Warum Farming 4.0 die Welt nicht retten kann

Einleitung 

„Digitalisierung der Landwirtschaft rettet die Welt und revolutioniert die Landwirtschaft“. So oder Ähnlich liest man es in den letzten Jahren immer wieder in deutschen und internationalen Medien.

Das stimmt. Und es stimmt auch wieder nicht. Ich möchte daher versuchen etwas differenzierter darzustellen welchen Beitrag „Farming 4.0“ potentiell leisten kann und was es nicht kann.

Worüber reden wir

Die Begriffe für „Digital- und Elektronikkram“ in der Landwirtschaft werden auch in der Branche nicht immer trennscharf benutzt. Die gängigsten und wohl auch sinnvollsten Definitionen lauten meiner Meinung nach wie folgt.

  • Precision Farming: Teilflächenspezifischer und Datengestützter Ackerbau (Beispiel: Die sandigen Ecken im Feld mit niedrigerem Ertragspotential bekommen weniger Dünger)
  • Smart Farming: Automatisierungsfunktionen, die die Arbeit des Landwirts vor allem aber Precision Farming Anwendungen sehr einfach und intuitiv machen (Beispiel: Die Software erstellt automatisch Vorschläge für gute und schlechte Zonen und für Düngermengen)
  • Farming 4.0: Überbegriff für alles was irgendwie mit Software, Digitalisierung, Robotik, IoT,  Automatisierung oder so zu tun hat
  • Digitale Landwirtschaft: Dasselbe wie Farming 4.0

Farming 4.0 mag als Marketingbegriff entstanden sein – es ist ein durchaus treffender Begriff.

Die Digitalisierung der Landwirtschaft kann ohne weiteres als nächster großer landwirtschaftlicher Entwicklungsschritt nach Mechanisierung und der Green Revolution eingestuft werden.

Was sind Anwendungen? / Wo stehen wir heute?

Auf der Maschine sind GPS-basiertes Lenken, Mobilfunk-Connectivity und ISOBUS-Funktionen (ein standardisiertes System für die Kommunikation von Traktor und Anbaugerät) die Grundlage für aktuelle und zukünftige Anwendungen von Farming 4.0.

GPS Lenksysteme mit denen die Maschinen selbstständig auf 2cm genau eine Spur auf dem Feld abfahren können kommen vielen Nicht-Landwirten wie eine absolute Sensation vor. Dabei sind diese Systeme seit knapp 15 Jahren im Markt und auf mittleren und größeren Maschinen eine Selbstverständlichkeit. Traktoren können damit schon lange was wir beim PKW als Neuheit und Level 2 Autonomie bezeichnen würden. Auch wenn durch Vermeidung von Überlappungen ca. 2% an Betriebsmitteln eingespart werden kann hat sich diese Funktion vor allem aufgrund des erheblich erhöhten Arbeitskomforts durchgesetzt.

Mobilfunkverbindungen sind heute ebenfalls auf allen größeren Maschinen im Standard. Sie sind für ein besseres GPS-Signal notwendig, für Servicefunktionen wie drahtlose Updates der Maschine aber auch für die Übertragung von prozessspezifischen Auftrags- und Dokumentationsdaten. Der Landwirt hat so immer einen guten Überblick über Position und Status seiner Flotte und über den Prozessfortschritt. Er kann außerdem detaillierte Anweisungen zur Maschine schicken wie welcher Teil eines Feldes bearbeitet werden soll und die Maschine sendet eine detaillierte Dokumentation der tatsächlich erledigten Arbeiten zurück an die digitale Ackerschlagkartei des Landwirts.

Funktionen des ISOBUS-Standards sorgen heute dafür, dass auf den Maschinen Komponenten verschiedener Hersteller zusammenarbeiten um bestimmte Funktionen zu erfüllen. Eines der wichtigsten Beispiele ist die genaue Ausbringung von Dünger, Pflanzenschutzmittel und Saatgut anhand vordefinierter Parameter oder auf dem Feld gemessenen Werte.

