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Verlagsspezial

: Emissionen vom Acker

Bis zu ein Drittel der Treibhausgase weltweit stammt aus der Landwirtschaft: Schuld ist das Prinzip Bild: ollo/istock

Die Landwirtschaft gilt nicht nur als Leidtragende, sondern auch als Mitverursacherin des Klimawandels. Intelligente digitale Dienste können Landwirten helfen, ihre Bewirtschaftungszyklen effizienter zu planen und somit Umwelt- und Klimaschäden zu verringern.

          Monate ohne Niederschlag oder verregnete Sommer mit Stark-regenfällen: Unter den Auswirkungen des Klimawandels – wie etwa die extreme Dürrephase in diesem Sommer – leiden die Landwirte in Deutschland und auf der ganzen Welt. Dabei ist die industrialisierte Landwirtschaft selbst eine der Ursachen für die klimatischen Veränderungen. So kann die Landwirtschaft nach Angaben des Bundesumweltamts für mehr als zehn Prozent der entstehenden Treibhausgase in Deutschland verantwortlich gemacht werden. Damit steht sie auf Platz zwei der größten Verursacher des Treibhauseffektes in der Bundesrepublik – noch vor der produzierenden Industrie und ihren prozessbedingten Emissionen. Die internationale Umweltorganisation Greenpeace gibt an, dass die Landwirtschaft weltweit jährlich für knapp ein Drittel aller vom Menschen verursachten Treibhausgase verantwortlich ist. Dazu trägt zum einen das klimawirksame Spurengas Methan bei. Es entsteht unter anderem während des Verdauungsvorgangs von Wiederkäuern, also zum Beispiel von Milchkühen.

          Intelligenter Boden

          Aber auch Düngeprozesse wirken sich auf den Klimawandel aus. Hier werden ebenfalls klimaschädliche Gase wie Kohlendioxid und Stickoxide freigesetzt. Dies geschieht zum Beispiel durch die Verwendung von mineralischen Stickstoffdüngern, die Kalkung der Böden und die Auswaschung von gedüngten Feldern nach Regenfällen. Kann eine Überdüngung der landwirtschaftlich genutzten Flächen verhindert werden, verringern sich auch die klimaschädlichen Emissionen aus der Landwirtschaft. Das bedeutet, dass Düngemittel effizienter eingesetzt werden müssen: nur so viel, wie die angebauten Nutzpflanzen wirklich brauchen, und nur dann, wenn sie die Nährstoffe aus dem Dünger tatsächlich aufnehmen können.

          Bei diesem Vorhaben kann die Digitalisierung helfen. Mit Hilfe intelligenter Sensoren und digital verfügbarer Informationen, beispielsweise zur tatsächlichen Bodenqualität und Wetterprognosen, können Landwirte den Einsatz von Düngemitteln effizienter planen und ihre Ackerflächen effektiver bewirtschaften. So gab in einer Studie von Pricewaterhouse Coopers aus dem Jahr 2016 bereits fast ein Viertel der darin befragten Landwirte an, die sogenannte Precisions- bzw. Smart-Farming-Anwendungen nutzen, dass sie damit Einsparungen von zehn bis 19 Prozent beim Düngemitteleinsatz erzielen konnten. Über 20 Prozent konnten den Einsatz von Pestiziden um mindestens zehn bis sogar 20 Prozent verringern.

          Ist bekannt, welche wertvollen Nährstoffe der zu bestellende Boden bereits enthält, kann die Art des Düngers viel besser auf die entsprechende Bodenqualität angepasst werden. Und kennt der Landwirt die genauen Wetterdaten der nächsten Tage, kann das Düngemittel exakt zu dem Zeitpunkt ausgebracht werden, an dem die Nutzpflanzen die Nährstoffe am besten aufnehmen. Aber auch rückwirkend können Wetterinformationen wertvoll sein: Wann genau hat der Boden das letzte Mal Regenwasser aufgenommen? Wie tief ist der Bodenfrost im letzten Winter tatsächlich gekommen? All das hilft, die Fläche besser zu bestellen.

          Dazu werden Kriterien und Kennzahlen entwickelt, mit denen sich der Zustand eines Feldes ausreichend beschreiben lässt. Viele dieser hilfreichen Informationen stehen heute bereits zur Verfügung: Die meisten landwirtschaftlichen Maschinen sind mit Sensoren ausgestattet, die maschinen- und prozessbezogene Informationen erfassen. Wetterdaten für unterschiedliche Standorte können in Echtzeit abgerufen werden, und die Bodenqualität wird regelmäßig über moderne Messgeräte überprüft. Bislang gibt es jedoch oft einen Haken: Alle diese Informationen müssen aus vielen verschiedenen Quellen einzeln abgerufen und ausgewertet werden, so dass eine intelligente Kombination nicht oder nur mühevoll möglich ist.

          Digitale Kartoffeln

          An einem solchen flexiblen System, das landwirtschaftliche Daten erfasst, zusammenführt und für Landwirte aufbereitet, arbeitet derzeit das Forschungsprojekt „Smart-Farming-Welt“, das im Rahmen des Technologieprogramms „Smart Service Welt“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Über eine cloudbasierte Plattform stehen verschiedene smarte Dienste zur Verfügung, die zu einer optimalen Ackerbewirtschaftung beitragen können. Die Daten stammen dabei von Geräten und Maschinen verschiedener Hersteller, aus unterschiedlichen Messstationen und landwirtschaftlichen Betrieben sowie von Dienstleistern und den Herstellern von Saatgut, Dünge- und Pflanzenschutzmitteln. Dadurch entsteht ein ganzheitliches Bild von den aktuellen Bedingungen für die Landwirtschaft in einer gesamten Region. Auf Basis dieser Daten wird dann eine intelligente Dienstleistung – ein sogenannter Smart Service – entwickelt und Landwirten zur Verfügung gestellt. Die Empfehlungen in Form von digital verfügbaren Informationen kann der Landwirt über eine App abrufen und als Entscheidungshilfe für den nächsten Düngezyklus heranziehen – aber auch für anderes: Die intelligenten Services sind nämlich nicht nur dazu geeignet, den Aussaattermin noch besser zu planen oder Düngezyklen zu optimieren.

          Die sogenannte „digitale Kartoffel“ steht sinnbildlich auch dafür, dass der gesamte Wachstums- und Ernteprozess noch besser gelingt. Stellvertretend für die echte Knolle können künftig nämlich digitale Abbilder, die ganz normal gemeinsam mit den Saatkartoffeln in den Acker „gepflanzt“ werden, über den gesamten Wachstums- und Ernteprozess Auskunft erteilen. Mit ihnen kann zum Beispiel exakt überprüft werden, welche Schäden bestimmte Frosttemperaturen auslösen oder wie die Bandgeschwindigkeit und Fallhöhe des Kartoffelroders im Ernteprozess optimal eingestellt werden sollten, damit möglichst wenige Kartoffeln Schaden nehmen – und Ernteprozesse damit künftig noch schonender gelingen. Das freut nicht nur die Landwirte, weil die Erträge verbessert werden, sondern hilft damit auch, Lebensmittel künftig noch erfolgreicher anzubauen und ernten zu können und damit Ausfälle zu verringern. Und das tut dem Klima gut.

          Dr. Steffen Wischmann leitet die Begleit­forschung des Technologieprogramms „Smart Service Welt“ vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie.

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