Hightech-Helfer für die Landwirtschaft von morgen

Smarter anbauen mit
Präzisionslandwirtschaft

Hightech-Helfer für die Landwirtschaft von morgen - Smarter anbauen mit Präzisionslandwirtschaft
Hightech-Helfer für die Landwirtschaft von morgen - Smarter anbauen mit Präzisionslandwirtschaft
Digitale Präzisionsanwendungen steigern die Planungssicherheit, Effizienz und Produktivität landwirtschaftlicher Betriebe. Der Markt entwickelt sich rasant: Schon bald könnten Nutzpflanzen, Landwirte und Verbraucher von neuen Agrartechnik-Konzepten profitieren.

Mit einer Mischung aus Faszination und unerschütterlicher Konzentration lässt Dr. Jörn Selbeck das vier Kilogramm schwere Flugobjekt in die Luft steigen. Der Forschungsingenieur am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam, beobachtet, wie die surrende, dreiarmige Minidrohne mit sechs Propellern – genannt Copter – über das 27 Hektar große Versuchsfeld des Instituts schwebt. Innerhalb kürzester Zeit hat der Copter eine Höhe von fünfzig Metern erreicht und überträgt Bilder sonnenbeschienener Felder: Mais, Weizen, Winterraps, Sorghumhirsen sowie Apfel- und Kirschbäume sind darauf zu sehen.

Dr. Jörn Selbeck ist Forschungsingenieur am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam.
Dr. Jörn Selbeck ist Forschungsingenieur am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam.
Dr. Jörn Selbeck ist Forschungsingenieur am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam.

Zurück am Boden schaut sich Selbeck dieses Panorama live auf dem Monitor an – und ist beeindruckt. „Copter wie diese können der Landwirtschaft in Zukunft enorme Vorteile bringen“, erklärt Selbeck. „Mit präzisen Luftaufnahmen können sie Landwirten dabei helfen, Unkraut zu entdecken. Auf diese Weise lassen sich Pflanzenschutzmittel viel gezielter ausbringen, sodass nur dort gespritzt wird, wo auch wirklich Unkraut wächst.“

Dieser Ansatz, auch Präzisionslandwirtschaft genannt, verspricht wirtschaftliche Vorteile“, so Selbeck. „Die Landwirte sparen nicht nur Geld, weil sie weniger Pflanzenschutzmittel einsetzen müssen, sie können Unkraut auch in einem frühen Stadium erkennen und so ihren Ertrag steigern."

Mithilfe der Präzisionslandwirtschaft sparen Landwirte nicht nur Geld, weil sie weniger Pflanzenschutzmittel einsetzen müssen, sie können Unkraut auch in einem frühen Stadium erkennen und so ihren Ertrag steigern.

Dr. Jörn Selbeck

Fliegende Helfer

Der Copter ist mit normalen Kameras, sowie speziellen, hochauflösenden Kamerasensoren mit Wärmebildtechnologie ausgestattet und kann vielfältige, für die Agrarforschung wichtige Daten präzise erfassen. Copter sind unglaublich effizient und einfach zu bedienen. Zudem bieten sie dem Forscherteam vom ATB eine Vielzahl unschätzbarer Vorteile.

Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam nutzt eine Mini-Drohne namens Copter zu landwirtschaftlichen Forschungszwecken. Dieser vier Kilogramm schwere Copter ist mit normalen Kameras sowie speziellen, hochauflösenden Kamerasensoren mit Wärmebildtechnologie ausgestattet. Damit erfasst er ganz präzise umfangreiche Daten, die für die Agrarforschung wichtig sind.

„Mit den hochauflösenden Copter-Kameras können wir Flurkarten erstellen. Diese ermöglichen Echtzeit-Prognosen während der Anbauphase. Das heißt, wir können abschätzen, welche Nutzpflanzen und Bäume Wasser, Dünger oder Pflanzenschutz brauchen, damit sie gut wachsen. Auf diese Weise sparen wir Ressourcen und schonen die Umwelt.“ Im Gegensatz zu Satelliten oder Flugzeugen, die ebenfalls in der Lage sind, hochauflösende Bilder aufzunehmen, sind Copter innerhalb kürzester Zeit einsatzbereit, so Selbeck: „Copter können flexibel und unkompliziert eingesetzt werden, um konkrete Informationen zu sammeln, zum Beispiel von einem bestimmten Feld zu einer festgelegten Zeit.“

