Vernetzte Landwirtschaft mit «Smart Farming»

Auch die Landwirtschaft kann ihren Beitrag leisten, damit die nachhaltigen Entwicklungsziele der Vereinten Nationen (Sustainable Development Goals, SDGs) erreicht werden können. So steht sie in direktem Zusammenhang, um Hunger zu beseitigen und Armut zu vermeiden. Weiter hat die Arbeit der Landwirtschaft und deren Umgang mit Ressourcen Auswirkungen auf die SDGs «Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen», «Massnahmen zum Klimaschutz» oder «Leben an Land». ISO-Normen möchten hier ansetzen und alle Landwirtschaftsbetriebe bei der Erreichung dieser Ziele unterstützen – von Kleinbauern, die ihre Familien ernähren, bis hin zu hochmechanisierten Betrieben, die zehntausende Hektaren Land bewirtschaften.

Normen – das Element, das alles zusammenhält
Um zusammenhängende Probleme zu beheben, braucht es zusammenhängende Lösungen. Und genau dieser Ansatz wird durch ISO-Normen ermöglicht. Bei der Lebensmittelherstellung sind diese Zusammenhänge weniger offensichtlich als beim Bau einer «Smart City». Die hypervernetzte und immer verfügbare digitalisierte Welt scheint in einem krassen Gegensatz zu dem langsamen Wachstum von Blättern, Trieben, Samen und Knollen zu stehen. Sind das nicht zwei Welten, die überhaupt nicht zusammenpassen?

Tatsache ist: die Landwirtschaft stützt sich mittlerweile stark auf Daten. Ressourcen werden knapper, Gewinnspannen schmaler und der Klimawandel macht das Wetter unberechenbar, wodurch Landwirte immer mehr Informationen sammeln, auswerten und austauschen müssen. Doch oft kommunizieren die verschiedenen Geräte, Sensoren und Softwareprogramme, nicht besonders gut miteinander. Bei diesem Interoperabilitätsproblem können ISO-Normen helfen.

Die strategische Beratungsgruppe (Strategic Advisory Group, SAG) der ISO zu «Smart-Farming» zeigt auf, wie die verschiedenen Einzelteile zusammengesetzt werden können, um eine intelligente Landwirtschaft zu ermöglichen. Zu den Prioritäten der SAG «Smart-Farming» gehört es, Synergien zu entwickeln, indem sie einschlägige Expertinnen und Experten aus verschiedenen Bereichen zusammenbringt. Dies bedeutet, dass sich Agraringenieurinnen und -ingenieure sowie Agronominnen und Agronomen mit Personen an einen Tisch setzen, die vielleicht noch nie einen landwirtschaftlichen Betrieb aus der Nähe gesehen haben. Doch wenn es um den Anbau von Nahrungsmitteln in einer künstlich kontrollierten Umgebung geht, macht es Sinn, dass auch Beleuchtungsexpertinnen und -experten ihre Ideen einbringen. Genauso braucht es Fachpersonen für Robotik, um zu erfahren, wie Drohnen ständig wiederholende oder gefährliche Arbeiten im Landwirtschaftsbetrieb übernehmen können. Daher fasst der Kern dieser «Smart-Farming»-Gruppe über 30 technische ISO-Komitees (und ihre hochspezialisierten Unterkomitees) zusammen.

Die SAG «Smart-Farming» wurde von den ISO-Mitgliedern der USA und Deutschland einberufen, zwei der weltweit führenden Länder im Bereich der industrialisierten Landwirtschaft. Der Kern der 2021 gegründeten Gruppe vereint 21 ISO-Mitgliedsländer, die das gesamte Spektrum an landwirtschaftlichen Gegebenheiten und Herausforderungen repräsentieren. Dazu gehören Giganten wie China und Indien (die beide familiäre Subsistenzlandwirtschaft mit dem Warenexport im industriellen Massstab verbindet) sowie Länder wie Singapur und die Niederlande (die beide eine hohe Bevölkerungsdichte auf hochwertigem Land durch eine hochintensive, hochtechnologische Produktion ausgleichen). Auch Expertinnen und Experten der Schweizerischen Normen-Vereinigung (SNV) nehmen Einsitz in der Strategic Advisory Group «Smart-Farming» und bringen ihre Sichtweise mit ein.

