Landwirtschaft

Intelligente Nutzung digitaler Technologien zum effizienten und

ressourcenschonenden Umgang in der heutigen Landwirtschaft

Mähdreschers
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1. Smart Farming

Die Landwirtschaft nutzt schon seit zwei Jahrzehnten die Möglichkeiten intelli- genter Steuerung ("Smart Farming"). Smart Farming Ansätze verfolgen das Ziel, möglichst viele landwirtschaftliche Prozesse zu automatisieren und damit die Effizienz zu steigern und gleichzeitig weniger Ressourcen einzusetzen. Unter Precision Farming oder auch Precision Agriculture wird der Einsatz von digitalen Hilfsmitteln in der Landwirtschaft verstanden. Es werden Daten von Pflanzen, Böden und der Luft gemessen und analysiert. Durch Precision Farming werden Kosten und Ressourcen gespart, Umweltbelastungen und Ernteverluste reduziert. Alle Maßnahmen dabei dienen dem Ziel der Ertragssteigerung. Durch größere verfügbare Datenmengen und bessere Analysemöglichkeiten und mit dem Einsatz von hochentwickelter Robotik, Drohnen- Aufnahmen und Sensoren wird sich Precision Farming schnell verbreiten, wenn die digitale Infrastruktur gegeben ist. Weitere Hilfsmittel sind Bilderkennungs-Software mit künstlicher Intelligenz (KI) die Aufnahmen von Robotern auswertet und rele- vante Informationen liefert sowie der Einsatz von Drohnen, um das Wachstum von Pflanzen permanent zu beobachten und zu analysieren. Algorithmen ver- arbeiten diese Daten und können dann Informationen zu Stresssymptomen der Pflanzen oder Florabedeckung der Böden und Schädlingsbefall bereitstellen. Der Landwirt kann so perfekte Erntezeitpunkte präzise bestimmen oder präven- tive Maßnahmen gegen einen Schädlingsbefall einleiten. Neben Smart Farming und Precision Farming gibt es noch den Begriff Digital Farming. Digital Farming integriert die beide Konzepte Precision Farming und Smart Farming. Dabei versucht man aus den generierten Daten verwertbare Informationen abzuleiten und dadurch einen Mehrwert zu schaffen. Unter Digital Farming versteht man die Anwendung von Precision Farming und Smart Farming und die interne und externe Vernetzung des Betriebes mit webbasierter Datenplattformen in Kombination mit Big Data Analysen. Dabei fließen in die Datenverarbeitung satellitengestützte Wetterdaten, Bilder von Drohnen und Informationen von Bodensensoren ein. Durch die Nutzung von Digital Farming können die Landwirte ihre Ernteerträge besser analysieren und den Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln optimieren. Digital Farming ist ein Baustein zu der „Farm-to-Fork“ Strategie mit der die EU- Kommission den Übergang zu einem nachhaltigen Lebensmittelsystem ermögli- chen will und dabei drei Hauptziele hat: 1. Nachhaltigkeit 2. Ökologischer Landbau 3. Digitalisierung Konkret werden dabei folgende Eckpunkte eingefordert: 50 % weniger Pestizide, 50 % weniger Antibiotika und 20 % weniger Düngemittel. Insgesamt sollen 25 % der Agrarflächen in der EU bis zum Jahr 2027 ökologisch bewirtschaftet werden. Diese europaweite Initiative wird bedeutende Auswirkungen sowohl auf die Landwirtschaft als auch auf die Agrarindustrie im Allgemeinen haben.

