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Ackerbau der Zukunft: Wer bestellt das digitale Feld?


natur - epaper ⋅ Ausgabe 6/2019 vom 17.05.2019

Wahre Zauberdinge verspricht die Agrarindustrie: Dank Drohnen, Cloud und SatellitenÜberwachung soll nun das goldene, digitale Agrarzeitalter anbrechen – mit steigenden Erträgen bei sinkender Umweltbelastung. Wie nachhaltig und effizient ist Farming 4.0 tatsächlich?


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Präziser arbeiten und die Umwelt schonen: Dank exakter Bodenkartierung weiß der Landwirt, welcher Teil seines Feldes zusätzliche Nährstoffe braucht, wo Unkraut wächst oder wo es besonders trocken ist


Foto: CLAAS

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... zusammenarbeiten. Zum Wohle der Umwelt wie der Agrarindustrie. Auf der Konferenz Bits & Bäume an der Technischen Universität Berlin diskutieren über 1700 Technologen und Umweltschützer zwei Tage lang spannende Fragen: Welche ökologischen Chancen stecken in digitalen Anwendungen, etwa für den Klimaschutz? Welche Art der Digitalisierung ist schädlich? Wie kann die digitale Gesellschaft die Grundlagen unseres Lebens auf der Erde bewahren? Und wo zieht der Datenschutz die Grenze – trotz möglicher ökologischer Vorteile? Auf einem Workshop stellen der WWF Deutschland und die Robert Bosch Stiftung ihre neue Studie „Digitalisierung und Nachhaltigkeit“ vor, in der Mobilitäts- und Zukunftsforscher Stephan Rammler und Techniksoziologe Felix Sühlmann-Faul die Chancen und Risiken analysieren.

Ein Aspekt der Arbeit überrascht sicherlich viele, die sich zum ersten Mal mit dem Thema beschäftigen: Digitalisierung kann die Nachhaltigkeit steigern – auch in der Landwirtschaft. Dabei spielt zum Beispiel die verbesserte Präzision eine große Rolle: Mithilfe von verbesserten Sensoren, Satellitendaten und ähnlichem lässt sich etwa Unkraut nur an den Stellen bekämpfen, auf denen es auch tatsächlich wächst – und das auch nicht nur mit Chemie, sondern mit mechanischen Verfahren. Die Digitalisierung verbindet dabei durchaus altes Wissen mit neuester Technik. Der Bauer, der früher in der Sommersonne Hektar für Hektar Unkraut gehackt hat, sitzt dann im klimatisierten Traktor, der zentimetergenau die Reihen abfährt und Unkraut selbstständig beseitigt, ohne die Kultur zu beschädigen.

Wenn sich Technik an Natur anpasst

Mit der Digitalisierung der Landwirtschaft beschäftigt sich bei der Umweltschutzorganisation WWF Deutschland Michael Berger, Referent für nachhaltigere Landwirtschaft und Ressourcenschutz. „Wir hoffen auf eine Trendwende, bei der sich nicht mehr die Natur an die Technik, sondern die Technik sich an die naturgegebenen Strukturen anpasst“, betont der WWF-Referent. Der WWF wendet sich nämlich nicht per se gegen die Digitalisierung der Landwirtschaft, sondern möchte auch die Chancen und Potenziale mitdenken. „Es wäre eine vertane Chance, wenn man die Digitalisierung nur der Industrie überlässt.“

Spritzen war gestern – Unkraut jäten ist wieder angesagt! Dieses Hackgerät kann flexibel gesteuert und auf den Unkrautbewuchs angepasst werden. Das kommt bei Besuchern gut an


Ähnlich denkt auch Thomas Herlitzius, Leiter des Instituts für Naturstofftechnik an der Technischen Universität Dresden und damit Vertreter der technischen Seite. Er setzt auf neue Maschinen und Verfahren, um der ständig wachsenden Weltbevölkerung genügend gesunde Nahrung und Energie zu liefern. „Wir wissen noch nicht ganz genau, wie wir das erreichen können, aber die Maschinensysteme, die wir dafür brauchen, werden jetzt erdacht und entwickelt.“ Ein Besuch in der Versuchshalle seines Instituts zeigt, wo es eventuell künftig lang geht: Dort testen die Sachsen gerade ihren selbst entwickelten Obstroboter Cäsar, der den Obstbauern künftig als autonom fahrender Assistent unter anderem bei Pflanzenschutz, Bodenpflege, Düngung, Konturschnitt und Ernte unterstützen soll.

