Spot-Farming: Alles an seinem Platz!

Wer heute an einem Acker vorbeigeht, der sieht oft nur eine einzige Kulturpflanze soweit das Auge reicht. Riesige Monokulturen von Weizen, Mais oder Zuckerrübe – das ist aktuell das Bild der modernen Landwirtschaft. Auf den Feldern von morgen hingegen soll die Artenvielfalt steigen und zwar gleich auf zwei Wegen.

Erstens sollen die Insekten auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen zurückkehren. All die fliegenden, krabbelnden und kriechenden Bestäuber, deren Populationen seit Jahrzehnten schrumpfen, sollen sich auf den Feldern wieder wohlfühlen und reichlich vermehren. Zweitens sollen auch die Monokulturen der Vergangenheit angehören und stattdessen mehrere Pflanzen einer Art nur noch in kleinen Grüppchen auf dem jeweils für sie idealen Standort wachsen. Das Ziel: eine nachhaltigere Landwirtschaft ohne Ertragsverluste.

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Mehrere Kultursorten auf einem Feld

Spot-Farming haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Idee getauft. „Da die heutigen Pflanzenbausysteme von der Verfahrenstechnik geprägt werden, wollten wir das Pferd von hinten aufzäumen und zunächst den Pflanzenbau in den Mittelpunkt stellen“, erklärt Professor Jens Karl Wegener, Leiter des Instituts für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz am Julius-Kühn-Institut.

Dazu werden im ersten Schritt die heutigen Agrarflächen nach ihren teilflächenspezifischen Eigenschaften bewertet. Wo auf einem Feld scheint am meisten die Sonne, welche Bereiche liegen eher im Schatten? An welchen Stellen ist der Boden lehmiger oder sandiger, nährstoffreicher oder – ärmer? Danach wird festgelegt, für welche Kulturpflanze welche Teilbereiche des Ackers am besten geeignet sind. Zuckerrüben hier, Weizen da, Mais ganz hinten. Und sollte es Gebiete geben, die keiner Kulturpflanze die optimalen Bedingungen bieten, könnte hier eine kleine Hecke oder ein Blühstreifen als Quartier für Bestäuber und Kleintiere dienen. Außerdem schützen diese Strukturelemente die Felder auf vielfältige Weise: Gräben nehmen bei Starkregen Wasser auf. Hecken bremsen die Winderosion des Bodens. In den Blühstreifen tummeln sich Nützlinge.

Kleine Roboter statt riesige Maschinen

Solch ein kleinteilig bewirtschafteter Acker kann jedoch nicht mehr von den riesigen Traktoren, Mähdreschern oder Vollerntern bewirtschaftet werden, die heutzutage üblich sind. Stattdessen sollen kleine, weitgehend autonom agierende Roboter jede Pflanze gemäß ihrer individuellen Bedürfnisse versorgen. Für diesen technischen Part des Projekts waren Dr. Jan Schattenberg und sein Team von der Technischen Universität Braunschweig zuständig.

In Europa werden am häufigsten Weizen, Zuckerrübe, Raps und Mais angebaut. Am schwierigsten mit kleinen Robotern zu bewirtschaften ist dabei der Weizen, weil die Pflanzen sehr eng beieinanderstehen. Bei Zuckerrübe, Raps und Mais hingegen bleibt mehr Platz zwischen den einzelnen Reihen. Genug für Mini-Robots, um jede Pflanze einzeln anzusteuern und zu versorgen. Egal ob Bodenbearbeitung, Sähen, Düngen oder Ernten – jeder dieser Arbeitsschritte ließe sich von einem Roboter durchführen. Der Vorteil: Jede Pflanze bekäme genau die Nährstoffe und den Pflanzenschutz, die sie braucht. Außerdem würde der Boden geschont, der heute von den riesigen Rädern der Traktoren verdichtet und damit in seinem Bodenleben und Fruchtbarkeit beeinträchtigt wird.

Auch ökonomisch kann das Konzept aufgehen

Ob Spot-Farming auch ökonomisch sinnvoll ist, hat sich das Team um Dr. Thomas de Witte vom Thünen-Institut angeschaut. Ihr Fazit: Ja, das Ganze kann funktionieren. Die Kosten für die Bewirtschaftung eines Hektars liegen in ähnlicher Größenordnung wie die heutigen Verfahren.

Doch was sagen eigentlich die Landwirtinnen und Landwirte dazu? Ganz neu sind Roboter ihnen natürlich nicht. Schon heute übernehmen die Kollegen aus Blech und Draht einige Aufgaben, vor allem im Innenbereich: Sie melken Kühe oder säubern den Stallboden. Ist es da nicht überfällig, dass die Roboter endlich auch im Freiland zum Einsatz kommen? Jens Wegener, der seit 2017 die Idee des Spot-Farmings vorstellt, erzählt dann auch von überwiegend positiven Rückmeldungen aus der Praxis. Vor allem die größeren Betriebe zeigten sich aufgeschlossen gegenüber der neuen Technik.

Praxistest steht noch aus

Als nächstes wollen die Wissenschaftler zeigen, dass ihre Idee auch in der realen Welt funktionieren kann. „Wir arbeiten in mehreren Drittmittelprojekten an unterschiedlichen Fragestellungen, zum Beispiel an der Methodenentwicklung für die teilflächenspezifische Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln, der robotergestützten Aussaat und dem Hacken von Rüben oder der Schneckenbekämpfung ohne Schneckenkorn“, erklärt Wegener.

All diese Ansätze sollen bald auf einer Demonstrationsfläche zusammengebracht werden. Dann wird sich zeigen, ob Spot-Farming funktionieren kann. Vielleicht gehören dann riesige Felder, wie wir sie heute kennen, irgendwann der Vergangenheit an.

Spot-Farming – die Mitstreiter

Der Ansatz des Spot-Farming ist im Rahmen des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderten Projekts „Mit autonomen Landmaschinen zu neuen Pflanzenbausystemen“ entwickelt worden. Wegener und seine Mitarbeiter waren für den pflanzenbaulichen Part zuständig, die Projektpartner von der Technischen Universität Braunschweig unter der Leitung von Dr. Jan Schattenberg kümmerten sich um die Technik, das Team vom Thünen-Institut um Dr. Thomas de Witte betrachtete die ökonomische Seite.

Übrigens: Das Spot-Farming-Konzept wurde 2022 mit dem Agrifuture-Concept-Preis der Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) ausgezeichnet. Herzlichen Glückwunsch!

Quelle:
Wegener, J.K. et al. (2019): Spot farming – an alternative for future plant production. In: Journal für Kulturpflanzen, 71 (4), S. 70–89, (April 2019), doi: 10.5073/JfK.2019.04.02.

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Titelbild: Roboter bilden eine wichtige Säule des Spot-Farming. Sie sollen säen, düngen und ernten – und sich präzise auf die Bedürfnisse jeder einzelnen Pflanze einstellen. (Bildquelle: © anko_ter/fotolia.com veränd./Julius Kühn-Institut (JKI))