12%

Der Markt für digitale Landwirtschaft wächst jährlich im Durchschnitt um

12 Prozent.
Quelle: Accenture

Amerikanische Zitrusanbauer in Florida arbeiten schon jetzt mit Coptern, um den generellen Zustand von heranreifenden Orangen und Grapefruits zu kontrollieren. Auf der anderen Seite des Atlantiks nutzen Landwirte in Deutschland Copter, um Schädlinge wie den Europäischen Maiszünsler (Ostrinia nubilalis) zu bekämpfen. Die Copter ermöglichen es den Landwirten, gezielt Nützlinge wie die Eier von Trichogramma-Schlupfwespen in den befallenen Maisfeldern zu verteilen. Die Eier der Schlupfwespen parasitieren die Eigelege der Maiszünsler, sodass sich der Schädling nicht weiterentwickeln kann.

In naher Zukunft könnten Landwirte auf der ganzen Welt auf die hochpräzisen Helfer zurückgreifen. Selbeck empfiehlt den Landwirten eine Zusammenarbeit mit qualifizierten Dienstleistern. „Die Preise für Copter fangen bei 500 Euro an und reichen bis zu 80.000 Euro. Auf lange Sicht werden Copter zwar günstiger, aber – je nach Größe des Betriebs – bedeutet die Anschaffung für Landwirte trotzdem eine große Investition. Sie müssen außerdem bedenken, dass es einige Zeit erfordert, um zu lernen, wie man einen Copter steuert. Mit der Unterstützung von Dienstleistern können Landwirte Geld und Zeit sparen.“

Landwirte unterstützen

Trotz der Vorteile, die der Einsatz von Coptern verspricht, betont Selbeck, dass die Landwirte die Zügel selber in der Hand behalten müssten: „Digitale Landwirtschaft und Präzisionslandwirtschaft unterstützen unsere Landwirte, aber sie ersetzen sie nicht. Der Ackerbau von morgen kann nicht ohne das praktische Know-how und Wissen der Landwirte bestehen, das von einer Generation an die nächste weitergegeben wird. Trotzdem profitieren Landwirte davon, wenn sie bei Entscheidungen Hilfsmittel einsetzen, die speziell an ihre Bedürfnisse angepasst sind.“

Die Vorteile der Digitalisierung in der Landwirtschaft zeichnen sich immer klarer ab und auch Bayer treibt diese Entwicklung voran. „Die digitale Landwirtschaft eröffnet unseren Landwirten ungeahnte Möglichkeiten“, so Tobias Menne, Leiter des Bereichs Digital Farming bei Bayer. „Wir helfen ihnen dabei, agronomische Entscheidungen mit einer Präzision, Effizienz und Einfachheit umzusetzen, die man bislang so nicht kannte.“

Menne sieht die Digitalisierung in der Landwirtschaft als große Chance für die Anbauer von heute: „Vorhersagemodelle und Daten helfen den Landwirten, bessere agronomische Entscheidungen zu treffen als nur mit traditionellem Know-how und dem Wissen über die lokalen Gegebenheiten. Digitale Landwirtschaft ersetzt weder harte Arbeit noch von Generation zu Generation weitergegebenes Wissen. Sie verringert das Risiko, suboptimale agronomische Entscheidungen zu treffen und unterstützt Landwirte bei ihrer Arbeit – von der Aussaat bis zur Ernte.“

Tobias Menne ist sich sicher, dass Vohersagemodelle und Daten Landwirten helfen,  bessere agronomische Entscheidungen zu treffen.

Vorhersagemodelle und Daten helfen den Landwirten bessere agronomische Entscheidungen zu treffen als nur mit traditionellem Know-how und dem Wissen über die lokalen Gegebenheiten.

Dr. Tobias Menne, Leiter des Bereichs Digital Farming bei Bayer

Schwarmroboter am Boden

Fliegende Assistenten sind besonders spektakulär, doch auch am Boden können innovative Agrarroboter enorm hilfreich sein und Nutzpflanzen Gutes tun:

Der autonome Mikropflanzer Prospero planzt Felder in einem Schwarm-Verfahren.
Der autonome Mikropflanzer Prospero planzt Felder in einem Schwarm-Verfahren.
Prospero bei der Arbeit: David Dorhout hat diesen landwirtschaftlichen Roboter erfunden, der Landwirten zur Hilfe eilt.

