Smart Farming neu denken

Maschinen, die Felder autonom bearbeiten, Satelliten, die jederzeit den Nährstoffgehalt im Boden messen, und eine an die Wetterbedingungen angepasste Düngung – Smart Farming macht es möglich. Smart Farming beschreibt die Integration digitaler Technologien in landwirtschaftliche Prozesse, wie autonome Roboter, Fernerkundung und das Internet der Dinge (IoT). Dadurch lassen sich große Datenmengen schnell und zielgerichtet verarbeiten. Diese Ziele müssen jedoch klar definiert sein.

„Smart Farming kann mehr als nur die Erträge und Produktivität landwirtschaftlicher Flächen steigern“, sagt Wolfgang Weisser, Professor für Terrestrische Ökologie an der TUM. Zu den Zielen sollten daher auch ökologische Aspekte wie die Biodiversität gehören.

Welches Potenzial hat Smart Farming für die Biodiversität?

Erstens können autonome Roboter im Rahmen von Smart Farming schwere Maschinen durch kleinere, zentral gesteuerte Einheiten ersetzen, wodurch die Bodenverdichtung verringert und ein gesunder Boden erhalten bleibt, der die Biodiversität fördert. Zweitens ermöglicht die Fernerkundung eine präzise Feldüberwachung, gezielte Düngung und selektive Unkraut- und Krankheitsbekämpfung, wodurch der Einsatz von Chemikalien reduziert und nützliche Organismen geschützt werden. Drittens verbindet das Internet der Dinge Maschinen mit Echtzeit-Wetter- und Felddaten, sodass Prozesse wie Düngung oder Sprühen nur unter geeigneten Bedingungen stattfinden, wodurch Umweltschäden vermieden und Ökosysteme gestärkt werden.

Die Forscher gehen davon aus, dass die größten Auswirkungen auf die Biodiversität außerhalb des landwirtschaftlichen Feldes zu beobachten sein werden (siehe Abbildung 1). „Wenn weniger Dünger zum optimalen Zeitpunkt und genau dort ausgebracht werden kann, wo er benötigt wird, können wir den Stickstoffabfluss reduzieren“, sagt Prof. Sebastian Meyer, leitender Forscher der Gruppe. Die Auswirkungen auf die Biodiversität vor Ort sind jedoch nicht so eindeutig.

Die Vorteile des Smart Farming für die Biodiversität sind nicht garantiert

„Wir stehen hier vor einer ziemlich philosophischen Frage“, sagt Rafael Achury, Postdoktorand am Lehrstuhl für Terrestrische Ökologie. „Bei jedem technologischen Fortschritt wird einfach davon ausgegangen, dass er in jeder Hinsicht eine Verbesserung darstellt – fast so, als wäre dies unvermeidlich. Das ist jedoch nicht der Fall.“ Die Forscher weisen darauf hin, dass Smart Farming ohne explizite Biodiversitätsziele sogar noch schädlichere Auswirkungen auf die Umwelt haben könnte als konventionelle Anbausysteme.

Zum einen könnten die kleineren, autonom fahrenden Roboter dazu führen, dass derzeit ungenutzte Flächen wie Randstreifen oder Hänge für die Landwirtschaft umgenutzt werden. Damit würden diese Gebiete für Wildtiere und Pflanzen verloren gehen. Zweitens könnte die Präzision von Smart-Farming-Anwendungen zu einer weiteren Verringerung der natürlichen Vielfalt auf landwirtschaftlichen Flächen führen, da Smart Farming noch mehr als bisher jede einzelne unerwünschte Pflanze auf dem Feld entfernen könnte. Drittens erfordern die Liefer- und Produktionskette der in Smart-Farming-Anwendungen verwendeten Technologien viele Ressourcen.

„Es besteht die Notwendigkeit, sich von blindem Vertrauen in die Technologie zu lösen und zu einer klaren Folgenabschätzung überzugehen“, betont Rafael Achury.

„Wir müssen diese Diskussion führen – gemeinsam“

Die Forscher argumentieren, dass diese Herausforderungen angegangen und bewältigt werden könnten, indem sichergestellt wird, dass Smart-Farming-Anwendungen auch die Ökologie und Biodiversität berücksichtigen. „Wir müssen diese Diskussion jetzt führen und definieren, was wir von Smart Farming wollen und erwarten“, sagt Wolfgang Weisser. Diese Ziele und ihre Umsetzung in Software können jedoch nicht von einer Disziplin allein definiert werden. „Experten aus den Bereichen Software-Engineering, Informationstechnologie, Agronomie und Ökologie müssen zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass Biodiversität Teil von Smart Farming wird.“ „Biodiversität ist Teil unseres Lebenserhaltungssystems und kann für die Landwirtschaft sehr vorteilhaft sein, beispielsweise durch gesunde Böden oder Raubtiere für die biologische Schädlingsbekämpfung“, fügt Robin Heinen, Pflanzenökologe in der Gruppe, hinzu.

Darüber hinaus sollte bei der Umsetzung von Smart Farming auch geografisch spezifische Anforderungen berücksichtigt werden. Im globalen Norden sind die Erträge hoch, aber die intensive Landwirtschaft hat zu einem größeren Verlust an Biodiversität geführt. Im globalen Süden sind die landwirtschaftlichen Erträge noch nicht maximiert, während die Biodiversität in diesen Regionen in der Regel höher ist. Dementsprechend sollten sich Smart-Farming-Anwendungen darauf konzentrieren, die verbleibende Biodiversität zu erhalten und im globalen Norden zu erhöhen, ohne dabei den Erträgen allzu große Priorität einzuräumen, während im globalen Süden die Steigerung der Erträge weiterhin Priorität haben sollte, wobei gleichzeitig sichergestellt werden muss, dass die reiche Biodiversität nicht verloren geht.