Auch viele der sonstigen Prozesse auf den Maschinen sind heute schon hochautomatisiert. Die komplexe Einstellungsoptimierung eines Mähdreschers etwa kann heutzutage von der Maschine selbst durchgeführt werden oder es werden Kameras am Traktor genutzt um gezielt Unkraut zwischen den Kulturpflanzen zu hacken.

Software zur Verwaltung landwirtschaftlicher Betriebe und ackerbaulicher Prozesse ist seit mehreren Jahrzehnten erhältlich und bietet mittlerweile sowohl eine hohe Funktionstiefe als auch eine einfache und intuitive Bedienung. Der Landwirt plant dort seine Tätigkeiten und sammelt dort die Daten aller Maßnahmen, beispielsweise Ertragskarten oder Mengen und Mittel aller Düngemaßnahmen. Mit Hilfe der Software kann er dann Unterlagen erstellen um die vielfältigen gesetzlichen Dokumentationspflichten zu erfüllen, er kann die Deckungsbeiträge für Betriebszweige, Kulturen und Felder berechnen, Nährstoffbilanzen berechnen und viele Dinge mehr. Diese Software läuft in der Cloud, so dass der Landwirt auch auf dem Feld Zugriff darauf hat und so das ein direkter Datenaustausch mit den vernetzten Maschinen und anderen Datenquellen möglich ist.

Zukunftsvision 

Stellen wir uns vor wie der Landwirt der Zukunft arbeitet. Der Landtechnikhersteller John Deere zeigt in einem Video anschaulich wie dies aussehen könnte.

Arbeitsentlastung: Die Maschine arbeitet fast alleine – der Landwirt sitzt zwar noch in der Kabine aber eher um den Prozess zu überwachen und um bei Problemen eingreifen zu können. Die Maschine kann in der Cloud erzeugte Arbeitsaufträge weitgehend automatisch abarbeiten. Einige einfache Arbeiten werden bereits von vollautonomen Maschinen erledigt.

Besonders bei der frühen Unkrautbekämpfung haben sich leichte Roboter und Hacksysteme gegenüber den klassischen Herbizidverfahren durchgesetzt. Fehler durch die Technik oder den Fahrer passieren kaum noch oder werden durch Prüfroutinen sofort erkannt.

Informationen: Alle ackerbaulich relevanten Daten werden mit Hilfe von Drohnen, Satelliten sowie von Sensoren im Feld und an der Maschine automatisch erfasst und dem Landwirt anzeigt. Mit Hilfe spezialisierter Modelle und Künstlicher Intelligenz wird daraus die aktuelle Situation des Bodens, der Pflanzen und der Schaderreger auf dem auf dem Feld simuliert. Darauf basierend werden Zukunftsverläufe und mögliche Effekte von verschiedenen Behandlungen berechnet.

Der Landwirt kennt dadurch stets die tatsächliche aktuelle Situation auf seinen Feldern und bekommt automatisch die optimalen Optionen für Pflanzenschutz, Düngemaßnahmen, Bewässerung und alle anderen Tätigkeiten vorgeschlagen.

Durch genaue Kenntnis der Ertragspotenziale, der Bodenarten und der Bestandsentwicklung kann sichergestellt werden, dass überall im Feld nur so viel gedüngt wird wie die Pflanzen tatsächlich aufnehmen können. Nährstoffverluste in das Grundwasser oder in Gewässer können dadurch weitestgehend eliminiert werden.

Was ist der Effekt?

Auch ohne die Werkzeuge der Zukunft arbeiten Landwirte heute schon auf einem hohen Standard. Gute Ausbildung und intensive Beratung stellen dies in Europa sicher. Auch international werden große Teile der ackerbaulichen Fläche für Getreide und Mais in vielen Ländern durch Großbetriebe mit professioneller Agronomie bewirtschaftet.

Trotzdem würde Farming 4.0 große Effizienzgewinne bringen. Durch die Automatisierung könnten weniger Menschen noch größere Betriebe bewirtschaften als dies heute möglich ist und das mit erheblich besserem Arbeitskomfort. Dies ist angesichts des Fachkräftemangels in der Landwirtschaft notwendig, wird aber immer größere Betriebsstrukturen ermöglichen.

