Die vierte landwirtschaftliche Revolution

Laut dem Statistischen Jahrbuch 2021 über Welternährung und Landwirtschaft der FAO waren im Jahr 2020 27 Prozent der Weltbevölkerung in der Landwirtschaft tätig, wobei allein die landwirtschaftlichen Arbeiter aus asiatischen Ländern 6 Prozent dieser Zahl ausmachten. Die Landwirtschaft ist also ein unumgänglicher Teil der Wirtschaft, und Innovation in diesem Sektor hätte weitreichende Vorteile. Industrie 4.0 hat die Möglichkeit für Landwirtschaft 4.0 geschaffen, aber ihre Umsetzung steht immer noch vor zahlreichen Herausforderungen.

Während der vergangenen 50 Jahre war die Landwirtschaft ein entscheidender Faktor für die Entwicklung Asiens. Die Grüne Revolution, auch bekannt als die dritte landwirtschaftliche Revolution, führte durch Verbesserung in den Bereichen Mechanisierung, Pflanzenzucht, Düngemittel, Bewässerung und Schädlingsbekämpfung zu immensen Anstiegen bei Produktivität und Einkommen. Dies trug enorm zu einem breiteren Wirtschaftswachstum bei.

Es ist also klar, dass Innovation und Fortschritte in der Landwirtschaft auch weiterhin im Fokus der Anstrengungen für wirtschaftliche Entwicklung stehen sollten. Der nächste potenzielle Schritt nimmt Industrie 4.0 zum Vorbild und wird manchmal als die „vierte landwirtschaftliche Revolution“ bezeichnet, oder auch als „Landwirtschaft 4.0“. Automatisierung wird bei dieser Entwicklung eine wichtige Rolle spielen, aber ihre Verfügbarkeit und Durchführbarkeit hängt von vielen Faktoren ab, darunter vom Standort, von der Größe sowie von den verfügbaren finanziellen Mitteln der landwirtschaftlichen Betriebe.

Landwirtschaft in ländlichen Regionen

Kleinbauern, also Landwirte, die kleine landwirtschaftliche Betriebe bewirtschaften und im Allgemeinen das Auskommen einer einzigen Familie durch einer Mischung aus für den Markt erzeugten landwirtschaftlichen Produkten (Cash Crops) und Subsistenzwirtschaft sichern, machen rund 90 Prozent aller landwirtschaftlichen Betriebe weltweit aus, und schätzungsweise 80 Prozent aller in Asien und in Afrika südlich der Sahara produzierten Lebensmittel stammen aus kleinbäuerlichen Strukturen.

Diese Betriebe sind in der Regel durch geringe Produktivität und niedrige Erträgen gekennzeichnet, sind arbeitsintensiv und hatten in den letzten Jahren mit Arbeitskräftemangel zu kämpfen, da die Menschen vermehrt in städtische Gebiete ziehen, um Arbeit in der Industrie zu finden. Daher besteht gerade bei Kleinbauern hoher Bedarf an Automatisierungstechnologie, um Effizienz und Produktqualität zu steigern und gleichzeitig die Abhängigkeit von manueller Arbeit zu verringern.

Autonome Fahrzeuge könnten eine bedeutende Rolle bei der Automatisierung der Landwirtschaft in ländlichen Regionen spielen, egal, ob es sich dabei um Flugdrohnen oder Landfahrzeuge wie Traktoren handelt. Solche Roboter können zur Bewässerung, für die Ausbringung von Düngemitteln oder Pestiziden, die Aussaat sowie zur Entfernung von Unkraut eingesetzt werden – also für Prozesse, die bei manueller Durchführung durch lange Arbeitsdauer und hohe körperliche Belastung gekennzeichnet sind. Sie können sogar so programmiert werden, dass sie die genannten Prozesse automatisch überwachen und optimieren, was einen wichtigen Beitrag dazu leisten sollte, den Ernteertrag zu verbessern und gleichzeitig den Arbeitsaufwand zu minimieren.

Landwirtschaftliche Betriebe auf unebenem Gelände, das für Roboter schwer zu meistern ist, könnten von permanenten Anlagen wie der kürzlich vorgeschlagenen automatisierten, selbstfahrenden Landwirtschaftsplattform (agricultural self-propelled platform, AASPP) zur Automatisierung des Reisanbaus profitieren.

