Juli 2019 signifikante Unterschiede zugunsten der HKM-Variante noch ausgehend vom Ausgangszustand auf. Im zweiten Untersuchungsjahr 2020 wurden an zwei Terminen signifikante Unterschiede mit höherer Bodendeckung auf den AM Varianten nachgewiesen (vgl. Abb. 6).

Die Bewertung des Rasenaspektes fasst Kriterien wie Narbendichte, Narbenfarbe, Blattfeinheit und Unkrautfreiheit als Gesamtaspekt zusammen. Anhand der Entwicklung im zeitlichen Verlauf wiesen die AM-Parzellen über beide Vegetationsperioden bessere Boniturnoten gegenüber den HKM-Parzellen auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei der reduzierten Mähfrequenz eine sehr niedrige Schnitthöhe angesetzt wurde, sodass abweichend von der Drittelregel ein zu großer Anteil der jüngeren, grünen Blatttriebe entnommen wurden und damit insbesondere der Grünaspekt gelitten hat (vgl. Abb. 7).

Die Bonitur der Narbenfarbe beziehungsweise der Grünintensität ergab für die AM-Variante über beide Vegetationsperioden höhere Boniturnoten als auf den HKM-Parzellen. Überwiegend zeigten die beiden Varianten jedoch nur geringe Unterschiede bei der Narbenfarbe auf. Auch die NDVI-Messungen zur Ermittlung der Vitalität wiesen auf den AM-Parzellen zu allen Terminen eine tendenziell höhere Pflanzenvitalität auf.

Die Datenerhebung für die Entwicklung des Pflanzenbestandes erfolgte durch visuelle Schätzung Deckungsgradanteile an Gräsern, Kräutern und Moos der beiden Versuchsvarianten AM und HKM. Zum Ende des Versuchszeitraums war eine Zunahme der Bodendeckung auf beiden Varianten zu verzeichnen. Die größten Veränderungen ergaben sich dabei beim Moosanteil, der auf den AM-Parzellen im Mittel um circa 25 Prozent und auf den HKM-Parzellen um etwa 32 Prozent zugenommen hat. Der Anteil der Gräser veränderte sich nur gering. Dieser blieb auf den AM-Parzellen auf einem Niveau über 40 Prozent, auf den HKM-Parzellen war dagegen ein Rückgang von etwa 10 auf etwa 35 Prozent zu verzeichnen. Der Anteil der Kräuter reduzierte sich zum November 2020 um circa 50 Prozent gegenüber den Ausgangswerten auf beiden Versuchsvarianten (vgl. Abb. 8).

Zusammenfassung

Im Rahmen der beschriebenen Untersuchungen konnte durch den Einsatz von autonomer Mähtechnik die Rasenqualität auf Sportrasen- und Gebrauchsrasenfläche verbessert werden, sodass die Erfahrungen von Pirchio et al. (2018 a,b) und Kramer et al. (2019) tendenziell bestätigt werden können. Zusammenfassend haben alle untersuchten Parameter durchgehend gleiche, tendenziell bessere und in Teilen signifikant bessere Ergebnisse gezeigt.

Bei Sportrasen konnten für die AM-Variante signifikant bessere Bewertungen bei den Parametern Deckungsgrad, Rasenaspekt und Narbenfarbe beziehungsweise Grünintensität, insbesondere im zweiten Versuchsjahr vom Sommer zum Herbst 2020 nachgewiesen werden. Dies ist im Vergleich zur herkömmlichen Mahd auf dem Sportplatz mit 2 bis 3 Schnitten pro Woche entsprechend den Ausführungen auf das regelmäßige, weitgehend tägliche Mähen zurückzuführen, wobei deutlich weniger Blattmasse entfernt wird und daher insgesamt der Anteil jüngeren Pflanzenmaterials mit besserer Grünfärbung im gesamten Aspekt mehr zur Geltung kommt und so auch zum besseren Deckungsgrad beitragen kann (vgl. McElroy et al. 2022, Aamlid et al. 2021).

