Landwirtschaft spielt eine zentrale Rolle, wenn es um globale Probleme wie Hungersnöte oder den Klimawandel geht. Die UN geht davon aus, dass 70 Prozent des weltweiten Frischwasserverbrauchs mit dem Agrarsektor zusammenhängen und bis zum Jahr 2050 circa 50 Prozent mehr Nahrungsmittel bereitgestellt werden müssen, um die Versorgung der wachsenden Erdbevölkerung gewährleisten zu können. Kein Wunder also, dass die Nachfrage nach einer Nahrungsproduktion zunimmt, die den erforderlichen Einsatz reduziert, die Erträge maximiert und letztendlich die Treibhausemissionen senkt, um Nachhaltigkeit zu gewährleisten.

Probleme wie Wasser- und Landknappheit sowie eine problembehaftetes Kostenmanagement plagen Bauern schon seit Generationen. Neue Smart-Farming-Möglichkeiten der Agritech-Industrie könnten jetzt Abhilfe schaffen. Laut Juniper Research soll das Volumen des Agritech-Markts von neun Milliarden Dollar im Jahr 2020 auf 22,5 Milliarden Dollar im Jahr 2025 ansteigen. Das ist vor allem den im Agrarsektor tätigen Unternehmen geschuldet, die mit dem Einsatz von Data Analytics, KI, ML oder IoT ihre Effizienz steigern und gleichzeitig die Umwelt besser schützen.

"Innovationen sind in der Landwirtschaft nichts Neues - seit der Erfindung von Rad und Pflug hat die Branche immer wieder neue Werkzeuge und Arbeitsweisen adaptiert", ist Shawn Chandler, IEEE Senior Member und Director of IT beim US-Energieversorger PacifiCorp, überzeugt. "In der heutigen Smart-Farming-Ära entstehen Technologien, die die Art und Weise umkrempeln, wie Landwirtschaft betrieben wird. Jeder Aspekt kann überwacht und gemanagt werden. Es ist heute angesichts der wachsenden Ressourcenknappheit wichtiger denn je, in innovative Technologien zu investieren", so Chandler.

Wir werfen einen Blick auf einige der wichtigsten Technologien, die derzeit in der Agrarwirtschaft Verwendung finden.

Smart Farming mit dem Internet of Things

In der Landwirtschaft ist ein immenser Anstieg an vernetzten Sensoren zu verzeichnen, die zur Effizienzoptimierung eingesetzt werden. Juniper Research prognostiziert, dass die Zahl der Monitoring-Sensoren von 170 Millionen im Jahr 2020 auf 436 Millionen im Jahr 2025 anwachsen wird. Nach Meinung von Lead Analyst Sam Barker werden Netzwerktechnologien, die in Bereichen mit hoher Gerätedichte kommunizieren können, zu den wichtigsten Trends zählen werden, da die Landwirte ihren Betrieb ausweiten wollen.

"Technologien, die ein höheres Maß an Automatisierung ermöglichen, werden die größten Veränderungen bewirken und Geräte zur Überwachung von Wasserstand, pH-Wert und Licht werden unverzichtbar", orakelt der Juniper-Analyst.

"Die Zukunft der Landwirtschaft liegt so gut wie sicher im Smart Farming. Diese Idee basiert auf vier zentralen Schritten, nämlich Datenerfassung, -kommunikation, -speicherung und -verarbeitung. Mit anderen Worten: Landwirte werden viele neue Sensoren einsetzen, um alles - von der Bodenfruchtbarkeit bis hin zu Wettermustern - zu überwachen und dadurch Nachhaltigkeits- und Effizienzziele zu erreichen", ergänzt Alicia Asia, Gründerin des auf IoT spezialisierten Unternehmens Libelium.

Sensoren können auf unzählige Arten eingesetzt werden. Vodafone hat beispielsweise mit dem Abkalbemelder "MooCall" kooperiert. Dieser erfasst mit Hilfe von IoT-Sensoren Schwanzbewegungsmuster, an denen sich ablesen lässt, wann eine Kuh kalben wird. "Diese Daten können direkt auf das Mobiltelefon des Landwirts gesendet werden, das dann bei Bedarf Empfehlungen zum Eingreifen geben kann", sagt Erik Brenneis, Head of IoT bei Vodafone Business. "Auf diese Weise wissen Landwirte genau, wann eine Kuh in den Wehen liegt und ob sie während des Geburtsvorgangs Hilfe benötigt. Diese Informationen könnten entscheidend sein, um die Sicherheit der Tiere zu gewährleisten."