Ohne es wissenschaftlich belegen zu können würde ich schätzen, dass die verschiedenen Farming 4.0 – Applikationen zusammen das Potential haben die Effizienz (also das Kosten/Nutzen-Verhältnis) der Landwirtschaft um 30-40% zu steigern, in erster Linie durch optimale pflanzenbauliche Entscheidungen, Vermeiden von Fehlern, Einsparen von Arbeitszeit und die teilflächenspezifische Optimierung.

Es wird dabei eher so sein, dass die digitalen Tools der Mehrzahl der Landwirte helfen werden auf das Niveau der besten Top-Betriebe zu kommen aber darüber hinaus keine großen Verbesserungen zu erwarten sind. Erfahrungen aus der Praxis bestätigen diese These. Die Early Adopter auf Profibetrieben berichten zwar oft von einer Arbeitserleichterung, von Betriebsmitteleinsparungen und erhöhter Effizienz, stellen aber keine signifikanten Mehrerträge fest.

Negative Umwelteffekte durch überschüssige Düngung und Fehlanwendung von Pflanzenschutzmitteln könnten größtenteils vermieden werden. Eine moderate Reduktion der Pflanzenschutzmittelanwendung durch konsequente Umsetzung des integrierten Pflanzenschutzes und durch alternative Formen der Unkrautbekämpfung ist ebenfalls wahrscheinlich.

Im Rahmen der Digitalisierung der Landwirtschaft werden auch negative Nebeneffekte diskutiert. Eine erhöhte Abhängigkeit von einzelnen Herstellern und Plattformen sowie die nötigen Investitionskosten stehen hier im Raum. Die genannten Vorteile überwiegen allerdings für viele Landwirte bei weitem, so dass bereits heute die Mehrheit der Landwirte damit arbeitet.

Ja, aber

Können wir uns also zurücklehnen und uns freuen, dass die Digitalisierung die Probleme der Landwirtschaft löst? Nein, das können wir nicht. Auch wenn wir davon ausgehen, dass die Landwirte der Zukunft nur noch optimale Entscheidungen treffen und die Werkzeuge aus Ihrem ackerbaulichen Werkzeugkasten perfekt einsetzen so muss man doch zur Kenntnis nehmen, dass dieser Werkzeugkasten insgesamt immer leerer wird.

Jedes Jahr läuft die Genehmigung weiterer Pflanzenschutzmittel aus und neue Mittel kommen kaum noch auf den Markt. Die Möglichkeiten zur Gestaltung der Fruchtfolge reduzieren sich genauso. Die Wirtschaftlichkeit von Raps wird von vielen Betrieben im Moment kritisch gesehen nachdem wichtige Insektizide vom Markt verschwunden sind. Zuckerrüben sind seit dem Auslaufen der Europäischen Zuckermarktordnung ebenfalls für viele Betriebe nicht mehr interessant. Die hohe Transparenz durch Farming 4.0 könnte noch mehr Landwirte dazu bringen den Anbau ökonomisch nicht lohnender Kulturen zu beenden.

Natürlich gibt es eine große Bandbreite von Ackerbaukulturen, die der Landwirt in seine Fruchtfolge integrieren könnte – nur sind diese Kulturen meistens ökonomisch nicht interessant. Daraus resultiert ein Teufelskreis: Die Züchter konzentrieren sich auf die wichtigen Hauptkulturen, dadurch fallen Alternativen immer weiter zurück und werden weniger angebaut und weniger interessant für die Züchter. Wenn der Landwirt über unwirtschaftliche Fruchtfolgeelemente gezwungen wird unwirtschaftlicher zu arbeiten, dann wird dies zu einer Beschleunigung des Höfesterbens und zu mehr industriellen Großbetrieben und zu mehr nicht-landwirtschaftlicher Nutzung führen. Oder aber die öffentliche Förderung müsste intensiviert werden. Beides sind Szenarien die wohl keine gesellschaftliche Mehrheit finden werden.