So schafft es der Roboter-Prototyp „Prospero“ mit seinen sechs kleinen Aluminiumbeinen, Getreidefelder zu überqueren, Löcher in den Boden zu bohren und Samen zu pflanzen. Gebaut hat den Agrarroboter der Erfinder und Ingenieur David Dorhout aus Iowa, um das Prinzip des „Swarm Farming“ zu demonstrieren. „Das funktioniert so, als würde man einen großen, autonomen Traktor in viele kleine Teile zerlegen und daraus einen Schwarm autonomer Roboter entstehen lassen“, erklärt Dorhout. „Der Landwirt ist wie ein Hirte, der seine Herde dirigiert. Die Roboter führen seine Anweisungen aus, indem sie untereinander mit Infrarotsignalen kommunizieren. Diese zukünftigen Agrarhelfer sind sogar in der Lage, präzise Planungsentscheidungen zu treffen, während sie den Boden Zentimeter für Zentimeter bearbeiten.“

So können sich die Roboter beispielsweise gegenseitig informieren, wo Unkraut vorliegt und welche Feldareale Herbizide benötigen. Auf diese Weise werden nur bestimmte Stellen mit Pflanzenschutzmittel behandelt. „Mit dieser Methode spart der Landwirt nicht nur Geld, sondern kann auch drohenden Herbizidresistenzen entgegenwirken“, erläutert Dorhout.

Ingenieur David Dorhout aus Des Moines, Iowa, USA mit seiner Erfindung, dem Roboter FarmBot.

Der Landwirt ist wie ein Hirte, der seine Herde dirigiert. Die Roboter führen seine Anweisungen aus, indem sie untereinander mit Infrarotsignalen kommunizieren.

David Dorhout, Erfinder und Ingenieur

Die Evolution von großen hin zu kleinen Maschinen wurde Dorhout auf einer Landwirtschaftskonferenz vor Augen geführt: „Ich habe einen 80-jährigen Landwirt getroffen, der seine Felder früher noch mit Pferden bestellt hat. Anschließend setzte er Zugmaschinen ein und danach Traktoren mit Benzinmotoren. Er besuchte die Ausstellung, um „Prospero“ zu sehen, da er sich für die Zukunft der Landwirtschaft interessiert.“

Gemüsebauer Matt Hood aus Queensland in Australien bestätigt Dorhouts Einschätzung: „In Zukunft machen kleinere Maschinen das, was früher eine Person mit einem Traktor erledigt hat.“ Um langfristig profitabel zu bleiben, hat er bereits in Hightech-Maschinen investiert, um zeitaufwendige und beschwerliche Prozesse der landwirtschaftlichen Arbeit zu automatisieren.

Doch nicht jeder ist überzeugt. Dorhout hat einige Landwirte getroffen, die Bedenken gegenüber seiner neuen Technologie äußerten. „Viele nahmen an, ich würde versuchen, den Landwirt mit meinen Robotern überflüssig zu machen“, erinnert sich Dorhout. „Als ob das irgendjemand könnte. Egal, wie innovativ – keine Erfindung der Welt könnte jemals die Landwirte ersetzen. Ich kann ihnen nur effizientere und effektivere Mittel anbieten, um ihr Wissen und ihre hart erarbeitete Erfahrung anzuwenden.“

Dazu fällt Dorhout ein historischer Vergleich ein: „Der Traktor veränderte die Beziehung des Landwirts zu seinen Hilfsmitteln: Aus Pferdehaltern und Reitern wurden Mechaniker und Traktorfahrer. Künftig wird sich die Rolle des Landwirts vom Fahrer zum Systemexperten entwickeln, dessen Befehle von Robotern umgesetzt werden.“ Außerdem weist Dorhout darauf hin, dass Agrarroboter auf lange Sicht eine massive Zeitersparnis bedeuten: „Sie nehmen dem Landwirt körperliche Arbeit ab, sodass er sich mehr auf die wirtschaftlichen Aspekte seines Betriebs konzentrieren kann.“

Drag & Drop-Anbau für Hobby-Gärtner

Agrarroboter können auch im privaten Bereich eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist „FarmBot“, ein Roboter-System, das Hobby-Gärtner selbstständig auf kleinen Flächen wie Gärten oder Dachterrassen nutzen können.

