Die Landwirtschaft gehört zu den ältesten Wirtschaftszweigen der Menschheitsgeschichte. Sie hat sich im Laufe der Zeit stark gewandelt. Mit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert und insbesondere der Mechanisierung der Landwirtschaft in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde eine enorme Steigerung der Produktivität erreicht. Seit den 1960er-Jahren ist die weltweit genutzte Ackerfläche praktisch gleich gross geblieben. Jedoch können damit heute mehr als doppelt so viele Menschen ernährt werden. Gründe für diese massive Produktivitätssteigerung waren die Entwicklung von Kunstdünger, Pflanzenschutzmitteln und die Mechanisierung mit der Verbreitung von Traktoren und anderen Produktionsmaschinen. Aufgrund dieser Fortschritte konnten immer mehr Menschen in den Dienstleistungssektor wechseln und mussten nicht mehr auf den Feldern arbeiten.

Erneute Produktivitätssteigerung erforderlich

Die heutige Landwirtschaft ist deutlich produktiver als noch vor 60 Jahren. Doch ein Blick in die Zukunft zeigt: Es braucht weitere Produktivitätssteigerungen. Die Vereinten Nationen rechnen damit, dass bis zum Jahr 2050 rund 9,5 Milliarden Menschen auf der Erde leben werden. Bis dann müssen im Vergleich zu heute 60 Prozent mehr Kalorien zur Verfügung stehen. Gleichzeitig machen klimatische Veränderungen den Anbau von Pflanzenkulturen zu einer immer grösseren Herausforderung. Trocken- und Hitzeperioden nehmen zu, ebenso wie der Schädlingsdruck. Bereits heute verbraucht die Landwirtschaft rund 70 Prozent des zur Verfügung stehenden Süsswassers. In vielen Regionen herrscht Wasserknappheit. Damit bis zur Hälfte dieses Jahrhunderts auch unter erschwerten Bedingungen genügend Lebensmittel bereitstehen, braucht es innovative Technologien – und vor allem eine Digitalisierung der Landwirtschaft. Dazu muss der Zugang zu einem leistungsstarken Internet (5G, low-Earth orbit LEO usw.) global stark ausgebaut werden. Die 5G-Technologie kann gemäss einer Studie der EMPA dazu beitragen, die CO2-Emissionen in der Landwirtschaft zu senken.

Intelligente Feldüberwachung

Mit einer intelligenten Überwachung der Felder lassen sich Produktionsmittel wie Wasser, Dünger oder Pflanzenschutzmittel effizienter einsetzen. Sensoren an hochmodernen Traktoren, Erntemaschinen und anderen vernetzten Geräten messen beispielsweise den Wasser- und Nährstoffgehalt im Boden. Mithilfe von Computerprogrammen kann exakt herausgefunden werden, an welchen Stellen auf dem Feld es zusätzliches Wasser oder Dünger braucht. Auch Satelliten- und Drohnenbilder geben wertvolle Informationen über den Zustand der Pflanzen. Gesunde Pflanzen weisen einen höheren Gehalt an Biomasse auf und erscheinen auf Satellitenbildern grün. Pflanzen, die unter Stress stehen – etwa weil sie von Schädlingen, Krankheiten oder Trockenheit befallen sind –, werden dagegen rot oder gelb dargestellt. So kann ein möglicher Schädlingsbefall frühzeitig erkannt und Gegenmassnahmen können gezielt ergriffen werden.

Einsatz von Drohnen

Schon heute kommen Drohnen in der Landwirtschaft zum Einsatz – beispielsweise beim Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln. Eine neue Drohnen-Generation hilft bei der Überwachung von Pflanzenkulturen oder Viehherden. Sie liefern Daten über die Bodenbeschaffenheit in Echtzeit. Dünger oder Pestizide können so einfach und schnell an die richtige Stelle gebracht und eingesetzt werden. Drohnen vereinfachen die Bewirtschaftung von abgelegenen oder unzugänglichen Anbaugebieten und steigern dort die Effizienz der Produktion. Weil Drohnen relativ günstig erhältlich sind, erhofft man sich durch sie auch eine verbesserte Produktion bei Kleinbauern in Entwicklungsländern.

