Zunehmende Nahrungsmittelnachfrage, Wachstumszwang und Biodiversitätsverlust führen weltweit zu Konflikten in der Landwirtschaft. Hinzu kommt die immer größer werdende Herausforderung, mit den Folgen des Klimawandels zurechtzukommen. Im gegenwärtigen Agrarsystem haben landwirtschaftliche Erzeugerinnen und Erzeuger oft keine andere Wahl, als ihre Felder möglichst ressourcenintensiv und großflächig zu bewirtschaften. Dabei zeigen wissenschaftliche Erkenntnisse, dass diese auf hohe Produktion getrimmte Form der Landwirtschaft viele negative Umweltwirkungen hat.

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Software zur Lösung von Zielkonflikten in der landwirtschaftlichen Produktion 

Das Forschungsprojekt DAKIS will sich diesen Herausforderungen stellen. Der Plan ist die Entwicklung eines digitalen Informations- und Managementsystems, welches Ziele der Produktionsoptimierung mit den Anforderungen des Umwelt- und Naturschutzes verbindet und Empfehlungen für neue Anbaumethoden gibt.

Das Besondere hierbei: Im Vordergrund steht die Förderung von Ökosystemleistungen (ÖSL), also den vielfältigen Beiträgen, die Ökosysteme zum menschlichen Wohlbefinden liefern, etwa die Bereitstellung von sauberem Wasser, Nahrungsmitteln oder auch Erholungsleistungen der Natur.

Laut der Koordinatorin von DAKIS, Sonoko Bellingrath-Kimura vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), gibt es weltweit bislang keine Software, die ÖSL als Managementtool so aufbereitet, dass entsprechende Entscheidungshilfen vorgeschlagen werden. Hierbei konzentriert sich die zu entwickelnde Software vorrangig auf die ÖSL Produktion und Schutz vor Bodenerosion sowie den Erhalt der Artenvielfalt.

DAKIS – „Digitales Wissens- und Informationssystem für die Landwirtschaft“ wird vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. koordiniert. Am Projekt sind neun weitere Forschungseinrichtungen beteiligt.

Zielorientiert durch komplexe Datenerhebung

Für das geplante Computerprogramm haben sich die Beteiligten ambitionierte Ziele gesetzt. Dieses soll nicht nur bei komplizierten landwirtschaftlichen Entscheidungen als Unterstützungshilfe dienen, sondern auch Anbausysteme optimieren und neue Kommunikationswege für die Zusammenarbeit zwischen Landwirtinnen und Landwirten, Verbraucherinnen und Verbrauchern und der Gesellschaft bereitstellen.

Um eine solch komplexe Software zu entwickeln und mit Daten zu versorgen, kommen bei DAKIS unterschiedlichste Instrumente und Maschinen zum Einsatz: Sensoren erfassen einzelne Wetterparameter, Roboter jäten Unkraut, Pflanzenmodelle werden durch Drohnen kalibriert und spezielle Messgeräte untersuchen den Anteil von Ton oder Humus in den Feldern.

In Zukunft soll das System zudem mit Messungen von Biodiversität verknüpft werden. „Diese sollen dann ermöglichen, dass Landwirtinnen und Landwirte nicht nur ihre Anbauprodukte verkaufen können, sondern zum Beispiel auch für den Erhalt oder Ausbau von Artenvielfalt honoriert werden und zwar abhängig davon, wie erfolgreich sie damit sind“,  so Bellingrath-Kimura.

Außerdem wird nicht nur in Brandenburg geforscht, das im deutschlandweiten Vergleich eher durch große Felder und zunehmende Frühsommertrockenheit gekennzeichnet ist, sondern auch in Bayern, wo viele der wesentlich kleineren landwirtschaftlichen Betriebe wegen der hügeligen Landschaft Probleme mit Bodenerosion durch Regen haben. So kann die Software ein breites Spektrum unterschiedlichster landwirtschaftlicher Faktoren bedienen.

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung des Systems sei die Auswertung der verschiedenen Datensätze. „Die Daten sind hochkomplex, unterschiedliche Modelle erzielen unterschiedliche Ergebnisse, die dynamisch miteinander verzahnt werden müssen. Das ist eine sehr schwierige Arbeit", sagt Bellingrath-Kimura.

Förderung der Biodiversität durch neue Anbaumethoden

Ein weiterer Lösungsansatz von DAKIS ist es, Ackerflächen in kleinere Einheiten zu unterteilen. „Ein großes Problem in der Landwirtschaft ist, dass die Schläge zu groß sind. Man hat festgestellt, dass das viele negative Folgen hat, unter anderem den Verlust von Artenvielfalt", sagt Marco Donat, Doktorand des Forschungsprojekts. Um dem entgegenzuwirken, soll die DAKIS-Software sogenannten Patch-Anbau, also eine kleinteiligere Bewirtschaftung, unterstützen.

„Die Äcker werden so eingeteilt, dass Pflanzen da angebaut werden, wo der jeweilige Boden den Pflanzen bestmöglich angepasst ist. In solchen Systemen wird es dann keine homogenen Landschaftsbilder mehr geben, die mit großen Maschinen bearbeitet werden, sondern eine größere Vielfalt an verschiedenen Kulturen auf kleinerer Fläche“, so Donat. Diese seien zwar schwieriger zu bewirtschaften, etwa mit Hilfe von Robotik, aber böten auch Vorteile: Das Anbauportfolio wird vielseitiger und die Artenvielfalt und Bodenfruchtbarkeit nehmen zu. Gleichzeitig kann ein solches Anbausystem helfen, den Einsatz von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren.

Forschung durch acht Konsortien

DAKIS ist eines von acht Konsortien im Rahmen der Förderinitiative „Agrarsysteme der Zukunft“ (ADZ). Das Programm existiert seit 2016 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Ziel von ADZ ist es, Agrarprojekte zu unterstützen, die das Potenzial haben, die Landwirtschaft und die Produktion von Nahrungs- und Futtermitteln in einer sich ändernden Umwelt nachhaltig und ressourceneffizient zu gestalten.

Damit der Wandel in der Landwirtschaft gelingt, ist breite gesellschaftliche Akzeptanz notwendig. Thomas Weith, Co-Leiter der Koordinierungsstelle von ADZ stellt fest: „Wir sorgen dafür, dass Synergien zwischen den acht Konsortien der Forschungsinitiative ausgelotet und weiterentwickelt werden. Es geht um die Transformation der Landwirtschaft – und dazu gehört der Dialog mit allen Beteiligten – sowohl mit den Landwirtinnen und Landwirten als auch mit den Bürgerinnen und Bürgern, die mit ihren Sichtweisen und ihrem Verhalten mitentscheiden.“