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News 18. Januar 2021

Digitalisierung in der Landwirtschaft

Wie sicher ist unsere Lebensmittelproduktion? Wie Digitalisierung die Landwirtschaft angreifbar macht. Ein Bericht von Prof. Dr. David Reiser und Sebastian Bökle - Universität Hohenheim.

Fast täglich hört man das Mantra in Medien, Wissenschaft und Politik: Es braucht Digitalisierung um auf dem globalen Markt nicht wirtschaftlich abgehängt zu werden. Auch in der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion wird Digitalisierung von Vielen als der nächste große Innovationsschub angesehen. Doch was bedeutet Digitalisierung in der Landwirtschaft? Welche Chancen und Gefahren ergeben sich durch Digitalisierung? Es gibt wohl keinen Wirtschaftszweig der für unser Wohlergehen wichtiger ist als die Landwirtschaft und die Lebensmittelproduktion. Nach der Maslowschen Bedürfnishierarchie gehört die Versorgung mit Nahrung zu der wichtigsten Ebene, der Erfüllung von physiologischen Bedürfnissen1. Sie ist die Grundlage unseres Wohlstandes und ermöglicht, dass in unserer Gesellschaft Individualbedürfnisse und Selbstverwirklichung einen hohen Stellenwert besitzen. Laut Gale Johnson kann der Reichtum eines Landes mithilfe der Anzahl an Landwirten gemessen werden. Je weniger Menschen als Landwirte arbeiten desto reicher ist das Land2. In Deutschland hat sich die Landwirtschaft seit dem Jahr 1900 kontinuierlich weiterentwickelt. So wurde bis heute mithilfe von mechanischer Optimierung, Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln und neu angepassten Sortenzüchtungen eine Ertragssteigerung pro Hektar von mehr als 400 % erreicht3. Diese Entwicklung ist auch für Umwelt- und Artenschutz relevant, da eine Ertragssteigerung pro Hektar es grundsätzlich ermöglicht, mehr Flächen als Habitate der Natur zu überlassen4. Der nächste große Innovationsschub wird von Vielen durch die Digitalisierung erwartet5.

Die Ziele für den Einsatz von digitalen Hilfsmitteln sind die Steigerung des Ertrags, des Nutzerkomforts und der Maschinenauslastung, sowie die Minimierung von Betriebsmitteln und weiteren Kosten. Parallel dazu sollen Biodiversität erhöht und Umweltschäden minimiert werden. Als wesentliche Teilbereiche der Digitalisierung werden die Elemente Erfassen, Analysieren, Planen, Ausführen und Dokumentieren gesehen. Der in der Praxis am weitesten verbreiteten Einsatz ist die Dokumentation der Prozesse. Das Erfassen des aktuellen Zustandes kann mithilfe verschiedenster Sensorik bereits heute erfolgen. Das Analysieren und Planen werden mit passender Farm Management Software durchgeführt. Die Ausführung erfolgt idealerweise anhand der geplanten Daten, welche zur Maschinensteuerung verwendet werden. Durch das Messen und automatische Steuern des Maschinenzustandes, kann eine bessere Maschinenauslastung realisiert werden. Mittels teilflächenspezifischer Applikation, beispielsweise bei der Düngung, können Düngemittel eingespart und eine Nitratauswaschung ins Grundwasser verhindert werden. Durch eine präzise Aussaat können eine bessere Unkrautunterdrückung und höhere Erträge pro Fläche erzielt werden. Eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung (Precision Farming) ist ohne digitale Hilfsmittel nicht möglich. Moderne Maschinen sind gespickt mit Sensoren zur Zustands- und Umgebungserkennung, nutzen satellitenbasierte Navigation und können digital vorgeplante Arbeitsschritte automatisiert abarbeiten.

Digitalisierung in der Landwirtschaft

Digitalisierung bietet ein enormes Potential landwirtschaftliche Flächen noch effektiver zu bewirtschaften und Lebensmittel zu erzeugen. Daten sind das Gold der Zukunft und ein Baustein für weitere Optimierungen in der Landwirtschaft. Sie könnten helfen die Interaktion von Maschine und Umwelt besser zu verstehen, das Wissen des Landwirts zu verstetigen und auf lange Sicht zu besseren Prozessen und Entscheidungen zu führen. Prozessoptimierung und Energieeinsparung, sowie eine bessere Maschinenauslastung sind noch lange nicht ausgeschöpft und werden durch aktuelle Entwicklungen weiter vorangetrieben.

 

Jedoch bietet diese Entwicklung auch neue Angriffspunkte und Gefahren. Die Landwirtschaft ist geprägt von wetterabhängigen und zeitkritischen Arbeiten. Somit stehen oftmals nur enge, und damit schwer kalkulierbare Zeitfenster zur Verfügung. Beispielsweise hat der Zeitpunkt einer Pflanzenschutzmaßnahme hohen Einfluss auf ihre Wirksamkeit und letztlich bei nicht optimaler Terminierung, negative Auswirkungen auf den Ertrag. Mit digitalen Anwendungen werden solche Maßnahmen optimal terminiert und geplant. Mit der fortschreitenden Digitalisierung und der damit einhergehenden Abhängigkeit von digitalen Systemen, kann bereits ein Stromausfall oder eine Internetstörung entsprechende negative Folgen haben. Zusätzlich werden Betriebsgeheimnisse des Landwirts leichter zugänglich und können zweckentfremdet werden. Hackerangriffe könnten somit in Zukunft auch Teile der Landwirtschaft lahmlegen. Die Prozesse werden zwar mithilfe von Digitalisierung und dem Einsatz von lernenden Algorithmen und künstlicher Intelligenz immer besser, bieten aber auch immer mehr Schwachstellen welche zu Ausfällen führen können.

Doch wie lässt sich dieses Dilemma lösen? Einerseits ist die Digitalisierung wichtig für die Entwicklung der Landwirtschaft und birgt andererseits manche Risiken. Ja, wir brauchen Digitalisierung in der Landwirtschaft, aber an den entscheidenden Punkten. Wir brauchen Fortschritt für mehr Produktivität und Biodiversität. Aber wir benötigen auch Resilienz und Ausfallsicherheit, Datensicherheit und Dezentralisierung, welche unabhängig von einzelnen Maschinen und Herstellern umgesetzt werden sollte. Wir müssen in Zukunft Wege finden wie die Landwirtschaft mit Digitalisierung optimiert, aber nicht davon abhängig wird. Der digitale Fortschritt darf kein Rückschritt für Datenausbeutung, Firmenabhängigkeit und Ausfallrisiken sein.


Fußnoten:

  1. Maslow, A. A THEORY OF HUMAN MOTIVATION. Psychological Review 50, 370–396 (1943).
  2. Johnson, D. G. Agriculture and the Wealth of Nations. in Papers and Proceedings of the Hundred and Fourth Annal Meeting of the American Economic Association 87, 1–12 (1997).
  3. Deutscher Bauernverband. Situationsbericht 2019/20 Trends und Fakten zur Landwirtschaft. (2020).
  4. Balmford, A., Green, R. & Phalan, B. Land for Food & Land for Nature? Daedalus 144, 57–75 (2015).
  5. Lajoie-O’Malley, A., Bronson, K., van der Burg, S. & Klerkx, L. The future(s) of digital agriculture and sustainable food systems: An analysis of high-level policy documents. Ecosystem Services 45, 101183 (2020).

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