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Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag

Informationen zur Untersuchung

Digitalisierung der Landwirtschaft

Themenbereich: Ernährung, Landwirtschaft, Grüne Gentechnik
Analyseansatz: TA-Projekt
Themeninitiative: Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung
Status: laufend
Bearbeitungsstand: Erstellung von externen Gutachten
Laufzeit: 2017 bis 2018

Thematischer Hintergrund

Die Digitalisierung führt zu einer Umgestaltung ganzer Lebens- und Wirtschaftsbereiche. Auch die Landwirtschaft, die sich in Deutschland durch ein hohes Technisierungs- und Automatisierungsniveau auszeichnet, ist davon nicht ausgenommen. Etliche innovative Agrartechnologien, bei denen digitale Datenverarbeitung ein entscheidendes Element ist, sind bereits praxisreif oder in fortgeschrittener Entwicklung:

  • Roboteranwendungen u. a. zur automatisierten mechanischen Unkrautbekämpfung, zur Obsternte oder zum Melken von Kühen;
  • Drohnen für die Kartierung landwirtschaftlicher Flächen oder zur Erhebung des Bodenzustands bzw. des Zustands von Pflanzenbeständen etc.;
  • automatisierte landwirtschaftliche Fahrzeuge auf Basis von satellitengestützten Navigationssystemen;
  • Sensortechniken in der Pflanzenproduktion (z. B. zur Erfassung von Boden- und Ernteparametern, Krankheitsbefall oder der Nährstoffversorgung der Pflanze) und in der Tierproduktion (z. B. zur Erfassung der Futteraufnahme oder von Tiergesundheitsparametern).

Digitale Technologien dieser Art erzeugen potenziell riesige Datenmengen (Big Data), die sich wiederum mit externen Datenquellen verbinden lassen (Wetterdaten, Geodaten etc.). Mithilfe geeigneter Analysetools (z. B. Apps, webbasierte Managementsysteme) lassen sich daraus Rückschlüsse für die Optimierung einzelner Produktionsschritte ziehen, ein Vorgang, der als Smart Farming bzw. Precision Agriculture bezeichnet wird. Dies betrifft vor allem eine differenziertere und zielgerichtetere Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen (Düngung, Pflanzenschutz, Sortenwahl). Die Hoffnung ist – analog zu Industrie 4.0 – digitale Landwirtschaftsmaschinen zu übergreifenden Produktionssystemen zu vernetzen (cyberphysische Systeme), sodass sich landwirtschaftliche Produktionsprozesse flexibel steuern und insgesamt transparenter, ressourceneffizienter und nachhaltiger gestalten lassen. Digitale Technologien haben in der Agrartechnik darüber hinaus das Potenzial, Veränderungen in den vor- und nachgelagerten Wertschöpfungsketten (z. B. Landmaschinenhersteller, Lebensmittelindustrie, Einzelhandel) anzustoßen. Strukturen, Abläufe und Verantwortlichkeiten in der Landwirtschaft könnten sich damit grundlegend ändern.

Die beschriebenen Entwicklungen werden mittlerweile unter dem Begriff Landwirtschaft 4.0 zunehmend in Politik und Öffentlichkeit diskutiert. Generell ist festzustellen, dass in der Diskussion und den vorliegenden Veröffentlichungen gerne auf erfolgreiche Einzelanwendungen und ihre Potenziale verwiesen wird. Hinsichtlich der Fragen, wie eine umfassend vernetzte Landwirtschaft 4.0 realisiert werden könnte und welche Wirkungen sie hätte, gibt es jedoch noch große Unsicherheiten. Noch handelt es sich bei der Landwirtschaft 4.0 um eine Zukunftsvision, vor deren Verwirklichung diverse Hürden zu bewältigen sind: Dazu gehören zum einen infrastrukturelle Probleme wie die häufig mangelhafte Internetversorgung auf dem Land, fehlende Standards und Schnittstellen sowie die unzureichende Verfüg- und Nutzbarkeit öffentlicher Datenbestände; zum anderen stellt sich eine Reihe offener Fragen hinsichtlich Datenschutz und -sicherheit, Haftung, Verlagerung von Entscheidungskompetenzen sowie der agrarstrukturellen Auswirkungen (z. B. Beschäftigungseffekte, Auswirkungen auf kleinere Betriebe). Insgesamt handelt es sich um ein Thema mit hohem politischen Gestaltungsbedarf, damit sich die angesprochenen Potenziale – insbesondere die Chance auf eine bessere Vereinbarkeit ökonomischer und ökologischer Ziele – umsetzen lassen.

