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Description

Präzisionslandwirtschaft ist ein Oberbegriff für den Einsatz moderner datengetriebener Technologien für den Anbau von Nutzpflanzen. Im Vergleich zu traditionellen Techniken hat die Präzisionslandwirtschaft viele Vorteile. Die Implementierung von Präzisionstechnologien kann eine Rolle spielen, wenn es darum geht, lokale Bodentypen zu verstehen, die Bodenqualität zu verbessern, realistische Ernteentscheidungen zu treffen, Bewässerungszeiten für Pflanz- und Erntemomente zu verwalten, Krankheiten zu planen und anzuwenden, Schädlings- und Unkrautmanagement, Nährstoffanwendung, Überwachung und Ertragsvorhersage. Die Präzisionslandwirtschaft ermöglicht ein besseres Verständnis der räumlichen Anforderungen einer bestimmten landwirtschaftlichen Fläche, das mit hochpräzisen Entscheidungshilfen und Frühwarnsystemengekoppelt werden kann. Die Anwendung dieser Tools verhindert verschwenderische Aktionen und bietet Informationen für eine rechtzeitige Verwaltung. Durch die Optimierung der Nutzung von Wasser, Chemikalien und Energie verringert die Präzisionslandwirtschaft die Anfälligkeit des Sektors für den Klimawandel, insbesondere unter Berücksichtigung von Dürren, extremen Wetterereignissen und klimabedingten Schädlingen und Krankheiten. Entscheidungen darüber, wie viel Dünger, wann zu sprühen, wann zu gießen (und wie viel) mit Entscheidungsunterstützungssystemen getroffen werden kann, die mit der Ausrüstung im Feld verbunden sind. Dadurch können Landwirte wichtige Prozesse aus der Ferne steuern, was Zeit, Energie und Ressourcen spart. Dies wird nicht nur die Rendite verbessern, sondern könnte auch vorausschauende Prognosen vermitteln, die zu angemessenen und rechtzeitigen Maßnahmen führen. Dies ermöglicht eine größere Flexibilität bei der Anpassung der gesamten Ernte an extreme Wetterereignisse, da Prognosen und andere datengesteuerte Umweltfaktoren in Echtzeit formuliert und aktualisiert werden können. 

Die in der Präzisionslandwirtschaft eingesetzten Technologien entwickeln sich ständig weiter. Das Internet der Dinge (IoT),Big Data-Analysen, künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen könnten alle genutzt, optimiert und kombiniert werden, um fundierte Managemententscheidungen zu treffen. Darüber hinaus hat die zunehmende Verfügbarkeit von hochauflösenden (räumlichen, spektralen und zeitlichen) Satellitenbildern den Einsatz der Fernerkundung auch für die Landwirtschaftgefördert. 

Präzisionslandwirtschaftstechniken erfordern die Integration von Software und Hardware auf drei verschiedenen räumlichen Ebenen: 

  • Boden: Hier werden die physischen Aktionen lokal mit landwirtschaftlichen Maschinen, Bewässerungsgeräten oder aktiven oder passiven Detektionsgeräten ausgeführt. GPS (Global Positioning System)  wird mit bodengestützten Geräten verwendet, um Echtzeit-Standortinformationen zu sammeln, die Karten des Bewässerungssystems, der Felder und der umgebenden Landschaftermöglichen. Es kann auch helfen, Problembereiche zu lokalisieren (von Überschwemmungen bis hin zu Schädlingsausbrüchen). GPS kann auch den Traktor steuern oder spezifische Saatgut- oder Düngemittelanwendungskarten bereitstellen, die mit der entsprechenden Ausrüstung integriert sind. 
  • Antenne: Unbemannte Luftfahrzeuge (Drohnen) oder Kulturstaubsauger, die bereits zur Bewässerung, zum Sprühen oder zur Aussaat verwendet werden, können zur Überwachung oder Erkennung von reflektierenden Eigenschaften von Kulturpflanzen verwendet werden, indem eine Kamera mit multispektralen, hyperspektralen oder thermischen Sensoren verbunden wird. Erntereflektierende Eigenschaften weisen auf sehr häufige landwirtschaftliche Probleme wie Unkrautdichte, Krankheitsprävalenz, Nährstoffmangel usw. hin. 
  • Satellit: Ähnlich wie oben können Satelliten größere Landschaftsmuster überwachen. Diese Überwachung erfolgt in der Regel in einem größeren räumlichen Maßstab/mit geringeren Auflösungen als Luftdrohnen, die die Eigenschaften der Erde und die regionalen Wettermuster zur Vorhersage und Erkennung von Vegetationsindizes beobachten können. Die Daten von Satelliten können aus offenen Quellen und Diensten wie dem Copernicus-Landüberwachungsdienst gewonnen werden. 

