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Smart Farming: Was bringt digitalisierte Landwirtschaft?

Johannes Lehmann leitet bei DIN das Geschäftsfeld Smart Farming. Im Interview erläutert er Chancen und Herausforderungen einer digitalisierten Landwirtschaft und erklärt, warum wir für Smart Farming Normen und Standards brauchen

Was ist Smart Farming?

Es handelt sich um den Einsatz von moderner Informations- und Kommunikationstechnologie in der Landwirtschaft und in der Lebensmittelwertschöpfungskette. In mancher Hinsicht kehren wir damit zu den alten Zeiten zurück. Früher wussten Bauern und Bäuerinnen aus Erfahrung, an welchen Stellen sie mehr oder weniger säen oder düngen mussten, der Boden hat ja eine unterschiedliche Qualität. Doch nach dem Zweiten Weltkrieg gab es in der Landwirtschaft eine Phase der Industrialisierung und Automatisierung. Die Maschinen wurden größer und die Böden fortan pauschal bewirtschaftet. Mit Smart Farming können wir die unterschiedliche Bodenqualität jetzt wieder berücksichtigen, zum Beispiel über Fernerkundungssysteme. Satelliten können mit Multispektralkameras durch die Wolken hindurch erfassen, wie fruchtbar ein Boden ist – und zwar ziemlich genau, mit einer Rasterung von 5 mal 5 Metern.

Was sind weitere Einsatzgebiete?

In der Fleischproduktion kann man etwa mit Hilfe von Technologien wie RFID (Radio Frequencing Identification) zurückverfolgen, welchen Energiebedarf jedes einzelne Tier bei der Fütterung hat. Die Kuh bekommt einen Ohrmarker mit einem Chip, und wenn sie zum Futterkrug geht, erkennt das System: Das ist die Kuh Alma, die hat gerade gekalbt und braucht deshalb mehr Energie. Über Melksysteme lässt sich die Milchmenge und -qualität auswerten. In der Schweinezucht kann man über Kameras und die Analyse von Bewegungsdaten mittels künstlicher Intelligenz (KI) feststellen, wann eine Sau rauschig ist und besamt werden sollte. Eine genaue Bestimmung spart hier bares Geld.

Mit Drohnen und Kamerasystemen können wir heute einen Schädlingsbefall frühzeitig feststellen und gezielt bekämpfen. Roboter können zum Beispiel Beikräuter auf einem Erdbeerfeld erkennen und mechanisch entfernen. Mühsames Jäten ist dann nicht mehr nötig.

All diese Daten und neuen Technologien machen die Produktion effizienter und senken den Ressourcenverbrauch – und das brauchen wir, um eine wachsende Anzahl an Menschen zu versorgen.

Technologien wie RFID (Radio Frequencing Identification) prüfen den Energiebedarf jedes einzelnen Tieres bei der Fütterung.

Wer sollte sich mit Smart Farming beschäftigen?

Alle, die an den Prozessen in der Lebensmittelkette beteiligt sind: Die Bauern und Bäuerinnen, um ihre Arbeit zu optimieren. Die Firmen, die landwirtschaftliche Maschinen und Sensorsysteme herstellen. Der Handel, der Informationen zur Produktionsweise oder Frische der Ware nutzt. Die Wissenschaft und Lehre, denn die digitalisierte Landwirtschaft muss weiterentwickelt und in die Ausbildung integriert werden. Fehlende Kenntnisse sind eines der Haupthindernisse, das viele Landwirt*innen von modernen IT-Lösungen abhält. Eine weitere Hürde ist das Geld.

Solche Investitionen kosten sicher eine Menge?

Sie bringen aber auch Gewinnchancen mit sich. Und es gibt Einstiegstechnologien, die bereits auf einem Smartphone funktionieren. Wie sinnvoll Investitionen sind, ist jedoch auch strukturabhängig: In Ostdeutschland, wo die durchschnittliche Betriebsgröße mehr als 200 Hektar beträgt, ist die Lage anders als in Süddeutschland. Dort hat ein Bauernhof im Durchschnitt zwischen 30 und 40 Hektar – da lohnt es sich nicht, einen 700.000 Euro teuren Mähdrescher zu kaufen, der viele Daten generiert. Und wenn ich nur zwanzig Milchkühe habe, brauche ich auch nicht unbedingt ein Herdenmanagementsystem.

Sie sind selbst auf einem Hof aufgewachsen und kennen die Landwirtschaft.

Melken oder Treckerfahren – die Arbeiten auf einem Bauernhof sind mir vertraut. Mein Opa hat damals in einem Buch festgehalten, wie und wann er die einzelnen Flurstücke seines Hofs bearbeitet hat: Aussaat, Düngung, Pflanzenschutz, Fruchtfolgen usw. wurden genau verzeichnet. Heute können wir die traditionelle Ackerschlagkartei in digitalisierter Form führen. Dafür reicht schon ein Smartphone. Das macht die Dokumentation wesentlich leichter, und das ist auch nötig, weil die Dokumentationspflichten zunehmen.

An welche Dokumentationspflichten denken Sie?

Die landwirtschaftlichen Betriebe in Deutschland erzielen gut 40 Prozent ihrer Einnahmen durch Subventionen. Diese sind vielfach gekoppelt an Umweltleistungen, die dokumentiert werden müssen. In den Niederlanden beispielsweise müssen Betriebe, die Pflanzenschutzmittel spritzen, bereits die Abdrift dokumentieren – dafür gibt es Spritzen mit entsprechenden Sensoren, die diese Abdrift messen.

