29.04.2023

Von Daten zu Ernten – Wie die Digitalisierung die Landwirtschaft verbessert

Die Digitalisierung ist in der Landwirtschaft angekommen. Am Swiss-Food Talk vom 25. April 2023 sprachen drei Experten aus Landmaschinenindustrie, Gemüsebau und Agrarjournalismus darüber, wie die Digitalisierung die Produktion von Lebensmitteln verändert. Einigkeit herrscht darüber, dass wir uns am Übergang von der industriellen zur intelligenten Landwirtschaft befinden. Daten und Algorithmen als Unterstützung erlauben präzise Eingriffe und dienen damit auch der Nachhaltigkeit.

Bernhard Läubli ist Leiter des Precision Centers bei der Bucher Landtechnik AG. Sein Team beschäftigt sich mit der Digitalisierung in der Landwirtschaft. Bucher will die Landwirte mit neuen, digitalen Produkten weiterbringen – und zwar weltweit. Gemäss dem Experten für Landmaschinen sind Schweizer Landwirte mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert, wie ihre Kollegen im Ausland. Neben dem Klimawandel und Umweltschutz stellt der Strukturwandel die Schweizer Landwirte vor Herausforderungen. Wo sinnvoll und möglich schliessen sich die traditionell kleinen Familienbetriebe allmählich zu grösseren Landwirtschaftsbetrieben zusammen.

«Die Landwirte müssen produktiver werden. Produktiver heisst schlagkräftiger und effizienter», sagt Läubli. Vor diesem Hintergrund gewinnt die Digitalisierung zusätzlich an Bedeutung. Sie hilft den Bauern, ihre Produktion ressourceneffizienter zu gestalten. Ein Beispiel ist die Zusammenarbeit von Bucher mit dem Schweizer Start-up «ecorobotix». Das ursprünglich von Tüftlern entwickelte System ermöglicht die hochpräzise Applikation von Pflanzenschutzmitteln auf einzelne Pflanzen. Anstelle des Giesskannenprinzips, werden mithilfe von künstlicher Intelligenz nur jene Pflanzen behandelt, die auch tatsächlich eine Behandlung benötigen. «So können wir auf einem Hektar bis zu 95 Prozent Herbizide einsparen», sagt Läubli. Doch erst durch die Kooperation mit Bucher war ecorobotix überhaupt in der Lage, seine Technik marktfähig zu machen, grosse Felder effizient zu behandeln und nebst Herbiziden auch Fungizide auszubringen.

«Es führt kein Weg an der Digitalisierung vorbei.»

Einsparen lässt sich mit der Digitalisierung aber auch viel Zeit bei administrativen Arbeiten. «Der Datenaustausch im Agrar- und Ernährungssektor funktioniert grösstenteils noch manuell», sagt Läubli. Das gilt auch für die Zusammenarbeit der Verwaltung mit den Bauernbetrieben. Hier wird der Bund mit der Plattform digiFLUX Abhilfe schaffen. «Um den administrativen Aufwand zu verringern und die Digitalisierung voranzutreiben, hat der Bund die Grundlagen für den Aufbau eines Kompetenzzentrums für die digitale Transformation im Agrar- und Ernährungssektor verabschiedet.»

Mit digiFLUX soll die Anwendung und der Handel von Pflanzenschutzmitteln und Nährstoffen erfasst werden. Damit die Daten in Zukunft möglichst grossflächig gesammelt werden können, muss ihr Austausch aber noch vereinfacht werden: Stichwort ist die Interoperabilität. Die Daten, die von verschiedenen Geräten gesammelt und in einzelnen Clouds gespeichert werden, müssen künftig über Systemgrenzen hinweg ausgetauscht werden können. Das ist entscheidend, um neues Wissen bezüglich der optimalen Produktion von Lebensmitteln zu generieren. Für Läubli ist deshalb klar: «Es führt kein Weg an der Digitalisierung vorbei».

«Stresslevel von Pflanzen überwachen»

Der Gemüsebauer Julien Stoll nutzt digitale Technologien in seinen Gewächshäusern in Yverdon bereits intensiv. «Die Pflanzenzucht ist extrem aufwendig. Zudem fehlt es an Fachkräften. Die Digitalisierung hilft mir, neben Privatleben mit Familie und Hund, alles unter einen Hut zu bringen», beginnt Stoll sein Referat. Denn auch Tomaten, Auberginen und Gurken brauchen ständig Aufmerksamkeit. «Ich fühle mich manchmal wie ein Coach von Elitesportlern», sagt Stoll.