Experimentierfeld für die Zukunft

Wer alle Aspekte der digitalen Zukunft der Landwirtschaft im Praxiseinsatz erleben will, reist neuerdings in die Schweiz: Dort geht der AGCO-Konzern, ein Global Player mit Marken wie Fendt, Massey Ferguson oder Deutz-Fahr, völlig neue Wege: Um Landwirten die Möglichkeiten der Digitalisierung live und in Farbe vorzuführen, hat die Schweizer AGCO International GmbH aus Neuhausen am Rheinfall mit Partnern im Ort Tänikon (Schweizer Kanton Thurgau) als Erweiterung des bereits bestehenden 81 Hektar großen Versuchsbetriebs die Swiss Future Farm (SFF) aufgebaut. Im Praxiseinsatz befinden sich nicht nur Traktoren von AGCO, sondern auch Anbaugeräte und Datentechnik von unterschiedlichen Herstellern. Das Konzept lautet: Demonstration der neuesten Landtechnik unter realen Bedingungen im Zusammenspiel mit Smart Farming – von der Echtzeit-Lenkung bis zur Einzelkornsaat aus dem Baukasten. Für Bernhard Schmitz, Commercial Manager für Smart Farming-Lösungen bei AGCO ist dieses „Zusammenspiel von öffentlichen und privaten Partnern zur Bewirtschaftung eines Landwirtschaftsbetriebes bisher einzigartig in Europa“.

Und das Konzept kommt an: Über 10 000 Gäste aus der Landwirtschaft besuchten die Musterfarm bei der Eröffnung im September 2018, seitdem reißt der Besucherstrom nicht mehr ab. Die meisten Gäste stammen von mittelständischen Höfen aus der Schweiz und dem angrenzenden Süddeutschland. „Den typischen Besucher interessiert besonders der einfache Einstieg in das Smart Farming“, erläutert Schmitz. „Es geht uns um die Entmythisierung dieses Hypebegriffs und darum, den Landwirten die Angst vor diesem Thema zu nehmen.“

Carlo Horn ist Biobauer und an den Techniken des Precision-Farmings interessiert. Doch noch sind die meisten Systeme für ihn zu teuer



»Es wäre eine vertane Chance, die Digitalisierung der Industrie zu überlassen«
Michael Berger, WWF-Referent


Auf besonderes Interesse stößt bei den Besuchern das aktuelle Schwerpunktthema „Hacken statt Spritzen“. Im Zuge der andauernden Debatten um Pestizidzulassungen suchen viele nach Alternativen bei der Unkrautbekämpfung. Digitale Technik kann dabei helfen, Methoden aus dem traditionellen und ökologischen Landbau für große Flächen praktikabel zu machen. „Wir kombinieren das einst als arbeitsintensiv und unpräzise geltende mechanische Hacken mit Techniken des Precision Farmings“, berichtet AGCO-Agraringenieur Nils Zehner. Der Landwirt sät mit dem automatischen Lenksystem schnurgerade und fährt dann bei der mechanischen Unkrautentfernung in der gleichen, auf dem Traktor gespeicherten Spur, ohne die Kultur zu beschädigen. Als eine weitere Möglichkeit wird auf der Musterfarm ein Hackgerät mit integrierter Kamera gezeigt, mit der sich Kulturpflanzen vom Unkraut unterscheiden lassen. Das System steuert die einzelnen Hacken zwischen den Mais- oder Zuckerrüben-Reihen automatisch und individuell, um die Kultur nicht zu schädigen.

Big Data in der Landwirtschaft – Wer besitzt die Daten?

Vom Traktor bis zum Mähdrescher – alle landwirtschaftlichen Geräte sind über das Netz miteinander verbunden und werden zentral gesteuert