Digitalisierung der Landwirtschafts-Lieferketten

Auch in der Landwirtschaft werden die Lieferketten allmählich umfassend digitalisiert. Das trägt zur Minimierung von Müll und Verlusten bei.

"Die Digitalisierung der Lieferkette hilft dabei, die aktuellen Probleme der Landwirtschaft zu lösen, indem sie Transparenz und Zugang zu Echtzeitdaten über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg ermöglicht. Die neuesten Software-Tools helfen dabei, indem sie unterschiedliche Systeme erweitern und integrieren, so dass alle Spezialisten in der Lieferkette schnell Daten und Erkenntnisse austauschen können. Für einen Landwirt kann es den entscheidenden Unterschied machen, wenn er einen Lieferanten mit der richtigen Verpackungsausrüstung findet und damit verhindert, das Lebensmittel verderben", weiß Nick Ford, Chief Technology Evangelist beim Softwareunternehmen Mendix.

Die Digitalisierung der Lieferkette erleichtert zudem die Rückverfolgbarkeit der Produkte - ein Feature, das auch immer mehr Verbrauchern am Herzen liegt, wie John Spencer, Senior Site Reliability Engineer bei Bowery Farming, beobachtet: "Die Verbraucher wollen genau wissen, woher ihre Lebensmittel stammen. Außerdem stellt die Rückverfolgbarkeit die einzige Möglichkeit dar, Ausbrüche von lebensmittelbedingten Krankheiten zu verfolgen und einzudämmen. Hierbei kommt es schließlich darauf an, den Problemherd möglichst schnell zu identifizieren", betont Spencer.

Smart Farming mit Computer Vision

Auch Computer Vision wird in der Landwirtschaft immer beliebter. Bowery Farming setzt die Technologie zur Überwachung der Wachstumszyklen seiner Pflanzen ein. Die Algorithmen alarmieren das Personal automatisch, sobald eine Pflanze "Schwierigkeiten" hat: "Wenn eine Pflanze nicht gut gedeiht, können wir Maßnahmen ergreifen", sagt Spencer. Computer Vision kommt auch zur Inspektion der Ernte während des Verpackungsvorganges zum Einsatz. So können Mitarbeiter leicht Produkte finden und aussortieren, die nicht den Qualitätsstandards entsprechen.

"Wir sehen jetzt immer mehr Anwendungsmöglichkeiten für Computer Vision in unserer Branche. Ich glaube, wir kratzen gerade erst an der Oberfläche der Anwendungsmöglichkeiten", fügt Spencer hinzu.

Landwirtschaft 4.0 setzt auf Satelliten

Ein weiterer großer Smart-Farming-Trend liegt in der Nutzung von Satellitenbildern. Der Markt wächst jährlich um 20 Prozent. Der Grund für die Attraktivität der Satellitenbilder sei ihre Skalierbarkeit, meint Max Gulde, Mitbegründer und CEO des Weltraumtechnologie-Startups ConstellR: "Es ist ein kostengünstiger Ansatz, da er sich über große Areale erstreckt und gleichzeitig sehr wenig Hardware vor Ort benötigt", erklärt er.

Ein großer Trend im Bereich der Satellitenbilder basiere seiner Meinung nach auf der Erkenntnis, dass Landwirte den Wasserverbrauch massiv reduzieren können, wenn sie von physiologischen Indikatoren wie der Blattfarbe zu physikalischen Indikatoren - vor allem der Temperatur - übergehen. "Anhand der Blattfarbe kann der Wasserverbrauch um zehn Prozent gesenkt werden, während die Temperaturüberwachung 40 Prozent erreichen kann. Temperaturdaten sind allerdings noch nicht in großem Umfang verfügbar", konstatiert Gulde.

"Derzeit bauen die Europäische Raumfahrtagentur (ESA), die NASA und die französische Raumfahrtbehörde CNES entsprechende Kapazitäten auf, wobei die ersten Ergebnisse frühestens im Jahr 2025 erwartet werden. Außerdem drängen immer mehr Startups in diesen Bereich, um Daten noch früher bereitstellen zu können. Da der 'Temperaturteil' des Spektrums noch nicht kommerzialisiert wurde, ist ein Wettlauf zu erwarten", prognostiziert der Experte. (fm)

Dieser Artikel basiert auf einem Beitrag unserer Schwesterpublikation IDG Connect.