Um das Optimum aus seinen Pflanzen herauszuholen, setzt der Gemüsebauer auf das Vivent-System. Auf Videoaufnahmen zeigt er seine Tomatenpflanzen, die mit einem Messgerät verbunden sind. «Damit messen wir die elektrischen Signale der Pflanzen. So können wir den Stresslevel ständig überwachen und wissen, ob es den Pflanzen an etwas fehlt», sagt Stoll.

«Ein einzelner Mitarbeiter kann sich heute um 20 Hektaren kümmern.»

Der Gemüsebauer ist so in der Lage, Krankheiten und Schädlingsbefall zu erkennen, sowie Wasser- und Nährstoffgehalt zu überwachen. Die Echtzeitüberwachung ermöglicht es Stoll, bei Problemen frühzeitig zu reagieren. «Dank dieser Technologie kann sich heute ein einzelner Mitarbeitender um das Klimamanagement von rund 20 Hektaren Anbaufläche kümmern. Vor 30 Jahren waren es vielleicht 0,5 Hektaren», sagt er. Dennoch kümmern sich in den Gewächshäusern von Stoll heute ungefähr zehn Personen um einen Hektar.

Die neue Technologie zeichnet Unmengen an Daten auf und analysiert diese. So können bessere Prognosen über die Erntemengen und die Probleme, die die Kultur in der Zukunft haben könnte, erstellt werden. Neben den Pflanzensensoren setzt Stoll in seiner Produktionsanlage auch auf Roboter – beispielsweise, um Salate anzupflanzen. Er sieht in der Digitalisierung denn auch ein Mittel, um den chronischen Fachkräftemangel in seiner Branche zu mildern. Gleichzeitig mache die Digitalisierung den Beruf des Gemüsebauers auch für Junge wieder attraktiver. Arbeits- und Produktionsbedingungen verbessern sich.

«Digitalisierung ist keine Science-Fiction»

Die Digitalisierung wird die Landwirtschaft zweifellos umkrempeln. Der Agrarjournalist Olaf Deininger verfolgt die Entwicklung seit längerer Zeit. «Die Zukunft der Landwirtschaft hat wenig mit Science-Fiction zu tun. Die Technologien, die sich grossflächig durchsetzen werden, sind im Prinzip schon da», sagt er. Ein Beispiel sind autonom arbeitende Landwirtschaftsroboter, die mittels KI gelernt haben, Schnecken oder Unkraut zu erkennen und zu bekämpfen. So geht der «MSR-bot» in der Nacht selbständig auf Schneckenjagd. Das Gerät hat ein «Gedächtnis». Es kehrt am nächsten Tag an die Stellen zurück, wo es besonders viele Schnecken erwartet.

Solche Arbeiten wurden früher mühsam von Hand durchgeführt. «Durch Roboter wird die mechanische Entfernung von Schädlingen auf einmal wieder attraktiv», sagt Deininger. Die Landwirtschaft wird zudem immer «individueller». Anstatt ganze Felder oder Tierherden nach demselben Muster zu behandeln, wird der Fokus vermehrt auf die einzelne Pflanze oder das einzelne Tier gelegt. Ein Beispiel ist der «Dropnostix», ein kleines Gerät, das im Vormagen der Kühe bleibt und Echtzeitdaten über den Gesundheitszustand des einzelnen Tieres liefert.

«Wir befinden uns am Übergang von der industriellen zur intelligenten Landwirtschaft.»

Eine weitere Entwicklung ortet Deininger bei der Schaffung neuen Wissens und Vorhersagesystemen. Die Firma OneSoil bietet Landwirten die Überwachung jedes einzelnen Ackerschlags mithilfe von Satelliten an. So lassen sich Daten über Jahre hinweg vergleichen und neue Schlüsse für den Anbau von Pflanzenkulturen ziehen. «Weltweit sechs Prozent des fruchtbaren Ackerlandes wird von OneSoil überwacht. Das ermöglicht eine völlig neue Art von Wissensgenerierung», sagt Deininger.

Innovation ist auch im Bereich der Lieferketten und im Detailhandel zu erwarten. So nutzt etwa der deutsche Detailhändler Kaufland das Prognose-Modell der Firma Blue Yonder für die Stückzahlen seiner Produkte. Kaufland weiss zum Beispiel mit einer Genauigkeit von 74 Prozent, wieviel Milch in einer Woche verkauft werden wird. Dieses Wissen wird langfristig auch die Produktion auf den Bauernhöfen beeinflussen. «Wir befinden uns definitiv am Übergang von der industriellen zur intelligenten Landwirtschaft», sagt Deininger abschliessend. «Es gehört heute zur Aufgabe von Landwirten, Software-Evaluation zu machen».