Intelligente Überwachung des Viehbestandes

Eine bessere Überwachung von Nutztieren trägt sowohl zu einer Qualitätssteigerung der Lebensmittel als auch dem Tierwohl bei. Mit Chips und Sensoren können die Gesundheitsdaten von Tieren wie Temperatur, Blutdruck oder Puls erhoben und überwacht werden. Krankheits- oder Seuchenausbrüche könnten frühzeitig erkannt und lokalisiert werden. Auf grossen Farmen lassen sich Viehherden effizienter überwachen, damit keine Tiere verloren gehen. Verschiedene Firmen bieten solche Technologien bereits an. Verbunden mit anderen Geräten können auch automatisch Massnahmen im Stall ergriffen werden. Beispielsweise die Anpassung der Lüftung, das Heizen im Winter oder das Kühlen im Sommer. Mit den Massnahmen verbessert sich die Lebensqualität der Nutztiere stark.

Autonom arbeitende Geräte

Automatische Fahrzeuge und Maschinen werden in Zukunft auf Feldern präzisere und effizientere Arbeit verrichten als Menschen. Ein Bereich mit grossem Potenzial ist die Unkrautbekämpfung. Wie die «NZZ» kürzlich berichtete, ist ein Hackroboter aus Dänemark mittlerweile in der Lage, Unkräuter auf dem Acker relativ zuverlässig zu entfernen. Der Farmdroid FD20 merkt sich beim Säen die exakte Position mittels GPS und weiss, wo sich die Nutzpflanze befindet. Er jätet dann zu einem späteren Zeitpunkt zentimetergenau darum herum, ohne die Pflanze zu beschädigen. Verschiedene Forschungsanstalten testen den Farmdroid derzeit auf Schweizer Feldern. Ein Schweizer Unternehmen hat zudem einen Roboter entwickelt, der Unkraut mit einer eingebauten Kamera erkennt und mit Herbiziden besprüht. Die eingesetzte Menge an Herbiziden lässt sich so deutlich reduzieren. Noch sind die Kinderkrankheiten aber nicht überwunden und der finanzielle wie Know-how-Beitrag der forschenden Industrie ist gefragt, wie das Engagement von BASF beim Start-up ecorobotix zeigt.

Roboter haben jedoch nicht nur bei der Unkrautbekämpfung Potenzial. Geforscht wird derzeit auch an Geräten, die Pflanzenschutzmittel exakt auf die zu schützende Kultur auftragen können. Das sogenannte «Spot Spraying» hat den Vorteil, dass nicht alle Flächen gleichermassen mit Pestiziden besprüht werden. Nur dort, wo auch eine Pflanze ist, sprüht der Roboter den Wirkstoff hin. Versuche mit einem Prototypen, an dem unter anderem Agroscope und das FiBL beteiligt sind, haben gezeigt, dass mit Spot Spraying bei Salat und Pak-Choi über 50 Prozent weniger Fungizide und Insektizide bei gleich gutem Schutz eingesetzt werden müssen.

Intelligentes Hofmanagement

In der Digitalisierung der Ausrüstung sowie der Produktionsstätten schlummert ebenfalls viel Verbesserungspotenzial. So können mit Sensoren in Silos und Lagerhallen die Bestände in Echtzeit überwacht werden und Neubestellungen automatisch ausgeführt werden. Die Produktion wird dadurch nochmals effizienter. Mit einer besseren Überwachung der Lagerbestände und Lagerbedingungen kann zudem Food Loss auf dem Hof verhindert werden. Ein besseres Monitoring von Produktionsmitteln ermöglicht auch Energieeinsparungen.