Je mehr digital gesteuerte Systeme und Datenverarbeitungsprogramme in die Landwirtschaft Einzug halten, desto mehr sorgen sich viele Bauern um die Sicherheit. „Landwirte müssen die Hoheit über ihre Daten behalten und die Experten auf dem Acker bleiben“, fordert deshalb Michael Berger, Referent für nachhaltigere Landwirtschaft und Ressourcenschutz beim WWF Deutschland. „Damit Digitalisierung nicht zum einseitigen Geschäftsmodell weniger Profiteure verkommt, sondern wirklich Vorteile für Landwirte, Natur und letztlich auch die gesamte Gesellschaft bringen kann, braucht es einen offenen Diskurs.“ Diese Einstellung deckt sich mit der vieler Landwirte, die etwa beim Umgang mit erfassten Daten, Algorithmen und Künstlicher Intelligenz auf ihre Rechte pochen. So wie Biobauer Carlo Horn, der es kritisch sieht, dass sich die Daten neuer Landmaschinen aus der Ferne abrufen lassen. Er sieht dadurch seinen Arbeitsplatz in Gefahr. „Dank dieser Daten könnten Maschinenhersteller im Prinzip die komplette Feldbearbeitung voll automatisieren. Der Bauer wäre da überflüssig“, blickt der Brandenburger besorgt in die Zukunft. „So lässt sich die Vergrößerung von Betrieben praktisch grenzenlos fortsetzen: Irgendwann übernimmt eine internationale Zentrale die Bearbeitung von Hunderttausenden Hektar.“ Dem Wachstum, so fürchtet er, seien dank der Digitalisierung keine Grenzen gesetzt, der Mensch als begrenzender Faktor falle somit weg.
Einen anderen Blickwinkel hat der Wissenschaftler Thomas Herlitzius aus Dresden, der vor allem die Vorteile der digitalen Arbeitskraft sieht – besonders für die Bauern: „Software hat keine Rüstzeiten oder Anfahrtswege und Algorithmen ist es egal, ob sie auf dem Hofcomputer oder beim Dienstleister arbeiten“. So könnten auch nachhaltige landwirtschaftliche Betriebe einen Produktivitätsschub erhalten.

Datenschutz auf dem Feld

Die zweite große Angst der Bauern gilt der Sicherheit ihrer Betriebsdaten. Schließlich werden alle Vorgänge dokumentiert und jedes Detail erfasst. „Was passiert später damit, wer hat darauf Zugriff?“, gibt Bauer Horn zu bedenken. „Wenn meine Bank auf alle Betriebsdaten und Betriebsabläufe zugreifen kann, hat sie natürlich auch eine völlig andere Basis bei der Kreditvergabe.“ Solche Bedenken kennt auch der Schweizer Landtechnikhersteller AGCO. Hier wird betont: Die Daten gehören dem Landwirt. Und der soll auch von ihnen profitieren. „Natürlich wollen wir ein Mehrwertangebot im Smart Farming schaffen, wofür wir Daten benötigen. Wenn der Landwirt den Mehrwert versteht, wird er seine Daten zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen“, erklärt AGCO-Manager Bernhard Schmitz. Das Unternehmen könne mit den nötigen Daten dafür sorgen, dass die Maschinen eine höhere Einsatzbereitschaft haben. Davon profitiere der Landwirt auch direkt.
Dieser Dienstleitungsgedanke ist auch in der Vision des Wissenschaftlers Herlitzius zentral: So wie die Bank Kontodaten speichert, könnten in Zukunft auch Bodendaten bei einem Dienstleister und im Betrieb hinterlegt werden. „Entscheidend ist dabei das vertragliche Verhältnis zwischen Betrieb und Dienstleister, der mit den Daten sicher und vertraulich umgehen muss. Denn der vernünftige Umgang mit den Daten entscheidet über Erfolg oder Misserfolg der Digitalisierung.“

Thomas Herlitzius (o.) ist überzeugt, dass die Digitalisierung der Landwirtschaft viele Vorteile bringt. In seinem Institut an der Technischen Universität Dresden arbeitet er am Prototypen der neuen Generation des Obstroboters Caesar (u.)


Die SFF demonstriert auch, wie sich Drohnen- und Satellitenbildung auswerten lassen, um zum Beispiel gezielter auf lange Trockenperioden wie im Sommer 2018 zu reagieren. Und das Zusammenspiel eines Stickstoff-Sensors mit einem vernetzten Düngerstreuer zeigt, wie sich dank Analysetechnik eine bedarfsgerechte Düngung durchführen lässt, die Kosten senkt, die Umwelt schont und die Messwerte und Ausbringmengen dokumentiert. Diese neue Form der Landwirtschaft, die auf Präzision setzt, anstatt mit pauschalen Methoden und Mengen zu arbeiten, bezeichnen die Experten als Precision Farming. Den Ansatz schätzen vor allem auch Biobauern, weil er sie von monotonen Arbeitsschritten befreit. Das trifft schon heute auf automatisierte Lenksysteme zu, denn sie sorgen mit GPS und Schlagkarten dafür, dass der Schlepper genau in einer Spur fährt und der Acker optimal bearbeitet wird. So entlasten sie den Fahrer und senken den Maschinenverschleiß. Die dazu nötigen digitalen Landmaschinen nutzte laut einer Studie der Wirtschaftsprüfergesellschaft PwC aus dem Jahr 2016 bereits etwa jeder dritte Landwirt für den Einstieg in das Precision Farming, das aber nur etwa jeder sechste Bauer als Profi beherrscht.