Ziel und Vorgehensweise

Für die Bearbeitung dieses Themenfeldes sind sinnvollerweise zwei Ebenen zu unterscheiden: zum einen die Optimierung und Automatisation spezifischer landwirtschaftlicher Produktionsschritte bzw. -funktionen mithilfe von digitalen Einzelanwendungen (Smart Farming), zum anderen die umfassende Vernetzung und Auswertung von Daten im Rahmen übergreifender Managementsysteme (Landwirtschaft 4.0).

Das Projekt wird deshalb zweistufig durchgeführt: In der ersten Projektphase wird es primär darum gehen, einen systematischen Überblick über Stand und Tendenzen bei digitalen Agrartechnologien – sowohl Hard- als auch Software – zu schaffen. Dazu wird eine Bestandsaufnahme relevanter Technologiefelder vorgenommen (Roboteranwendungen, Drohnen, Sensortechniken, automatisierte landwirtschaftliche Fahrzeuge), die neben dem aktuellen Stand der Technikentwicklung auch konkrete Anwendungsmöglichkeiten, maßgebliche FuE-Akteure und -Projekte sowie Integrationsmöglichkeiten in softwarebasierte Werkzeuge der Datenverarbeitung und -analyse thematisiert. Auch voraussichtliche Pfade der weiteren Technikentwicklung sowie die betrieblichen, infrastrukturellen sowie rechtlichen Rahmenbedingungen einer erfolgreichen Implementierung werden beleuchtet. Einen Überblick über das verwandte Themenfeld Precision Agriculture hat das TAB 2005 vorgelegt (TAB-Arbeitsbericht Nr. 106), an den angeknüpft werden kann.

Der Fokus der zweiten Projektphase wird auf übergreifenden Fragen der systemisch vernetzten Landwirtschaft liegen. Es wird eine systematische Analyse der damit verbundenen Chancen und Risiken erfolgen, um frühzeitig Wirkungen auf die Entwicklung der Landwirtschaft einschätzen zu können. Besonderes Interesse gilt dabei einerseits den Auswirkungen der Vernetzung auf kleinere und mittlere landwirtschaftliche Betriebe sowie andererseits dem Beitrag, der die Digitalisierung zu einer sozial und ökologisch verträglichen und ökonomisch erfolgreichen Landwirtschaft leisten kann. Weitere Untersuchungsfragen betreffen (neue) Rechtsfragen sowie infrastrukturelle Rahmenbedingungen (Internet, Open Data, Standards). Schließlich sollen parlamentarische Handlungsbedarfe und mögliche Handlungsoptionen zur Gestaltung der agrar- und forschungspolitischen sowie rechtlichen Rahmenbedingungen aufgezeigt werden.

Stand der Projektbearbeitung

Im Rahmen der ersten Projektphase werden derzeit vier externe Kurzgutachten erarbeitet, die eine komprimierte Bestandsaufnahme spezifischer Felder der Anwendung digitaler Verfahren und der damit verbundenen Technologien vornehmen, und zwar im Hinblick auf Stand der Technik und Nutzung, Vernetzungsmöglichkeiten, Perspektiven und Rahmenbedingungen:

  • Themenfeld 1: Roboteranwendungen in Pflanzen- und Tierproduktion. Beispiele für dieses Themenfeld sind u. a. die automatisierte mechanische Unkrautbekämpfung, Roboter zur Obsternte in der Pflanzenproduktion und Melkroboter in der Tierproduktion. Aktuelle und zukünftige Roboteranwendungen sollen systematisch erfasst werden.
  • Themenfeld 2: Automatisierte landwirtschaftliche Fahrzeuge und Nutzung von satellitengestützten Navigationssystemen. In diesem Kurzgutachten sollen Stand und Perspektiven autonom fahrender Landmaschinen, ihre Verknüpfung mit satellitengestützten Navigationssystemen sowie weitere Anwendungsfelder von satellitengestützten Navigationssystemen untersucht werden.
  • Themenfeld 3: Drohnen in der Landwirtschaft. Hier geht es um die Nutzung von Drohnen für die Kartierung landwirtschaftlicher Flächen, Datenerhebungen zum Bodenzustand, die Erhebung des Zustands von Pflanzenbeständen etc.
  • Themenfeld 4: Sensortechniken in Pflanzen- und Tierproduktion. Es soll ein systematischer Überblick über die verschiedenen Sensortechniken und ihre möglichen Anwendungen in der Pflanzenproduktion (z. B. zur Erfassung von Boden- und Ernteparametern, Nährstoffversorgung der Pflanze, Unkrautbesatz, Krankheitsbefall) und Tierproduktion (z. B. zur Erfassung der Futteraufnahme, Tiergesundheitsparametern, Tieraktivität) sowie ihre Verknüpfungsmöglichkeiten mit Bewirtschaftungstechnik bzw. Informationstools erarbeitet werden.
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