2. Forderungen vom Bund für

Umwelt und Naturschutz für die

Landwirtschaft

Digitalisierung soll nur genutzt werden, um agrarökologische Lösungen, die Erhaltung bäuerlicher Strukturen und die Ernährungssouveränität zu unter- stützen. Durch eine umfassende Technikfolgenabschätzung müssen die langfristigen Auswirkungen der neuen Technologien auf Menschen, Tiere, Umwelt und Lebensmittel analysiert werden. Wichtig ist, dass der Landwirt oder die Landwirtin im Eigentum seiner/ihrer Daten bleibt. Die Sicherheit der persönlichen Daten und der Betriebsdaten muss gewährleistet sein. Dem Datenzugriff durch Vollzugs- und Kontrollbehörden müssen deutliche Grenzen gesetzt werden. Die Daten aus Schlachthöfen sollten zur computergestützten Erhebung und Auswertung von Tierwohl-Indikatoren eingesetzt werden. Dadurch gewonnene Erkenntnisse sollten von den Behörden genutzt werden, um Missstände ange- hen zu können. Die Landmaschinenhersteller und die IT-Branche müssen auch praxisnahe, auf kleinere Betriebe zugeschnittene, Technologien anbieten (ggf. durch Fördermit- tel unterstützen). Neben dem „right to repair“ sind hier insbesondere kosten- lose Open-Source-Lösungen sowie Angebote wichtig, bei denen die Daten in den Händen der Anwender*innen bleiben müssen. Geo-, Wetter-, Satelliten- und andere abiotische Daten sind öffentlich zugänglich für alle zu sichern und zur Verfügung zu stellen. Hierfür wird ein öffentliches Datenportal benötigt. Noch nicht vorhandene naturwissenschaftliche Daten sind zu erheben und durch analoges Wissen zu ergänzen. Die Grundausbildung der Landwirt*innen muss umfassend bleiben, ökologisches Denken und ökologischer Landbau müssen als Leitbild Teil der Ausbildung wer- den. Aus-, Fort- und Weiterbildung sind den neuen Entwicklungen durch Smart Farming anzupassen. Landwirtschaftliches Wissen muss stets auch analog zugänglich und einsetzbar sein (um bspw. bei einem großflächigen Hacker-Angriff oder Blackout keine mas- sive Nahrungsmittelknappheit zu riskieren). Weitergehende Untersuchungen zu Gesundheitsparametern bei Mensch und Tier, die durch die zunehmende Digitalisierung und den Netzausbau verursacht werden, sind gemäß dem Vorsorgeprinzip und der Risikoforschung notwendig. Die digitale Genomsequenzierung und damit einhergehende Entwicklungen im Bereich der Biotechnologie sind weiter sehr kritisch zu begleiten. Der ursprüngli- che artenreiche Genpool von Pflanzensorten und Nutztierrassen ist als Gegen- gewicht zur immer stärker werdenden landwirtschaftlichen Spezialisierung und Digitalisierung von Genressourcen zu erhalten. Die Sicherung der Genpools liegt im gesamtgesellschaftlichen Interesse und muss durch die Politik gewährleistet werden.