»Die Zukunft gehört einer modularen Technik, bei der jedes Modul eine Aufgabe hat«
Thomas Herlitzius, Professor für Agrarsystemtechnik


Fraglos handelt es sich bei diesen Systemen um eine sinnvolle Investition, die sich aber Besitzer von kleinen Höfen oft nicht leisten können. „Wann werden Parallelfahrsysteme mit automatischer Lenkung erschwinglich, wann gibt es einen Nachrüstsatz für 500 Euro?“, fragt Carlo Horn, der in Grünheide (bei Berlin) Uckermärker, eine regionale Fleischrindrasse, und Weideenten in Bioqualität züchtet. „Gerade kleinere Betriebe nutzen ihre Technik über 30 bis 50 Jahre.“ Da wären preiswerte Nachrüstsätze sehr erstrebenswert, denn es sei weder ökologisch noch ökonomisch nachhaltig, wenn der Landwirt ständig die neueste Technik kauft. Die Kostenproblematik kennt auch der Landtechnik-Hersteller AGCO. Das Unternehmen konzentriert sich bei der Entwicklung solcher neuen Technologien allerdings auf seine aktuellen Maschinen, ältere Schlepper lassen sich nur begrenzt nachrüsten.

Doch vielleicht lässt sich das Problem ja mit einem radikalen Umdenken bei der Bauweise lösen, wie der Wissenschaftler Thomas Herlitzius vorschlägt. „Heute sind große Traktoren integrierte Systeme, die möglichst viel können sollen. Die Zukunft gehört aber einer modularen Technik, bei der jedes Modul eine Aufgabe erfüllt“, erklärt er. „Damit das ökonomisch funktioniert, müssen sich die zu konfigurierbaren Systemen zusammengefassten Einzelmodule autonom bewegen können.“ Dann ließen sich Maschinen auch leichter nachrüsten. Der Agrarsystemtechnik-Professor lässt Besuchern dazu gern in der Versuchs halle eine selbstfahrende Energiezelle mit Elektromotor und Batterie vorführen, die andere Module mit Energie versorgt. Ein Sitzplatz fehlt allerdings auf dem rollenden Vehikel: Er ist auch nicht mehr nötig, sogar der komplette Führerstand des Traktors ist künftig überflüssig, weil die Systeme entweder ferngesteuert oder ganz autonom fahren.

Ähnliche Lösungen rollen auch auf der Swiss Future Farm, wenn AGCO seinen kleinen, elektrisch angetriebenen Aussaat-Roboter Fendt Xaver demonstriert. Bei dem kleinen grün-weißen Kasten handelt sich noch um einen Prototypen, der sich aber laut AGCO „in der letzten Erprobungsphase vor der Serienreife befindet“. Generell sei der Einsatz von Robotern in der Landwirtschaft allerdings noch Zukunftsmusik.

Weit fortgeschritten ist dagegen laut einer Studie des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft die Nutzung von Satelliten-Daten: Sie liefern zum Beispiel Informationen über die Wachstumsleistung von Feldpflanzen, deren Gesundheit oder akuten Schädlingsbefall und helfen so bei einer gezielten Behandlung. Rund die Hälfte der heutigen Mittelklassetraktoren sind mit GPS-Empfängern ausgestattet, dank derer sich Düngemittel und Spritzmittel sehr gezielt einsetzen lassen.


»Preiswerte Nachrüstsätze wären für kleinere Betriebe sehr erstrebenswert«
Carlo Horn, Bio-Landwirt


Um diese Entwicklung so zu gestalten, dass alle profitieren, ist es entscheidend, alle Akteure zu vernetzen und zu beteiligen. So wird auf der Swiss Future Farm mit verschiedene Anbietern experimentiert: „Wir fahren mit unserer digitalen Strategie Fuse einen offenen Ansatz, bei der wir uns an der in der Praxis der Landwirtschaft üblichen Technikvielfalt orientieren“, meint AGCO-Experte Bernhard Schmitz. „Daher beteiligen wir uns auch mit anderen an der Entwicklung der neuen Plattform agrirouter der DKE-Data aus Osnabrück, die für einen herstellerneutralen Datenaustausch entlang der gesamten landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette sorgen soll.“