Sein Erfinder Rory Aronson ist ein Ingenieur aus Nordkalifornien: „FarmBot pflanzt gezielt Saatgut in der vom Kunden gewünschten Dichte und Verteilung. Außerdem sorgt er für eine effiziente Bewässerung mit exakt der Wassermenge, die jede Pflanze je nach Art, Alter, Bodenbeschaffenheit und Wetterverhältnissen benötigt.“ Der Gartenroboter hat zudem einen Bodensensor, der ermittelt, wie sich der Garten mit der Zeit verändert. Eine am Roboter angebrachte Kamera spürt Unkraut auf. „FarmBot erkennt sogar Krankheiten und vergräbt unerwünschte Pflanzen unter der Erde.“

Investitionen in Start-Ups aus unterschiedlichen Bereichen der Agratechnologie im Jahr 2015
Investitionen in Start-Ups aus unterschiedlichen Bereichen der Agratechnologie im Jahr 2015
Investitionen in Start-Ups aus unterschiedlichen Bereichen der Agrartechnologie im Jahr 2015
Quellen: Statista, AgFunder, CrunchBase
3,7

Der globale Markt für Präzisionslandwirtschaft wird im Jahr 2018 schätzungsweise bei 3,7 Milliarden Euro liegen.
Quelle: Statista

Mit FarmBot lassen sich verschiedene Gemüsesorten anpflanzen, zum Beispiel Salat, Brokkoli und Paprika – und zwar gleichzeitig und im gleichen Beet. Hier kommt die FarmBot-Software, eine webbasierte Schnittstelle, ins Spiel: „Aktuell unterstützt unsere Software 33 gängige Nutzpflanzen wie Kartoffeln, Brokkoli und Paprika“, so Aronson. „Der Benutzer kann die gewünschten Pflanzen in seinem Computer per „Drag & Drop“ auf eine Karte ziehen.“ Ein Klick auf die Schaltfläche zum Synchronisieren und FarmBot beginnt, entsprechend den Vorgaben zu pflanzen. Mit der zugehörigen App kann der Benutzer seinen Pflanzplan anpassen und zuschauen, wie er in seinem Garten umgesetzt wird.

„Die Weltbevölkerung wächst rasant. Um sie zu ernähren, müssen wir mehr Lebensmittel produzieren. Indem wir unsere Technologie verbreiten, tragen wir dazu bei, dieses Ziel zu erreichen“, so Aronson.

Die neuen Hightech-Erfindungen zeigen, wie dynamisch die Digitalisierung in der Landwirtschaft voranschreitet. Schon bald könnten diese hochmodernen Hilfsmittel Landwirte und Verbraucher beim effizienten, kostensparenden und sicheren Anbau von Nutzpflanzen unterstützen. Zudem können sie dazu beitragen, mehr Nahrungsmittel auf sichere, wirtschaftliche und einfachere Weise zu produzieren – und gleichzeitig die Weichen für eine Hightech-Revolution in der Landwirtschaft stellen.

Bayer und FaunaPhotonics bündeln Kräfte

Bayer und das dänische Unternehmen FaunaPhotonics mit Sitz in Kopenhagen haben einen dreijährigen Kooperationsvertrag geschlossen. Die Unternehmen wollen gemeinsam neuartige Sensorlösungen entwickeln, mit denen Schädlinge, aber auch Nichtzielinsekten und Nützlinge, in der Landwirtschaft besser überwacht werden können. Die Fähigkeit, systematisch und effizient Insektenpopulationen zu entdecken und zu identifizieren, ist ein wichtiger Schlüssel zu einem verbesserten integrierten Pflanzenschutz, der auf genaue Messmethoden für die Erfassung von Schädlingspopulationen angewiesen ist.

FaunaPhonetics
FaunaPhonetics
Die drei Gründer von FaunaPhotonics, Carsten Kirkeby, Frederik Taarnhøj und Mikkel Brydegaard Sørensen (von links nach rechts), im Feld mit einem Prototypen.
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Von Sonnenblumen und Bohnenfeldern