Vernetzte Lebensmittelproduktion: jetzt oder nie!
Der Vernetzungsgrad hat ein Allzeithoch erreicht und soll die Grundlage vieler smarter Technologien bilden. Es gab noch nie einen besseren Zeitpunkt für die Entwicklung von Smart-Farming-Technologien, die im Wesentlichen auf eine «Vernetzung der Lebensmittelproduktion» abzielen. Die wichtigsten von der Strategic Advisory Group «Smart-Farming» identifizierten Chancen liegen in der Normung von Schnittstellen und der Art und Weise, wie Daten über die gesamte Lebensmittelversorgungskette hinweg erfasst, formatiert, gespeichert und ausgetauscht werden, sowie in der Optimierung von Produktionsverfahren, die auf Präzisionslandwirtschaft und neuen Anbautechniken basieren.

Die Präzisionslandwirtschaft ist wahrscheinlich der am besten verstandene Aspekt des Bereichs «Smart-Farming». Sie existiert in ähnlicher Weise bereits seit Jahrzehnten. So ermöglichen beispielsweise Steuerungsfunktionen eine bessere Nutzung von Zeit und Arbeitskraft auf dem Feld. Dank Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI) können Daten so schnell erfasst, verarbeitet und ausgewertet werden, dass sie den Landwirten wertvolle Erkenntnisse liefern und ihnen helfen, Kulturen profitabel, nachhaltig und unter Einhaltung der Vorschriften anzubauen.

Präzisionslandwirtschaft bedeutet, dass Betriebsmittel so effizient wie möglich eingesetzt werden, wobei kleinste Variationen des Wachstums, der Bodenbedingungen, des Befalls mit Schädlingen oder Krankheiten innerhalb einer Kultur Berücksichtigung finden. So ist es beispielsweise möglich, Düngemittel nur dort auszubringen, wo sie tatsächlich benötigt werden. Wenn man bedenkt, dass die Herstellung synthetischer Düngemittel sehr energieintensiv ist, ist deren effizienter Einsatz von entscheidender Bedeutung für die Reduzierung des CO2-Fussabdrucks der Lebensmittel. Das Gleiche gilt für jede Technik zur Abfallreduzierung, wie zum Beispiel mechanische Unkrautbekämpfungsroboter, die mithilfe von künstlicher Intelligenz unerwünschte Pflanzen erkennen und mittels Laser beseitigen.

Farmmanagement- und Informationssysteme (FMIS) bieten einen Überblick über alle Vorgänge, die im gesamten Betrieb oder sogar in mehreren Betrieben stattfinden. Auch hier ist das Konzept nicht neu, doch der Grad der Vernetzung und die Fähigkeit, Informationen über Vorgänge sicher zu speichern und abzurufen, haben den Weg für neue Formen des Managements geebnet, unterstützt von externen Beraterinnen und Beratern wie Agronominnen, die Erkenntnisse gewinnen und Strategien entwickeln können, ohne viel Zeit für Fahrten zu den verschiedenen Standorten aufzuwenden.

Durch den Vergleich von Lagerbeständen, vergangenem Verbrauch und aktueller Produktion können Lieferanten gemeinsam mit Landwirtinnen und Landwirten genauere Prognosen erstellen. Dadurch kann die Aussaat und Ernte insbesondere von schnellwachsenden Pflanzen (wie Salaten und Kräutern) bedarfsgerecht erfolgen, wodurch Abfälle und Nachernteverluste drastisch reduziert werden. Um dies umzusetzen, benötigen abgelegene landwirtschaftliche Betriebe eine zuverlässige Hochgeschwindigkeitsverbindung sowie ein genormtes Verfahren für den sicheren Austausch, die Speicherung, Verarbeitung und Auswertung vor Ort gewonnener Informationen.