Die Diskussion zeigt aber auch: Die Datenhoheit muss geklärt sein. Auf dem Feld generierte Daten zum Anbau gehören dem Landwirt und er muss entscheiden können, welche Daten er wem in welcher Form weitergeben will. Und dazu wird er einen Anreiz haben, wenn aggregierte Daten wieder an ihn zurückfliessen und ihn in seiner Arbeit unterstützen.

Des données aux récoltes - comment la numérisation améliore l'agriculture

La numérisation a fait son entrée dans le secteur agroalimentaire. Lors du Swiss-Food Talk du 25 avril 2023, trois experts de l'industrie des machines agricoles, de la culture maraîchère et du journalisme agricole ont discuté de la manière dont la numérisation modifie la production alimentaire. Tous s'accordent à dire que nous sommes en train de passer d'une agriculture industrielle à une agriculture intelligente. Les données et les algorithmes sont utilisés pour fournir un soutien précis, ce qui sert également la durabilité.

Bernhard Läubli est responsable du Precision Center de Bucher Landtechnik AG. Son équipe se consacre à la numérisation dans l'agriculture. Bucher souhaite faire progresser les agriculteurs grâce à de nouveaux produits numériques, et ce dans le monde entier. Selon cet expert en machines agricoles, les agriculteurs suisses sont confrontés à des défis similaires à ceux de leurs collègues étrangers. Outre le changement climatique et la protection de l'environnement, les agriculteurs suisses doivent faire face au changement structurel. Lorsque cela est judicieux et possible, les exploitations familiales traditionnellement petites se regroupent progressivement pour former de plus grandes exploitations agricoles.

"Les agriculteurs doivent devenir plus productifs. Plus de productivité signifie plus de puissance et plus d'efficacité", explique Läubli. Dans ce contexte, la numérisation est encore plus importante. Elle aide les agriculteurs à organiser leur production de manière plus efficace en termes de ressources. La collaboration de Bucher avec la start-up suisse "ecorobotix" en est un exemple. Ce système, développé à l'origine par des bricoleurs, permet d'appliquer avec une grande précision des produits phytosanitaires sur des plantes individuelles. Au lieu d'appliquer le principe de l'arrosoir, l'intelligence artificielle permet de ne traiter que les plantes qui en ont réellement besoin. "Nous pouvons ainsi économiser jusqu'à 95 pour cent d'herbicides sur un hectare", explique Läubli. Mais ce n'est qu'en collaborant avec Bucher que "ecorobotix" a été en mesure de commercialiser sa technique, de traiter efficacement de grands champs et d'appliquer des fongicides en plus des herbicides.

« La numérisation est incontournable. »

Mais la numérisation permet également d'économiser beaucoup de temps dans les tâches administratives. "L'échange de données dans le secteur agroalimentaire fonctionne encore en grande partie manuellement", explique Läubli. Il en va de même pour la collaboration entre l'administration et les exploitations agricoles. C'est là que la Confédération va remédier à la situation avec la plateforme digiFLUX. "Afin de réduire la charge administrative et de faire avancer la numérisation, la Confédération a adopté les bases pour la création d'un centre de compétences pour la transformation numérique dans le secteur agroalimentaire".

digiFLUX devrait permettre de suivre l'utilisation et la commercialisation des produits phytosanitaires et des substances nutritives. Cependant, pour que les données puissent être collectées à grande échelle à l'avenir, leur échange doit être simplifié : le mot clé est l'interopérabilité. Les données collectées par différents appareils et stockées dans des clouds individuels devront pouvoir être échangées au-delà des limites du système à l'avenir. C'est essentiel pour générer de nouvelles connaissances sur la production optimale de denrées alimentaires. Pour Läubli, il est donc clair que "la numérisation est incontournable".

« Surveiller le niveau de stress des plantes »

Le maraîcher Julien Stoll utilise déjà intensivement les technologies numériques dans ses serres d'Yverdon. "La culture des plantes est extrêmement coûteuse. De plus, il y a un manque de personnel qualifié. La numérisation m'aide à tout concilier, en plus de ma vie privée avec ma famille et mon chien", commence Stoll dans son exposé. Car les tomates, les aubergines et les concombres ont eux aussi besoin d'une attention constante. "J'ai parfois l'impression d'être l'entraîneur d'athlètes d'élite", dit Stoll.

