Digitalisierung in der Landwirtschaft
Wie gelingt es, den Obst- und Weinbau unter sich ändernden Umweltbedingungen künftig zugleich nachhaltig und effizient auszurichten? Dieser Frage geht „Express“ nach. Es ist eines von 14 Vorhaben, das bei der Experimentierfelder-Konferenz in Berlin seine Erfahrungen mit dem Einsatz von Drohnen, moderner Sensorik, Blockchain-Technologie, Virtual Reality und Datenmanagementsystemen präsentiert.
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Drohnen werden als mobile Datensammler in der Landwirtschaft getestet.
Foto: Fraunhofer IMW/Jakob Milzner
Was sind digitale Experimentierfelder?
Die Bundesregierung will mit dem Ziel einer nachhaltigeren Landwirtschaft die Digitalisierung vorantreiben. Seit 2019 unterstützt sie 14 sogenannte digitale Experimentierfelder: Hier wird direkt vor Ort im Austausch mit Landwirtinnen und Landwirten untersucht, wie digitale Techniken eingesetzt werden können, insbesondere
- für eine nachhaltigere und transparentere Lebensmittelerzeugung,
- zur Erleichterung körperlich belastender Arbeiten und zur Reduktion des Arbeitskräfteeinsatzes,
- zur Steigerung des Tierwohls,
- für eine schonendere und effizientere Ressourcennutzung und
- für eine Reduzierung des Dünger- und Pflanzenschutzmitteleinsatzes für mehr Umwelt- und Klimaschutz.
Worum geht es bei der aktuellen Experimentierfelder-Konferenz?
Die Konferenz findet am 27. und 28. April 2023 in Berlin statt. Hier stellen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre in den Experimentierfeldern erzielten Ergebnisse vor und leiten den daraus resultierenden Handlungsbedarf ab. Dazu tauschen sich Politik, Forschung und Praktiker aus. Ziel ist es, die nachhaltige Transformation der Landwirtschaft voranzubringen.
Worin liegt der Schwerpunkt des Experimentierfeldes „Express“?
„Express“ steht für „Experimentierfeld zur datengetriebenen Vernetzung und Digitalisierung in der Landwirtschaft“. Hinter dem Namen verbirgt sich ein sehr praktischer Ansatz: „Express“ will dazu beitragen, dass landwirtschaftliche Betriebe aus der Vielzahl möglicher digitaler Anwendungen passgenaue Lösungen für den eigenen Bedarf finden. Ob Drohnen, Sensoren, Datenmanagementsysteme: Gerade kleine und mittlere Betriebe stehen oft vor der Frage, welche Verfahren für sie am besten geeignet sind.
„Express“ testet marktreife Technologien – zugleich werden die Potenziale vernetzter digitaler Technologien erforscht und Transferpotenziale ermittelt. Damit wird der Weg für einen nachhaltigen und effizienten Obst- und Weinbau bereitet. Hier einige Beispiele:
Was hat Virtuelle Realität mit Landwirtschaft zu tun? „Express“ sieht vielfältige Potenziale – zum Beispiel die sogenannte „elektronische Krankenakte“. Landwirtinnen und Landwirte können mit VR-Brille ihre Felder begehen und sich zu jeder Pflanze Informationen zu Wachstum, Gesundheitszustand oder Schädlingsbefall anzeigen lassen. Für einfache Informationen reicht auch eine Smartphone-Kamera – eine App legt die Informationen automatisch über das Bild.
Precision Farming gegen Wasserstress: Trockene Böden werden für den Pflanzenbau immer mehr zu einem Problem. Landwirtschaftliche Betriebe sind deshalb zunehmend auf Bewässerung angewiesen. Sollten trockene Sommer die Regel werden, könnte Wasserknappheit eine Folge sein. Deshalb ist es notwendig, Wasservorräte bedarfsgerecht einzusetzen.
In "Express" arbeiten Forscherinnen und Forscher vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (UFZ) an mehreren digitalen Lösungen, deren gemeinsames Ziel es ist, die Bewässerung von Pflanzen punktgenau zu optimieren.
Hier spielt digitale Sensorik eine wichtige Rolle. Denn wenn es möglich ist, den Trockenstress von Pflanzen präzise zu bestimmen, kann das vorhandene Wasser genau dort genutzt werden, wo der Bedarf am höchsten ist. Digitale Technologien würden so dabei helfen, den Verbrauch von Wasser in der Landwirtschaft auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren.
Precision Farming reduziert Pflanzenschutzmittel: Auch Weingüter stehen vor der Herausforderung, ihre Prozesse zu optimieren, um effizienter und nachhaltiger zu produzieren. So sollen Pflanzenschutzmittel minimiert werden. In "Express" testen Wissenschaftler vom Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gGmbH (IMMS), wie digitale Sensortechnik hier unterstützen und überflüssiges Spritzen vermeiden kann.
Die Sensoren stellen wichtige Informationen bereit, zum Beispiel zum Nährstoffgehalt im Boden oder zum Pflanzenwachstum. Für die punktgenaue Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln an einzelnen Rebstöcken könnten autonome Schlepper oder Drohnen eingesetzt werden.
Automatisierte Überwachung von Umweltfaktoren: Die Gesundheit von Pflanzen in Sonderkulturen hängt vor allem von ihrer Umgebung ab. Sensoren ermöglichen die präzise Erfassung von Klima-, Pflanzen- und Bodenfaktoren. Im Fokus von "Express" stehen Sensoren und andere Technologien, die leicht handzuhaben sind, möglichst autonom arbeiten, bei der Feldarbeit nicht im Weg – und relativ kostengünstig sind.
Drohnen werden als mobile Datensammler getestet, die zum einen die Daten der Sensorik auslesen, zum anderen aber auch selbst Informationen erheben. Dies ermöglichen spezielle Kamerasysteme, die per hochauflösender Bilder Fernerkundungsdaten liefern. Mittels 5G- und weiterer Mobilfunk-Technologien wäre eine automatisierte Übertragung größerer Datenpakete künftig in Echtzeit möglich.
Welche Inhalte wird „Express“ bei der Experimentierfelder-Konferenz präsentieren?
Das „Express“-Team hat eine ganz Reihe von Präsentationen mitgebracht und will diese zur Diskussion stellen, wie etwa
- zur Frostrisiko-Erkennung mittels Knospenüberwachung im Obstbau,
- zur skalenübergreifenden Trockenstress-Vorhersage im Weinberg,
- zu Blockchain-Technologien in regionalen Wertschöpfungsketten,
- zur digitalen Affinität und dem Einsatz von digitalen Technologien im Wein- und Obstbau sowie
- zur Rolle von Wissenstransfer im Experimentierfeld.
Wie wird generell sichergestellt, dass die Erkenntnisse weitergetragen werden und Landwirtinnen und Landwirte sie nutzen können?
„Express“ wird von einem Forschungsverbund umgesetzt, den das Institut für Wirtschaftsinformatik an der Universität Leipzig koordiniert. Eine umfassende Wissenstransfer-Strategie, die das Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW umsetzt, gewährleistet, dass von den Erkenntnissen alle beteiligten Forschungsinstitute und Akteure profitieren und gezielt interessierte Landwirtinnen und Landwirte erreicht werden.
Das Forschungsvorhaben will dafür sorgen, dass die richtigen Informationen zum richtigen Zeitpunkt den richtigen Personen zur Verfügung stehen, um sie in ihrer Entscheidung zu unterstützen, welche Digitaltechniken sie anschaffen und anwenden.