Die sonstigen Rahmenbedingungen und Zukunftsprognosen deuten ebenfalls darauf hin, dass der Landwirt der Zukunft weniger Spielraum haben wird als heute. Die gesellschaftliche Erwartungshaltung und die gesetzlichen Einschränkungen bei Pflanzenschutz und Düngung nehmen weiter zu. Die Marktmacht des Handels wird ebenfalls immer größer und schränkt den Landwirt bei Produktion und Preisgestaltung weiter ein. Der Klimawandel manifestiert sich in Europa aller Wahrscheinlichkeit nach in Form von mehr Extremjahren und mehr Trockenperioden und gleichzeitig wird auch die Landwirtschaft erhebliche Anstrengung zur Minderung von Emissionen oder Bindung von CO2 unternehmen müssen.

Wenn also aufgrund zunehmend milder Winter eine Insektizidbehandlung auch in der Gerste zur Pflicht wird, wenn die Pflanzen im trockenen Frühsommern vertrocknen oder wenn die Züchtung bei Fruchtfolgealternativen nicht stattfindet ist, dann sind das Probleme die Elektronik und Software nicht lösen können.

Was tun?

Um die Landwirtschaft besser an die Anforderungen der Gesellschaft und an den Klimawandel anzupassen wird ein Bündel verschiedener Maßnahmen notwendig sein.

In erster Linie ist die Politik gefordert die nötigen Rahmenbedingungen für einen spürbaren aber von der bäuerlichen Landwirtschaft zu bewältigenden Wandel zu schaffen. Dafür wird die richtige Ausgestaltung der kommende GAP-Reform ein wesentliches Instrument sein, aber auch eine Vielzahl von größeren und kleineren anderen Stellhebeln.

Die Landtechnikhersteller werden im November wieder neue technische Innovationen zeigen, die die Effizienz der Landwirte erhöhen und innovative Verfahren wie Untersaat, Direktsaat oder mechanische Unkrautbekämpfung für noch mehr Landwirte praktisch nutzbar machen. Sicher wird auch eine Vielzahl von Farming 4.0 -Anwendungen dabei sein.

Auch ganz neue Ideen zur Gestaltung von Fruchtfolgen gibt es noch.

Eine der Maßnahmen wird allerdings sein müssen, dem Landwirt wieder mehr Werkzeuge für seinem ackerbaulichen Werkzeugkasten zur Verfügung zu stellen. Ob darunter viele neue Pflanzenschutzmittel sein werden kann aufgrund der gesellschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen bezweifelt werden. Mehr Pflanzenzüchtung zur Schaffung interessanter Fruchtfolgealternativen wäre eine andere Option.

Fazit

Auch wenn Farming 4.0 also einiges leisten kann – die Welt retten wird es nicht. Dafür wird der Landwirt einen gut gefüllten Werkzeugkasten brauchen. Daran, dass die nächste große Revolution der Landwirtschaft – Farming 5.0 – durch biotechnische Methoden getrieben werden wird kann es keinen Zweifel geben, die Forschungsergebnisse aus aller Welt machen dies klar.

Die Frage ist nur, ob Europa sich dazu durchringen kann diese Werkzeuge zu nutzen.

Gerald

Kind vom Hof, Hohenheimer Agrarbiologe, Produktmanager für Digitalkram in der Landtechnikindustrie
Gerald

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Ein Kommentar

  1. Danke für den interessanten Artikel!
    Mich irritiert ein wenig die zurückhaltende Einschätzung der möglichen Ertragssteigerungen: Das klingt teilweise recht anders (etwa hier: https://www.nationalgeographic.com/magazine/2017/09/holland-agriculture-sustainable-farming/) : 20 statt 9 Tonnen Kartoffeln pro Acre bzw. 150 Tonnen Insektenproteine statt 1 Tonne Soja versprechen deutlich mehr. Auch fehlen mir Einschätzungen zum Potential von Gewächshaus-Landwirtschaft und “vertical farming”. Halten Sie die Einschätzung etwa im verlinkten Artikel von NG für übertrieben?

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