Pour tirer le meilleur parti de ses plantes, le maraîcher mise sur le système Vivent. Sur des enregistrements vidéo, il montre ses plants de tomates reliés à un appareil de mesure. "Nous mesurons ainsi les signaux électriques des plantes. Nous pouvons ainsi surveiller en permanence leur niveau de stress et savoir si les plantes manquent de quelque chose", explique Stoll.

« Un seul collaborateur peut aujourd'hui s'occuper de
20 hectares. »

Le maraîcher est ainsi en mesure de détecter les maladies et les attaques de parasites, et de surveiller les niveaux d'eau et de nutriments. La surveillance en temps réel permet à Stoll de réagir à temps en cas de problème. "Grâce à cette technologie, un seul collaborateur peut aujourd'hui s'occuper de la gestion climatique d'environ 20 hectares de culture. Il y a 30 ans, c'était peut-être 0,5 hectare", dit-il. Pourtant, dans les serres de Stoll, environ dix personnes s'occupent aujourd'hui d'un hectare.

La nouvelle technologie enregistre et analyse une grande quantité de données, ce qui permet de faire de meilleures prévisions sur les quantités récoltées et les problèmes que la culture pourrait rencontrer à l'avenir. Outre les capteurs de plantes, Stoll utilise également des robots dans son installation de production, par exemple pour planter des salades. Il voit donc dans la numérisation un moyen d'atténuer le manque chronique de main-d'œuvre qualifiée dans son secteur. En même temps, la numérisation rend le métier de maraîcher à nouveau attractif pour les jeunes. Les conditions de travail et de production s'améliorent.

« La numérisation n'est pas de la science-fiction »

La numérisation va sans aucun doute bouleverser l'agriculture. Le journaliste agricole Olaf Deininger suit cette évolution depuis un certain temps. "L'avenir de l'agriculture n'a pas grand-chose à voir avec la science-fiction. Les technologies qui s'imposeront à grande échelle sont en principe déjà là", dit-il. Les robots agricoles autonomes, qui ont appris à reconnaître et à combattre les limaces ou les mauvaises herbes grâce à l'IA, en sont un exemple. Ainsi, le "MSR-bot" part de lui-même à la chasse aux limaces pendant la nuit. L'appareil a une "mémoire". Il revient le lendemain aux endroits où il s'attend à trouver un nombre particulièrement élevé de limaces.

De tels travaux étaient autrefois péniblement effectués à la main. "Grâce aux robots, l'élimination mécanique des nuisibles redevient tout à coup attrayante", explique Deininger. L'agriculture devient en outre de plus en plus "individuelle". Au lieu de traiter des champs entiers ou des troupeaux d'animaux selon le même modèle, l'accent est de plus en plus mis sur la plante ou l'animal individuel. Un exemple est le "Dropnostix", un petit appareil qui reste dans le pré-estomac des vaches et qui fournit des données en temps réel sur l'état de santé de chaque animal.

« Nous sommes en train de passer de l'agriculture industrielle à l'agriculture intelligente. »

Deininger repère une autre évolution dans la création de nouvelles connaissances et de systèmes de prévision. L'entreprise OneSoil propose aux agriculteurs de surveiller chaque parcelle de terre arable à l'aide de satellites. Il est ainsi possible de comparer les données sur plusieurs années et de tirer de nouvelles conclusions pour la mise en place de cultures végétales. "Dans le monde entier, six pour cent des terres arables fertiles sont surveillées par OneSoil. Cela permet de générer des connaissances d'une toute nouvelle manière", explique Deininger.

L'innovation est également attendue dans le domaine des chaînes d'approvisionnement et du commerce de détail. Le détaillant allemand Kaufland, par exemple, utilise le modèle de prévision de l'entreprise Blue Yonder pour les quantités de ses produits. Kaufland sait par exemple avec une précision de 74 pour cent combien de lait sera vendu dans une semaine. Cette connaissance influencera également à long terme la production dans les fermes. "Nous sommes définitivement en train de passer de l'agriculture industrielle à l'agriculture intelligente", conclut Deininger. "Faire de l'évaluation des systèmes informatiques fait aujourd'hui partie des tâches des agriculteurs".

Cependant, la discussion montre également que la souveraineté des données doit être clarifiée. Les données générées dans le domaine de la culture appartiennent à l'agriculteur et il devrait être en mesure de décider quelles données il souhaite transmettre à qui et sous quelle forme. De plus, il serait encouragé à le faire si les données agrégées lui étaient retournées et l'aidaient dans son travail.