Landwirtschaft 4.0

Revolution auf dem Acker!

Von Nadin Schley · 2019

Bauern haben eine gesellschaftliche Aufgabe, die immer schwieriger zu erfüllen ist. Knappe Ressourcen, eine wachsende Weltbevölkerung und der Klimawandel stellen die Landwirtschaft vor Herausforderungen. Doch innovationsgetriebene Landwirte haben erste Lösungsansätze entdeckt. Welche Wege geht die Landwirtschaft in Zukunft, um die Nahrungsmittelerträge nachhaltig zu steigern?

Ein Roboterarm bewirtschaftet Salatpflanzen im Gewächshaus. Thema: Landwirtschaft 4.0.
Das Vertical Farming ist eine Zukunftstechnologie, die eine tragfähige Landwirtschaft und Massenproduktion pflanzlicher und tierischer Erzeugnisse durch Übereinanderstapeln ermöglichen soll. Foto: iStock/sompong_tom

Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff für alle Lebewesen, aber ein Problem für die Umwelt. Denn ein Übermaß führt zu Belastungen von Land- und Wasser-Ökosystemen. Rund 60 Prozent der Stickstoff-Emissionen stammen aus der Landwirtschaft. Die Bundesregierung möchte den Stickstoffüberschuss bis 2032 auf 70 Kilogramm pro Jahr senken. Um dieses Ziel zu erreichen, setzen immer mehr Landwirte auf digitale Kompetenzen – und das zu Recht! 

Landwirtschaft 4.0

Wenn Bauer Petz etwa von den Messsensoren Informationen über den Gesundheitszustand seiner Pflanzen auf den Bordcomputer des GPS-gesteuerten Traktors bekommt, teilt dieser dem angehängten Streuer mit, ob er die Düngemenge erhöhen oder reduzieren soll. Zusätzlich scannt eine Kamera den Boden während der automatisierten Fahrt mit dem Traktor und misst so gleichzeitig den Wasser- und Nährstoffgehalt in Echtzeit. Das hat enorme Vorteile, denn Bauer Petz kann jederzeit eingreifen, wenn die Qualität seiner Pflanzen und Böden leidet und zwar passgenau und ressourcenschonend. Dank der modernen Technik spart er nicht nur Kraftstoff. Die Nährstoffe für seine Saat lassen sich präzise und ohne Überlappung auf oder in den Boden bringen. Verknüpft mit spezifischen Wetterdaten kann der Umgang mit Boden, Wasser und Temperatur optimiert werden. Dazu trägt ein ausgeklügeltes Netz an Wetterstationen bei. Die Daten haben erheblich an Aussagekraft und Informationswert gewonnen.

Prüfender Blick von oben

Manchmal lässt Bauer Petz auch eine Drohne über seine Felder fliegen, denn sie dient den Landwirten zur allgemeinen Zustandsmessung seiner Pflanzen und auch zur Wildrettung von oben. Im Feld sitzende Rehkitze können durch den Einsatz eines Thermosensors am Fluggerät leicht aufgespürt und anschließend gerettet werden. Mithilfe des Drohneneinsatzes sieht Bauer Petz auch potenziellen Schädlingsbefall an seinen Pflanzen. Auf Grundlage der Daten kann er entsprechend reagieren, etwa durch den gezielten Abwurf von Pflanzenschutz. Zudem überwacht die Drohne automatisierte Landmaschinen, denn die Digitalisierung macht auch vor dem Stall nicht halt: Roboter melken Kühe, Sensoren sorgen für die optimale Fütterung und digitale Apps geben Hinweise auf Erkrankungen. Das Prinzip von „Digital Farming“ fußt da­rauf, Informationen von Feld und Stall und den eingesetzten Maschinen zu erheben. Es ermöglicht eine gezieltere Bewirtschaftung von Acker und Hof, weil die digitalen Kompetenzen zeitgleich und verlässlich über alle Stufen der Wertschöpfung hinweg, von der Saat bis hin zur Ernte kommunizieren. Das führt zur Ertragssteigerung und schont die Umwelt.