Anpassungsdetails

IPCC-Kategorien
Sozial: Information, Strukturell und physisch: technologische Optionen
Beteiligung der Stakeholder

Im Allgemeinenist der Landwirt oder Grundbesitzerdirekt an der Einführung neuer Präzisionstechnologien mit allen assoziiertenTechnologieunternehmen beteiligt. Präzisionslandwirtschaft hängt auch vonder Verfügbarkeit und Zugänglichkeit vonDatensätzenDritteroder Satelliten- oder Wetterdatenströmen ab. Daher ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Landwirten, landwirtschaftlichen Beratungsdiensten (die den Landwirten Wissen und Fähigkeiten vermitteln), Forschernund politischen Entscheidungsträgern erforderlich. Oft erfordert die Umsetzung dieser Optioneine Verbindung mit einem regionalen oder nationalen Regierungsprogramm oder einer Vereinigung, die Landbedeckungsinformationen und -ressourcenbereitstellt. Lokale Lösungenkönnen auch ohneexternen Input implementiert werden, können jedoch kostspieliger sein oderinternes Fachwissenerfordern.  

Erfolgsfaktoren und limitierende Faktoren

Die Präzisionslandwirtschaftstechnologie bietet integrierte Werkzeuge für eine bessere Entscheidungsfindung in der Landwirtschaft. Obwohl Landwirte im Allgemeinen Präzisionstechnologien einsetzen, die die Kosten senken, hat die Präzisionslandwirtschaft viele Vorteile, die den Erfolg dieser Option begünstigen können. Präzisionslandwirtschaft kann helfen, fundierte Entscheidungen über das Pflanzen, Verwalten und Ernten zu treffen, lokale Düngung und Bewässerungsmengen zu verwalten. Mit den richtigen Werkzeugen können Präzisionstechniken Maschinen steuern, Schädlinge, Krankheiten oder Dürren lokalisieren und bekämpfen und den Boden vor Auswaschung oder Austrocknung schützen, wodurch Kosten eingespart, Ernte- und Kraftstoffverschwendung reduziert und die Arbeitsbelastung gesteuert werden kann. Initiativen, die das Bewusstsein der Landwirte für diese Vorteile und das Wissen über verschiedene Techniken und Fähigkeiten schärfen, können die tatsächliche Umsetzung dieser Option begünstigen. 