3. Indoor Vertical Farming (IVF)

Die Weltbevölkerung wächst kontinuierlich. Aktuell leben über 7,6 Milliarden Menschen auf diesem Planeten – und jeden Tag kommen rund 230.000 Menschen dazu. Die meisten Erdbewohner zieht es in die Städte – schon jetzt lebt mehr als die Hälfte der weltweiten Bevölkerung in urbanen Räumen. Diese Menschen müssen mit Wasser, Wohnraum und Energie versorgt werden und es bedarf Verkehrsadern, auf denen sie sich durch die riesigen Stadtgebiete bewegen können – und es bedarf für diese Menschen ausreichend Nahrung. Unsere Nahrungsmittelproduktion ist aktuell nicht zukunftsfähig. Städte haben nur begrenzten Zugang zu umliegenden landwirtschaftlichen Gebieten. Anderer- seits laugen intensive Anbaupraktiken und der massive Einsatz von Chemikalien unsere Böden enorm aus und belasten unsere Gewässer. Extreme Wetterlagen wie Dürren oder Überschwemmungen, die mit dem Klimawandel einhergehen, machen schon jetzt viel Ackerland unbrauchbar. Gleichzeitig ist die Landwirt- schaft für 30 Prozent der globalen CO2-Emissionen verantwortlich und allein bei dem Transport unserer oft weitgereisten Lebensmittel wird enorm viel Energie verbraucht. Daher werden Städte zunehmend versuchen sich selbst mit Lebens- mitteln zu versorgen und damit unabhängiger vom ländlichen Raum und den globalen Logistikketten zu werden. Gleichzeitig gilt es, auch den traditionellen Ackerbau um wetterresistente und klima- und ressourcenschonende Anbaume- thoden zu erweitern. Gewächshäuser existieren in kulturell verschiedenen Formen schon seit Jahr- hunderten. Und auch der Ansatz von vertikalen Anbaumethoden, bei denen Pflanzen übereinander wachsen, gibt es bereits viele Jahre. Global wird intensiv an innovativen Anbaumethoden und -technologien gearbeitet, um Antworten auf die drängenden Probleme der Nahrungsmittelproduktion zu bekommen Inzwischen gibt es weltweit zahlreiche Unternehmen die Indoor Vertical und Urban Farming betreiben. Bei vertikalen und urbanen Farmen sind die Anbauflächen übereinander angeordnet und dehnen sich in die Höhe aus. Indoor-Farming: Die Pflanzen wachsen in der Regel nicht unter freiem Himmel, sondern „Indoor“ in Schränken, Hallen oder im Untergrund. Künstliche Bedingungen: Die moderne Vertical oder Urban Farm ist ein automatisiertes, sich selbstregulierendes System, in dem Sensoren Raum- temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtintensität messen und bei Bedarf Wasser oder Dünger zugeführt oder künstliches Licht zugeschaltet wird. Rückstände und Abwässer gibt es dabei nahezu keine. Die Vorteile: IVF ermöglicht ganzjährig, mit geringem Flächeneinsatz, witterungsunabhängig und mit konstanten Erträgen in gewünschter Menge und Qualität unter Einspa- rung von Transportwegen vielfältige Pflanzen anzubauen. Dabei werden die na- türlichen Schritte der Pflanzenzucht simuliert, indem Temperatur, Feuchtigkeit, Nähr- und Sauerstoffversorgung sowie die photosynthetische Reaktion künstlich reguliert werden. Durch das Lichtspektren der Leuchtdioden kann der Wachs- tumsprozess, der Geschmack oder die Größe von Pflanzen je nach Bedarf beein- flusst werden - ohne Gentechnik und Chemie. Die geschlossenen Systeme und der Einsatz der Hydroponik Technik machen Pestizide überflüssig und sparen 90% Frischwasser ein. Das schont Böden, Seen, Flüsse und unser Grundwasser. Daneben reduziert sie den Verbrauch von fossilen Brennstoffen, durch die Nähe zum Verbraucher. „Indoor“ Systeme bieten den Vorteil, dass sie die Landwirtschaft wetterunab- hängig macht. Ausgelaugte Böden können sich erholen, wenn andernorts auf alternative Anbaumethoden gesetzt wird. Die vertikale Landwirtschaft ist eine sinnvolle Alternative zur konventionellen Landwirtschaft und kann speziell die Lebensmittelversorgung in urbanen Räumen nachhaltig verbessern. Durch standardisierte Prozesse, die durch Roboter ausgeführt werden und automatisierte Prozesskontrollen können autonomen Produktionsstraßen betrieben werden, die mit wenig Personal auskommen. Das Frauenhofer Institut hat in einer Studie mehr als 50 urbane und vertikale Farmen weltweit gezählt. 80 Prozent dieser Farmen nutzen Hydroponik und die hauptsächlichen Erzeugnisse sind Blattgrün (69 %), Basilikum (56 %), Tomaten (44 %) und Erdbeeren (25 %). Die meisten dieser Farmen haben eine Distanz von einem halben Kilometer oder weniger zu dem Stadtzentrum und fokussieren damit stark auf die Versorgung der unmittelbaren Nachbarschaft.