Eine gute Dokumentation kann auch den Verlust und die Verschwendung von Lebensmitteln in der Lebensmittelwertschöpfungskette verringern. Durch „Food Loss“ während der Ernte und Verarbeitung und „Food Waste“ im Handel und bei den Verbrauchenden geht ein Teil der landwirtschaftlichen Erzeugnisse für die Ernährung verloren. Um solche Verluste aufzuspüren und zu minimieren, brauche ich Daten, wie sie beim Smart Farming erhoben werden. Diese Daten müssen standardisiert und miteinander kompatibel bzw. interoperabel sein.

Leitfahrzeuge und Anbaugeräte müssen miteinander kommunizieren können. Dies ermöglichen DIN-, EN- und ISO-Normen.

Warum sind standardisierte und interoperable Daten wichtig?

Nehmen wir als Beispiel ein Leitfahrzeug wie einen Trecker. An dem hängt ein Anbaugerät, etwa eine Saatmaschine oder eine Spritze. Oft stammt dieses Gerät von einem anderen Hersteller. Dann müssen nicht nur die Elektrik oder die Hydraulik zueinanderpassen, sondern auch die Daten. Beide Geräte müssen miteinander kommunizieren können. Denn wenn die Spritze schöne Daten generiert über die Abdriftrate, aber der Rechner des Treckers sie nicht lesen kann, nützt es nichts. Damit nicht jede Firma ihre eigenen Werksstandards verwendet, braucht es Normen und Standards von neutralen Standardisierungsinstituten wie DIN.

Wie werden Normen und Standards erarbeitet?

DIN achtet darauf, bei der Erstellung von Normen und Standards nicht nur die Wirtschaft und Industrie einzubinden, sondern auch das Fachwissen von Wissenschaft, Verbraucherschutzorganisationen, Testinstituten sowie unabhängigen, neutralen Verbänden, die nicht gewinnorientiert sind, sondern sich beispielsweise dem Umwelt- und Naturschutz verpflichtet sehen.

Wie sehen erfolgreiche Beispiele von Normen und Standards für eine digitalisierte Landwirtschaft aus?

Die DIN SPEC 91434 beschreibt als technische Regel die Anforderungen an Agri-Photovoltaikanlagen. Das gibt allen Beteiligten mehr Orientierung und Sicherheit: den Betreiber*innen, den Bäuer*innen, die Flächen unter den Anlagen nutzen, den Genehmigungsbehörden. Sie alle müssen in der Agri-Photovoltaik das Rad nicht jedes Mal neu erfinden.

Ganz wichtig ist der ISOBUS, eine landtechnische Datenbusanwendung. Beginnend mit Teil 1 regelt die ISO 11783 in allen Einzelheiten die Kommunikation zwischen dem Traktor und dem Anbaugerät. Damit ist es möglich, Anbaugeräte verschiedener Herstellenden über dasselbe ISOBUS-Terminal zu steuern und zu vernetzen. Mit ISOBUS 4.0 werden neue technische Entwicklungen in der Normungsarbeit begleitet.

Biodiversität: Standardisierte Schnittstellen ermöglichen eine präzisere Dosierung von Dünger und Pestiziden.

Könnte Smart Farming die Landwirtschaft nachhaltiger machen?

Davon bin ich überzeugt. Wenn wir nicht mehr pauschal Dünger ausbringen, sondern gezielt nur noch da, wo es nötig ist, werden Grundwasser, Seen, Flüsse und Meere weniger mit Stickstoff und Phosphor belastet. Das senkt die Gefahr, dass Gewässer eutrophieren, also wegen eines zu hohen Nährstoffeintrags veralgen und dadurch einen Sauerstoffmangel erleiden. Auch Pestizide lassen sich so einsparen, was wiederum der Biodiversität auf unseren Feldern zugutekommt.

Mit dem sogenannten Carbon Farming könnten wir unter kontrollierten Bedingungen Humus aufbauen und so CO2 speichern. Boden kann ja Kohlenstoff und andere Treibhausgase speichern und so zum Klimaschutz beitragen. Die Speicherfähigkeit hängt unter anderem von der Art der Bewirtschaftung ab. Mit Carbon Farming könnten wir die Speicherfähigkeit des Bodens optimieren, um Klimaziele zu erreichen. Für Landwirt*innen tun sich hier mögliche neue Einnahmequellen durch den Zertifikathandel auf. Voraussetzung dafür ist eine einheitliche seriöse Messmethodik, sonst steht der Vorwurf des „Greenwashing“ im Raum. Auch hierfür braucht es Normen und Standards.

Wo finde ich weiterführende Informationen?

DIN hat die Bedeutung des Themas Smart Farming erkannt. Auf der Seite DIN.ONE können sich Interessierte über das neue Geschäftsfeld Smart Farming austauschen und vernetzen und über neueste Entwicklungen informieren.


Johannes Lehmann hat als Master of Science in Agricultural Economics an der Humboldt Universität Berlin abgeschlossen.
Bei AGCO, einem weltweit führenden Landmaschinenhersteller hat er App-Lösungen und die Portfolio-Strategie für Smart Farming der Marke Fendt verantwortet. Seit Juni 2020 leitet er das Geschäftsfeld Smart Farming von DIN und unterstützt die Entwicklung geeigneter Normen und Standards entsprechend den Bedürfnissen von Stakeholdern und Kunden.


Normen und Technische Regeln

Technische Regel [AKTUELL] 2021-05

DIN SPEC 91434:2021-05
Agri-Photovoltaik-Anlagen - Anforderungen an die landwirtschaftliche Hauptnutzung

Kostenlos

Norm [AKTUELL] 2017-12

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Norm [AKTUELL] 2019-04

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