Trotz der vielen Vorteile und der breiten Palette an verfügbaren Präzisionswerkzeugen hat die Präzisionslandwirtschaft immer noch eine sehr niedrige Umsetzungsrate. Es wurden einige Erklärungen für die niedrige Annahmequote ermittelt, darunter hohe Investitions- und Lernkosten, zusätzliche Arbeit, Kosten-Nutzen-Verhältnis, Zweifel an der Glaubwürdigkeit der Technologien, die Wahrnehmung der Nützlichkeit durch die Landwirte, die Benutzerfreundlichkeit, das Alter und das Bildungsniveau der Landwirte sowie die Verfügbarkeit von Ressourcen. Das größte Problem / die größte Einschränkung für Züchter ist zu wissen, wie man alle gesammelten Daten interpretiert und wie man darauf reagiert. Die Ergebnisse des von der EU finanzierten Demeter-Projekts (H2020) zeigten, dass der Datenschutz für Landwirte ein wichtigesAnliegen sein könnte, da sie befürchten, dass Dritte Eigentümer ihrer privaten Datenwerden. Mangelnde Ressourcen und hohe Implementierungskosten wurden als große Hindernisse gemeldet. Kleine Betreiber können von dieser Option ohne die Ressourcen oder das richtige Wissen zurückgelassen werden, was Auswirkungen auf die gerechteWiderstandsfähigkeithaben kann. 

Kosten und Nutzen

Die Anschaffungskosten der Infrastruktur und Dienstleistungen für die Präzisionslandwirtschaft können aufgrund der Investitionen, die für den Einsatz dieser Technologie auf individueller/landwirtschaftlicher Ebene erforderlich sind, und der mit der jeweiligen Dienstleistung verbundenen Gebühr hoch sein. Zeit und Geld werden für Schulungen und Wissensvermittlung, teure oder hochspezialisierte Maschinen oder Technologien oder einen dedizierten ausgelagerten Dienstleister benötigt. Kleinbauern in der derzeitigen Situation ohne gemeinsame Standards sind oft nicht in der Lage, Geräte zu reparieren oder anzupassen, was sie dazu zwingt, Verzögerungen und Ausgaben zu riskieren, wenn sie zur angemessenen technischen Unterstützung zu den Herstellern zurückkehren. Die Kosten sind mit dem Einsatz des Systems (z.B. Hard- und Software, Schulung, Lizenzierung) und dem Betrieb (Reparatur, Wartung) verbunden. Es gibt mehrere bekannte europäische Anreize wie die Präzisionslandwirtschaft,die die Umsetzung der Gemeinsamen Agrarpolitik unterstützen können. 

Einige Kostenbeispiele(Farm-Europa)umfassen: 

  • Wetterstationen erfordern eine Investition zwischen 400 und 2.000 Euro. 
  • Entscheidungshilfen können kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Diejenigen, die die Mengen der Inputs vorschreiben, die aus Sensoren und Satellitenbildern von Kulturen zu verwenden sind, haben einen Höchstbetrag von 20 EUR/ha/Jahr. 
  • Präzisionssprühgeräte können von 3.000 € bis 40.000 € variieren. 
  • Machine Guidance (MG) und Controlled Traffic Farming (CTF), um auf der Intra-Plot-Skala an Präzision zu gewinnen:  Kosten variieren von ca. 1.300 € - 50.000 €  
  • Unkrautbekämpfungsroboter kosten zwischen 25.000 und 80.000 Euro. 
  • Durchflussregler für Pivot-Bewässerungssysteme sind die günstigsten ab 1.300 €, und Pivot-Steuerungs-Bewässerungsmanagementsysteme können bis zu 35.000 € kosten. Die Tropfbewässerung kostet ca. 40 €/ha. 
  • Was auch immer das Werkzeug und seine Kosten sind, Schulungen sind notwendig und können zwischen 420 € und 1.400 € variieren. 

Zusätzliche Kosten für die Wartung von Maschinen und Technologien müssen berücksichtigt werden, wenn auch nicht ausdrücklich angegeben. 

Der Einsatz von Präzisionstechnologien reduziert die Umweltzerstörung und erhöht die Kraftstoffeffizienz, was zu einer Verringerung des CO2-Fußabdrucks führt (Synergie mit Klimaschutzaspekten). Beispiele sind eine reduzierte Nitratauswaschung in Anbausystemen, eine reduzierte Grundwasserkontamination durch Extraktion der Sprühregime und eine reduzierte Erosion bei präziser Bodenbearbeitung. Die Vorteile für die Landwirte sind die Einsparung von Kosten (Maschinen, Betriebsmittel) sowie die Produktivität und das Einkommen der Betriebe. Es wird auch eine Verringerung der Verschwendung von Saatgut und Produkten erwartet. Zu den Vorteilen für die Umwelt gehören eine geringere Eutrophierung (aufgrund des geringeren Nährstoffverbrauchs) und Umweltverschmutzung (aufgrund des geringeren Pestizideinsatzes). 