Sensorik für den Apfelbaum

Anstatt auf Daten aus dem Weltraum setzt Manuela Zude-Sasse auf Sensorik direkt an der Pflanze, um den idealen Erntezeitpunkt zu bestimmen


„Wenn hohe Auflösung gefragt ist, stößt Satellitentechnik an ihre Grenzen“, meint Manuela Zude-Sasse, Gruppenleiterin am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB) in Potsdam. Sie setzt stattdessen auf direkt an der Pflanze angebrachte Sensoren. Mit deren Hilfe kann sie den optimalen Erntezeitpunkt finden. Der hat enorme ökonomische Bedeutung: Wenn der Obstbauer den Erntezeitpunkt nur um eine Woche verfehlt, kann er seine Äpfel einen Monat weniger lagern. Mit den Sensoren bestimmt die Wissenschaftlerin die Größe und den Gehalt an Pflanzenfarbstoffen (Chlorophyll und Anthocyanin). Die Daten werden in einen Algorithmus eingegeben, der den optimalen Erntetermin bestimmt und dem Züchter auf das Smartphone schickt. Die Potsdamer führen mittlerweile an sehr vielen Obstsorten und auch an Gemüse Feldversuche durch.
Daher sieht die Wissenschaftlerin eine große Zukunft für Pflanzensensoren in der digitalen Landwirtschaft, zumal sie sich auch für den ökologischen Anbau anbieten. „Der Sensoren-Einsatz fördert – dank der Optimierung mittels Pflanzendaten – die nachhaltige Intensivierung der Produktion von frischen gesunden Lebensmitteln, zu denen es ja keine Alternative gibt.“

Die Erntehelfer von morgen: Satellitendaten und Lenksysteme ermöglichen dem Landwirt gezielte Beackerung. Ähnliche Daten könnten auch Drohnen (u.) liefern, oder gleich selbst gezielt Pestizide ausbringen. Allerdings ist ihr Einsatz in Deutschland noch nicht so verbreitet. Der Saatroboter Xaver (r.) arbeitet gleich ganz autonom


Diese Entwicklung dürfte ganz im Sinn der Landwirte sein, die ja in der Regel einen Fuhrpark mit Landtechnik von unterschiedlichsten Herstellern besitzen. Biobauer Horn vermisst aber gerade da zukunftsfähige, herstellerübergreifende Standards. So würden bisher höchstens die Geräte eines Herstellers zusammenpassen. „Landwirte sollten sich die jeweils beste Technik für jeden Einsatz und Betrieb zusammenstellen können.“

Zusammenarbeit von Systemen und Sensoren

Ein Ansatz dafür ist der sogenannte ISO-Bus, den die Landtechnikbranche bereits vor zwei Jahrzehnten entwickelt hat: Mit diesem vereinheitlichten Datenbus können auch Maschinen und Systeme unterschiedlichster Wettbewerber miteinander „sprechen“. Über den ISO-Bus lassen sich aber auch Sensoren aller Art integrieren. Auch davon sind einige auf der Zukunftsfarm schon im Testeinsatz. „Wir demonstrieren anhand der Sensoren in den Traktoren und den Anbaugeräten, wie sich gemessene Daten mit Hilfe eines automatischen Dokumentationssystems oder der Farm-Management-Software verarbeiten und nutzen lassen“, erklärt Nils Zehner. „Wir fassen die Sensordaten so zusammen, dass sie uns beim Betrieb der Farm unterstützen.“

Ein kleines elektronisches Anbaugerät demonstriert sehr schön, dass diese Sensoreinsätze nicht zwangsläufig aufwendig ausfallen müssen: Die Rede ist vom Smart Firmer, der auf der Sämaschine beim Säen mitfährt und dabei in der Furche typische Kennwerte wie Bodenfeuchte oder organische Substanzen und Rückstände erfasst. Dank dieser Messwerte lässt sich der Einsatz der Sämaschine individuell regeln. Die Arbeit auf dem Feld wird so durch immer mehr Daten immer weiter optimiert. Ob das für die Natur tatsächlich eine gute Nachricht ist, oder ob durch die Arbeitserleichterung der Flächenbedarf der Landwirtschaft eher größer wird, bleibt abzuwarten.


Fotos: Swiss Future Farm(2), www.ralfbaumgarten.de, Fotostudio Neukölln / WWF

Fotos: AGCO / Fendt, www.ralfbaumgarten.de (2)

Fotos: Jan Windszus, CLAAS, Fendt, JEAN PIERRE MULLER / gettyimages