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Digitalisierung

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1. Smart Farming

Die Landwirtschaft nutzt schon seit zwei Jahrzehn- ten die Möglichkeiten intelligenter Steuerung ("Smart Farming"). Smart Farming Ansätze verfol- gen das Ziel, möglichst viele landwirtschaftliche Prozesse zu automatisieren und damit die Effizienz zu steigern und gleichzeitig weniger Ressourcen einzusetzen. Unter Precision Farming oder auch Precision Agri- culture wird der Einsatz von digitalen Hilfsmitteln in der Landwirtschaft verstanden. Es werden Daten von Pflanzen, Böden und der Luft gemessen und analysiert. Durch Precision Farming werden Kosten und Ressourcen gespart, Umweltbelastungen und Ernteverluste reduziert. Alle Maßnahmen dabei die- nen dem Ziel der Ertragssteigerung. Durch größere verfügbare Datenmengen und bes- sere Analysemöglichkeiten und mit dem Einsatz von hochentwickelter Robotik, Drohnen- Aufnahmen und Sensoren wird sich Precision Farming schnell verbreiten, wenn die digitale Infrastruktur gegeben ist. Weitere Hilfsmittel sind Bilderkennungs-Soft- ware mit künstlicher Intelligenz (KI) die Aufnahmen von Robotern auswertet und relevante Informatio- nen liefert sowie der Einsatz von Drohnen, um das Wachstum von Pflanzen permanent zu beobachten und zu analysieren. Algorithmen verarbeiten diese Daten und können dann Informationen zu Stress- symptomen der Pflanzen oder Florabedeckung der Böden und Schädlingsbefall bereitstellen. Der Land- wirt kann so perfekte Erntezeitpunkte präzise be- stimmen oder präventive Maßnahmen gegen einen Schädlingsbefall einleiten. Neben Smart Farming und Precision Farming gibt es noch den Begriff Digital Farming. Digital Farming integriert die beide Konzepte Precision Farming und Smart Farming. Dabei versucht man aus den gene- rierten Daten verwertbare Informationen abzulei- ten und dadurch einen Mehrwert zu schaffen. Unter Digital Farming versteht man die Anwendung von Precision Farming und Smart Farming und die inter- ne und externe Vernetzung des Betriebes mit web- basierter Datenplattformen in Kombination mit Big Data Analysen. Dabei fließen in die Datenverarbei- tung satellitengestützte Wetterdaten, Bilder von Drohnen und Informationen von Bodensensoren ein. Durch die Nutzung von Digital Farming können die Landwirte ihre Ernteerträge besser analysieren und den Einsatz von Dünger und Pflanzenschutz- mitteln optimieren. Digital Farming ist ein Baustein zu der „Farm-to- Fork“ Strategie mit der die EU-Kommission den Übergang zu einem nachhaltigen Lebensmittelsys- tem ermöglichen will und dabei drei Hauptziele hat: 1. Nachhaltigkeit 2. Ökologischer Landbau 3. Digitalisierung Konkret werden dabei folgende Eckpunkte einge- fordert: 50 % weniger Pestizide, 50 % weniger Antibiotika und 20 % weniger Düngemittel. Insgesamt sollen 25 % der Agrarflächen in der EU bis zum Jahr 2027 ökologisch bewirtschaftet werden. Diese europaweite Initiative wird bedeutende Auswirkungen sowohl auf die Landwirtschaft als auch auf die Agrarindustrie im Allgemeinen haben.