In die Höhe pflanzen: Vertical Farming

Mit Methoden von gestern lassen sich die aktuellen Herausforderungen nicht lösen. Die Landwirtschaft braucht innovative Ideen, um sich vom klassischen Ackerbau abzuheben, denn die nutzbare Fläche wird immer kleiner. Vertikale Anbaumethoden („Vertical Farming“), in denen Kräuter, Salat und Gemüse in geschlossenen Systemen übereinander angeordnet wachsen, könnten die Lösung sein. Der Kunde erntet seinen Salat direkt aus dem Regal im Supermarkt. Landwirtschaftliche Lieferketten werden so auf null gesetzt. In Zeiten des Klimawandels und zunehmender Verstädterung ein starkes Plus für die lokale Landwirtschaft. Durch die Verlagerung der Produktion vom Boden in die Höhe kann zudem mehr angebaut werden als auf einer vergleichbaren Grundfläche auf dem Boden. Der Flüssigkeitsbedarf dieser Anbauverfahren ist vergleichsweise gering. Computer düngen und wässern die Pflanzen, kontrollieren die Temperatur, messen Wachstum und Ertrag und sammeln so wichtige Daten, die schließlich genutzt werden, um den Ernteertrag weiter zu optimieren. Das Fraunhofer Institut hat in einer 2018 veröffentlichten Studie herausgefunden, dass sich in Zukunft auf 3,6 Quadratmetern mit „Vertical Farming“ genügend Lebensmittel anbauen lassen könnten, um einen Stadtbewohner zu versorgen.

Pflanzenschutz: (k)ein Auslaufmodell

Am modernen Pflanzenschutz führt auch in Zukunft kein Weg vorbei, denn er trägt dazu bei, hohe Erträge in Acker- und Gartenbau zu sichern. Die Produktion gesunder Nahrungsmittel im Einklang mit der Natur ist eines der zentralen Ziele für Politik und Forschung. Dieses Ziel erhöht den Anreiz nach Alternativen für den Chemieeinsatz auf den Feldern zu suchen, um Schädlinge in Pflanzenbeständen zu vermeiden und die negativen Auswirkungen von Schaderregern zu minimieren. Die Landtechnik im Pflanzenschutz wird zunehmend digitaler. Agrarmeteorologische Messstationen können auf Basis von Wetterdaten wie Luft- und Bodentemperatur, Niederschlag und Windgeschwindigkeit, Prognosen und Handlungsempfehlungen zur Bekämpfung von Schaderregern geben, denn je nach Wetter und Umweltbedingungen können Maiszünsler, Kartoffelkäfer oder Apfelschorf die Ernte erheblich beeinträchtigen. Der Nutzen liegt auf der Hand: Zum einen können Landwirte Kosten sparen, weil sie gezielt Pflanzenschutzmaßnahmen und die passgenauere Bewässerung der Kulturen einsetzen. Zum anderen werden Nahrungsmittel umweltschonend produziert. Landmaschinen spritzen heute schon automatisch den chemischen Pflanzenschutz direkt mit der Aussaat in die Böden ein. Dieses Verfahren schützt die Bienen und andere Insekten, da die freigesetzten Giftstoffe nicht mehr auf Felder und Blüten geweht werden können. Gleichzeitig sind innovative Technologien zugegen, um den Einsatz von Pflanzenschutzmittel zu reduzieren. Feldspritzen mit Sensorik etwa erkennen schon vor der Aussaat, wo auf dem Feld Unkraut wächst. Dort verteilen sie dann den Pflanzenschutz. Durch diese innovative Pflanzenschutzspritztechnik lassen sich etwa 60 bis 80 Prozent der Spritzmittel einsparen. Auch Roboter können hier künftig Aufgaben übernehmen und autonom Pflanzenschutzmaßnahmen durchführen. 

Gewappnet für die Zukunft 

Das Fazit lautet: Die Landwirtschaft steht vor Herausforderungen. Die Ernährungssicherheit zählt zu den dringlichsten Aufgaben einer stetig wachsenden Weltbevölkerung. Trotzdem blicken die Landwirte optimistisch in die Zukunft, weil sie erkannt haben, dass die digitale Innovation ein wichtiger Schlüssel zu einer Produktionssteigerung und somit zu höheren Erträgen ist, bei der die Ressourcen des Planeten effizienter und nachhaltiger genutzt werden können. Denn mit ihr lassen sich höhere Erträge erzielen, ohne die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft außer Acht zu lassen. Deshalb können speziell deutsche Höfe einen zunehmenden Beitrag zur Ernährung der Weltbevölkerung leisten.

Umfrage zu Hightech auf dem Acker

67 Prozent der Landwirte sind der Meinung, dass Digitalkompetenz in Zukunft genauso wichtig sein wird wie fachliche oder soziale Kompetenz. Vier Prozent sind sogar der Meinung, dass sie die wichtigste Fähigkeit sein wird. Das zeigt eine repräsentative Befragung im Auftrag des Deutschen Bauernverbands (DBV) unterstützt vom Digitalverband Bitkom unter 850 betriebsleitenden Landwirten.

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