Darüber hinaus ermöglicht die Präzisionslandwirtschaft die Einsparung von Wasser und Energie. So wurde beispielsweise festgestellt, dass die Einsparung von Wasser in hochwertigen Obst- und Gemüsekulturen mit präzisen Bewässerungsmethoden etwa 30 €/ha/Jahr einspart (Balafoutis et al., 2017). Das größte Potenzial wird in dürregefährdeten Gebieten wie dem Mittelmeerraum erwartet. 

Implementierungszeit

Ein Jahr ist für die Umsetzung der meisten Technologien erforderlich,aber manchmalkönnten Schulungen und Partnerschaften zwischen Technologieanbietern oder -diensten länger dauern. Die Implementierungszeit hängt von der verfügbaren Technologie unddem verfügbaren Budget ab. Einige Technologieoptionen erfordern mehr Schulung oder Finanzierung als andere, aber alle erfordern eine bestimmte Schulungs- oder Anlaufphase,bevor sievollständig einsatzbereitsind. Eine gründliche Recherche, Schulung und Vorbereitung kann die Implementierungszeiterheblich verkürzen und mit erfahrenen Anwendern zusammenarbeiten. 

Lebensdauer

Diese Option umfasst eine breite Palette möglicher Techniken mit unterschiedlichen Lebensdauern. Präzisionslandwirtschaftswerkzeuge sind so vielfältig, dass dies von der Art der verwendeten Hardware / Software abhängt. Bei korrekter Implementierung kann die Software in Echtzeit angepasst werden und bleibt relevant, solange die für die Datenerfassung erforderliche Hardware funktionsfähig bleibt. In diesem Fall hängt die Lebensdauer fast vollständig von der Haltbarkeit der bei der Implementierung verwendeten Hardware ab. 

Referenzinformationen

Websites:
Referenzen:

Sishodia RP, Ray RL, Singh SK. Anwendungen der Fernerkundung in der Präzisionslandwirtschaft: Eine Überprüfung. Fernerkundung. 2020; 12(19):3136. https://doi.org/10.3390/rs12193136 

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Ullo SL, Sinha GR. Fortschritte bei IoT- und Smart-Sensoren für Fernerkundungs- und Landwirtschaftsanwendungen. Fernerkundung. 2021; 13(13):2585. https://doi.org/10.3390/rs13132585 

Erion Bwambale, Zita Naangmenyele, Parfait Iradukunda, Komi Mensah Agboka, Eva A. Y. Houessou-Dossou, Daniel A. Akansake, Michael E. Bisa, Abdoul-Aziz H. Hamadou, Joseph Hakizayezu, Oluwaseun Elijah Onofua & Sylvester R. Chikabvumbwa ⁇ Stefania Tomasiello (Überprüfungsredakteur) (2022) Towards precision irrigation management: Ein Überblick über GIS, Fernerkundung und neue Technologien, Cogent Engineering, 9:1, DOI: 10.1080/23311916.2022.2100573

Europäisches Parlament. Präzisionslandwirtschaft in Europa. Rechtliche, soziale und ethische Erwägungen 

Europäisches Parlament. Präzisionslandwirtschaft und die Zukunft der Landwirtschaft in Europa. Studie zur wissenschaftlichen Vorausschau 

Präzisionslandwirtschaft: eine Chance für die Landwirte in der EU – potenzielle Unterstützung im Rahmen der GAP 2014-2020  

Veröffentlicht in Climate-ADAPT: Nov 6, 2024

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