2. Forderungen vom Bund

für Umwelt und

Naturschutz für die

Landwirtschaft

Digitalisierung soll nur genutzt werden, um agrar- ökologische Lösungen, die Erhaltung bäuerlicher Strukturen und die Ernährungssouveränität zu unterstützen. Durch eine umfassende Technikfolgenabschätzung müssen die langfristigen Auswirkungen der neuen Technologien auf Menschen, Tiere, Umwelt und Lebensmittel analysiert werden. Wichtig ist, dass der Landwirt oder die Landwirtin im Eigentum seiner/ihrer Daten bleibt. Die Sicher- heit der persönlichen Daten und der Betriebsdaten muss gewährleistet sein. Dem Datenzugriff durch Vollzugs- und Kontrollbehörden müssen deutliche Grenzen gesetzt werden. Die Daten aus Schlachthöfen sollten zur computer- gestützten Erhebung und Auswertung von Tierwohl- Indikatoren eingesetzt werden. Dadurch gewonnene Erkenntnisse sollten von den Behörden genutzt werden, um Missstände angehen zu können. Die Landmaschinenhersteller und die IT-Branche müssen auch praxisnahe, auf kleinere Betriebe zugeschnittene, Technologien anbieten (ggf. durch Fördermittel unterstützen). Neben dem „right to repair“ sind hier insbesondere kostenlose Open- Source-Lösungen sowie Angebote wichtig, bei denen die Daten in den Händen der Anwender*- innen bleiben müssen. Geo-, Wetter-, Satelliten- und andere abiotische Daten sind öffentlich zugänglich für alle zu sichern und zur Verfügung zu stellen. Hierfür wird ein öf- fentliches Datenportal benötigt. Noch nicht vorhan- dene naturwissenschaftliche Daten sind zu erheben und durch analoges Wissen zu ergänzen. Die Grundausbildung der Landwirt*innen muss um- fassend bleiben, ökologisches Denken und ökologi- scher Landbau müssen als Leitbild Teil der Ausbil- dung werden. Aus-, Fort- und Weiterbildung sind den neuen Entwicklungen durch Smart Farming anzupassen. Landwirtschaftliches Wissen muss stets auch analog zugänglich und einsetzbar sein (um bspw. bei einem großflächigen Hacker-Angriff oder Blackout keine massive Nahrungsmittelknappheit zu riskieren). Weitergehende Untersuchungen zu Gesundheitspa- rametern bei Mensch und Tier, die durch die zuneh- mende Digitalisierung und den Netzausbau verur- sacht werden, sind gemäß dem Vorsorgeprinzip und der Risikoforschung notwendig. Die digitale Genomsequenzierung und damit einher- gehende Entwicklungen im Bereich der Biotechno- logie sind weiter sehr kritisch zu begleiten. Der ursprüngliche artenreiche Genpool von Pflanzen- sorten und Nutztierrassen ist als Gegengewicht zur immer stärker werdenden landwirtschaftlichen Spezialisierung und Digitalisierung von Genressour- cen zu erhalten. Die Sicherung der Genpools liegt im gesamtgesellschaftlichen Interesse und muss durch die Politik gewährleistet werden.

3. Indoor Vertical Farming

(IVF)