Auch auf den Gebrauchsrasenflächen konnten mindestens gleich gute und teilweise auch signifikant bessere Bewertungen in den Parametern Deckungsgrad, Rasenaspekt und Narbenfarbe sowie NDVI-Werten, insbesondere im zweiten Versuchsjahr nachgewiesen werden.

Die in diesem Projekt verwendetet Modelle von Mährobotern waren allesamt noch mit dem "freien Bewegungsmuster" durch Induktionsschleifen begrenzt ausgestattet. Durch die zunehmende Einführung der georeferenzierten Steuerung durch GPS-Daten darf hier mit einer weiteren Verbesserung der Rasenqualität gerechnet werden, da das Muster durch das zufällige Fahren wegfällt.

Wie gerade das Ansteigen des Einsatzes von Mährobotern auf Fairways in Golfanlagen im Jahr 2022 gezeigt hat, ist aber nicht nur die Rasenqualität ein Entscheidungskriterium, sondern auch die Verfügbarkeit von Personal oder Kostenstrukturen.

Literaturverzeichnis

• Aamlid T. S., K. J, Hesselsoe, T. Pettersen UND A.Bor- chert (2021): ROBO-GOLF: Robotic Mowers for better Turf Quality on Golf Course Fairways and Semi-Roughs. Results from 2020. NIBIO Report, Vol. 7, No. 87, 2021.
• FLL, 2021: Regel-Saatgut-Mischungen Rasen – RSM Rasen. Forschungsgesellschaft Landschaftsentwick- lung Landschaftsbau e. V. (FLL) Hrsg., 43. Aufl. Bonn.
• Floß, A., J. Kramer, W. Prämaßing, M. Thieme-Hack (2019): Rasenmähroboter auf dem Vormarsch? Aspekte der automatisierten Grünflächenpflege für öffentliche Anlagen, In: Rasen – Turf – Gazon 3/2019, Kölln Verlag, S. 49–51.
• Husqvarna, 2018: Bedienungsanweisung Husqvarna Automower 315/550. Husqvarna Group Deutschland, [HRSG.]
• Husqvarna, 2019: Rasenpflege Seminar – Bayerischer Fußball Verband. Husqvarna Group Deutsch- land, Hrsg.
• Kramer, J., W. Prämaßing, M. Thieme-Hack (2019): Automatisierte Rasenpflege auf Golfplätzen – Hinweise für die Betreiber von Golfanlagen, Osnabrück.
• McElroy, J. S., S. Magni, L. Caturegli, M. Sportelli G. Sciusco, M. Fontanelli und M. Volterrani (2022): Autonomous Mowers will change the Rules of Mowing. https://www.gcmonline.com/rese... (aufgerufen am 06.09.2022).
• Müller-Beck, K.G. (2017): Regelmäßiger Schnitt fördert Narbenbildung des Rasens, In: Manuskript DRG Rasen-Thema Mai 2017, online unter: www.rasengesellschaft.de.
• Pirchio, M., M. Fontanelli, C. Frasconi, L. Martelloni, M. Raffaelli A. Peruzi, L. Caturegli, M. Gaetani, S. Magni, M. Volterrani und N. Grossi: (2018 a): Auto- nomous Mower vs. Rotary Mower: Effects on Turf Quality and Weed Control in Tall Fescue Lawn, in: Agronomy 2018, 8, 15.
• Pirchio, M., M. Fontanelli, C. Frasconi, L. Martelloni, M. Raffaelli A. Peruzi, L. Caturegli, M. Gaetani, S. Magni, M. Volterrani und N. Grossi (2018 b): Autono- mous Rotary Mower vs. ordinary reel mower effects of cutting height and nitrogen rate on manila grass turf quality, in: HortTechnology 28(4): 509–515.
• Schneider, H. (2018): Rasenmanagement – Grund- pflege, Mähen. In: Thieme-Hack, M. [Hrsg.] (2018): Handbuch Rasen. 1. Aufl. Stuttgart: Eugen Ulmer KG, 352S.