Ob mobil oder stationär, derartige Automatisierungsmaßnahmen sind mit Kosten verbunden, die für viele Kleinbauern unter Umständen zu hoch sind, und zahlreiche Technologien könnten nur großen landwirtschaftlichen Betrieben, etwa in Unternehmenseigentum stehenden Plantagen, zur Verfügung stehen.

Daher sind Lösungen mit geringen Vorlaufkosten und unmittelbarem Nutzen erforderlich. Diese müssen unter Umständen speziell für den jeweiligen Zweck konzipiert sein, wie beispielsweise das ARaaS-Modell („Agricultural Robots-as-a-service“) von Ambit Robotics oder der „Digitale Landarbeiter“ des Australian Centre of Field Robotics (ACFR) – ein Roboter mit bewusst einfachem Design, das Reparaturen sowie das Austauschen von Modulen für eine Vielzahl von Funktionen erleichtert, und der damit überaus vielseitig ist.

Urbane Landwirtschaft

Die urbane Landwirtschaft umfasst den Anbau, die Verarbeitung und den Vertrieb von Lebensmitteln in oder rund um städtische Gebiete. Dieser Ansatz eignet sich besser für Landwirtschaft 4.0-Technologien, wie etwa für Roboterautomatisierung und das Internet der Dinge (IoT), da städtische Agrarbetriebe in Bezug auf Konnektivität, Mobilfunkabdeckung und Verkehrsanbindung weniger isoliert und besser vernetzt sind. Auch können sie bereits bei ihrer Planung den Einsatz von Robotern und Automatisierung berücksichtigen und bieten, wenn Sie in geschlossenen Räumen durchgeführt werden, wesentlich besser berechenbare und kontrollierbare Umgebungsbedingungen.

So baut zum Beispiel Singrow, ein Agrartechnik- und Landwirtschaftsunternehmen aus Singapur, in seiner Indoor-Farm Erdbeeren, Spinat und Tomaten an. Zu den Technologien, die zur Ertragssteigerung, Verkürzung der Kulturdauer sowie zur Senkung des Energiebedarfs eingesetzt werden, zählen KI-gestützte automatisierte Ernte- und Bestäubungssysteme sowie automatisierte Kommissionierungsanlagen, die dank Infrarotkameras vollständig geöffnete Blüten und den Reifgrad landwirtschaftlicher Produkte erkennen können. 

Vertikale Landwirtschaft ist eine Lösung zur Steigerung der Produktion bei gleichzeitiger Minimierung des Flächenbedarfs in städtischen Gebieten und umgeht so eines der wichtigsten potenziellen Hindernisse für die breite Einführung urbaner Landwirtschaft. Für städtische Agarbetriebe wird Automatisierung von entscheidender Bedeutung sein, um den einfachen, schnellen und sicheren Zugang zu Anbauflächen und „Feldfrüchten“ in größerer Höhe zu ermöglichen.

Was bringt die Zukunft?

Es sieht nicht so aus, als würde sich der Weg hin zur Automatisierung für kleine landwirtschaftliche Betriebe einfach gestalten. Allerdings könnte Urban Farming in den kommenden Jahren bedeutende Zuwächse verzeichnen und verspricht daher einen einfacheren Weg zu Landwirtschaft 4.0. In Asien zeichnet sich eine unglaublich rasante Urbanisierung und ein steigender Bedarf an Lebensmitteln zur Versorgung der eigenen Bevölkerung ab, und viele Landwirte entscheiden sich bereits dafür, aus ihrer ländlichen Heimat in städtische Gebiete zu ziehen, um in der Güterproduktion zu arbeiten. Dies deutet darauf hin, dass die urbane Landwirtschaft bereits über einen Pool an einsatzbereiten Arbeitskräften vor Ort verfügt.

Unabhängig davon, ob es sich um landwirtschaftliche Aktivitäten auf dem Land oder in der Stadt handelt, die Einführung von Technologien für Landwirtschaft 4.0 wird kostspielig sein, doch es gibt Schritte, die Unternehmen und Landwirte ergreifen können, um einen Teil dieser Kosten zu reduzieren. Der Einsatz älterer oder obsoleter Systeme ist eine Möglichkeit, dies zu erreichen, da solche Modelle viele der Vorteile der neuesten Technologien bieten, jedoch mit geringeren Kosten verbunden sind.

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