Die Weltbevölkerung wächst kontinuierlich. Aktuell leben über 7,6 Milliarden Menschen auf diesem Planeten – und jeden Tag kommen rund 230.000 Menschen dazu. Die meisten Erdbewohner zieht es in die Städte – schon jetzt lebt mehr als die Hälfte der weltweiten Bevölkerung in urbanen Räumen. Diese Menschen müssen mit Wasser, Wohnraum und Energie versorgt werden und es bedarf Ver- kehrsadern, auf denen sie sich durch die riesigen Stadtge-biete bewegen können – und es bedarf für diese Menschen ausreichend Nahrung. Unsere Nahrungsmittelproduktion ist aktuell nicht zukunftsfähig. Städte haben nur begrenzten Zu- gang zu umliegenden landwirtschaftlichen Gebie- ten. Andererseits laugen intensive Anbaupraktiken und der massive Einsatz von Chemikalien unsere Böden enorm aus und belasten unsere Gewässer. Extreme Wetterlagen wie Dürren oder Überschwem- mungen, die mit dem Klimawandel einhergehen, machen schon jetzt viel Ackerland unbrauchbar. Gleichzeitig ist die Landwirtschaft für 30 Prozent der globalen CO2-Emissionen verantwortlich und allein bei dem Transport unserer oft weitgereisten Lebensmittel wird enorm viel Energie verbraucht. Daher werden Städte zunehmend versuchen sich selbst mit Lebens-mitteln zu versorgen und damit unabhängiger vom ländlichen Raum und den globa- len Logistikketten zu werden. Gleichzeitig gilt es, auch den traditionellen Ackerbau um wetterresis- tente und klima- und ressourcenschonende Anbau- methoden zu erweitern. Gewächshäuser existieren in kulturell verschiede- nen Formen schon seit Jahrhunderten. Und auch der Ansatz von vertikalen Anbaumethoden, bei denen Pflanzen übereinander wachsen, gibt es be- reits viele Jahre. Global wird intensiv an innovativen Anbaume-thoden und -technologien gearbeitet, um Antworten auf die drängenden Probleme der Nah- rungsmittel-produktion zu bekommen Inzwischen gibt es weltweit zahlreiche Unternehmen die Indoor Vertical und Urban Farming betreiben. Bei vertikalen und urbanen Farmen sind die Anbauflächen übereinander angeordnet und dehnen sich in die Höhe aus. Indoor-Farming: Die Pflanzen wachsen in der Regel nicht unter freiem Himmel, sondern „Indoor“ in Schränken, Hallen oder im Unter- grund. Künstliche Bedingungen: Die moderne Vertical oder Urban Farm ist ein automatisiertes, sich selbstregulierendes System, in dem Sensoren Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit und Licht- intensität messen und bei Bedarf Wasser oder Dünger zugeführt oder künstliches Licht zuge- schaltet wird. Rückstände und Abwässer gibt es dabei nahezu keine. Die Vorteile: IVF ermöglicht ganzjährig, mit geringem Flächenein- satz, witterungsunabhängig und mit konstanten Erträgen in gewünschter Menge und Qualität unter Einsparung von Transportwegen vielfältige Pflanzen anzubauen. Dabei werden die natürlichen Schritte der Pflanzenzucht simuliert, indem Temperatur, Feuchtigkeit, Nähr- und Sauerstoffversorgung sowie die photosynthetische Reaktion künstlich reguliert werden. Durch das Lichtspektren der Leuchtdioden kann der Wachstumsprozess, der Geschmack oder die Größe von Pflanzen je nach Bedarf beeinflusst werden - ohne Gentechnik und Chemie. Die geschlos- senen Systeme und der Einsatz der Hydroponik Tech- nik machen Pestizide überflüssig und sparen 90 % Frischwasser ein. Das schont Böden, Seen, Flüsse und unser Grundwasser. Daneben reduziert sie den Verbrauch von fossilen Brennstoffen, durch die Nähe zum Verbraucher. „Indoor“ Systeme bieten den Vorteil, dass sie die Landwirtschaft wetterunabhängig macht. Ausge- laugte Böden können sich erholen, wenn andernorts auf alternative Anbaumethoden gesetzt wird. Die vertikale Landwirtschaft ist eine sinnvolle Alter- native zur konventionellen Landwirtschaft und kann speziell die Lebensmittelversorgung in urbanen Räumen nachhaltig verbessern. Durch standardi- sierte Prozesse, die durch Roboter ausgeführt wer- den und automatisierte Prozesskontrollen können autonomen Produktionsstraßen betrieben werden, die mit wenig Personal auskommen. Das Frauenhofer Institut hat in einer Studie mehr als 50 urbane und vertikale Farmen weltweit gezählt. 80 Prozent dieser Farmen nutzen Hydroponik und die hauptsächlichen Erzeugnisse sind Blattgrün (69 Prozent), Basilikum (56 Prozent), Tomaten (44 Prozent) und Erdbeeren (25 Prozent). Die meisten dieser Farmen haben eine Distanz von einem halben Kilometer oder weniger zu dem Stadtzentrum und fokussieren damit stark auf die Versorgung der un- mittelbaren Nachbarschaft.

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