Robotik und Automatisierung gehen mit der Präzisionslandwirtschaft Hand in Hand. Maschinen sind nicht nur effizienter, wenn es um die präzise Anwendung variabler Mengen von Betriebsmitteln geht, sondern können auch die Arbeitsbedingungen von Landwirten und Landarbeitern positiv beeinflussen. Denn die Landwirtschaft ist ein hartes Geschäft mit langen Arbeitstagen und schwerer Arbeit. Diese kann zudem gefährlich sein. Zwar können Vorkehrungen getroffen werden, um die grössten Risiken (Arbeiten in der Höhe oder mit chemischen Produkten zu minimieren), doch die Erfahrung in landwirtschaftlichen Betrieben hat gezeigt, dass diese oft umgangen werden – insbesondere, wenn Arbeiten in einem begrenzten Zeitrahmen durchgeführt werden müssen, der vom Wetter, der Marktnachfrage oder dem Reifegrad der Pflanzen bestimmt wird.

Auch Kleinbäuerinnen und -bauern profitieren von den Daten-Normen, welche die Arbeit der Strategic Advisory Group ermöglicht. Da Smartphones immer erschwinglicher werden, wird es für die am stärksten gefährdeten Landwirte einfacher, Zugang zu Risikomanagementinstrumenten wie Ernteversicherungen zu erhalten, KI-gestützte Diagnosetools zu nutzen, die eine bessere Pflege ihrer Kulturen ermöglichen, wenn keine ausgebildeten Agronomen zur Verfügung stehen, und sogar auf Marktdaten zuzugreifen und den besten Preis für ihre Produkte zu erzielen. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Möglichkeiten der Weiterentwicklung spezifischer Technologien durch die ISO Strategic Advisory Group «Smart-Farming».

Im Jahr 2020 veröffentlichte ein internationales Forscherteam in der Zeitschrift Agronomy einen umfassenden Überblick über den Stand der intelligenten Landwirtschaft. Der Artikel gibt nicht nur einen detaillierten Einblick in die aktuelle Situation und zukünftige Möglichkeiten der intelligenten Landwirtschaft, sondern stellt auch eine Karte der Arten von Smart-Farming-Technologien zur Verfügung, mit denen die Herausforderungen der Freilandwirtschaft gemeistert werden können. Er verweist auf die klare Rolle von Normen bei der Sicherstellung der Interoperabilität und Einhaltung der sich entwickelnden Gesetzgebung.

Schutz unseres Planeten und Befriedigung unserer Bedürfnisse
Ein Artikel in Nature Sustainability aus dem Jahr 2021 untersucht einige der Probleme der Landwirtschaft sowie mögliche Lösungen. Er beschreibt die Situation folgendermassen: «Wenn sich die gegenwärtigen Trends in der Landwirtschaft fortsetzen, wird der Druck auf die Biodiversität erheblich zunehmen; Hochrechnungen auf der Grundlage des Bevölkerungswachstums und der Ernährungsumstellung gehen von einem Bedarf an zwei bis zehn Millionen Quadratkilometern neuer landwirtschaftlicher Nutzfläche aus, die grösstenteils auf Kosten natürlicher Lebensräume gewonnen wird.»

Konservativ geschätzt müssten wir Ackerland finden, das der kombinierten Fläche von Italien, Japan, Neuseeland, Frankreich, Südkorea und Deutschland entspricht. Nach weniger konservativen Schätzungen übersteigt die benötigte Fläche sogar die Grösse von Kanada oder China. Die einzige Möglichkeit, Ackerland in diesem Ausmass zu schaffen, bestünde darin, alles andere von den bestehenden Flächen zu entfernen: Feuchtgebiete, Wälder, Parks und Wildnis ebenso wie Pflanzen, Pilze, Käfer, Vögel, Menschen und andere Tiere, die dort leben.

Trotz der Tatsache, dass die UN-Klimakonferenz und sämtliche Nachfolgeveranstaltungen bis zur Klimakonferenz in Glasgow 2021 (COP26) von «Verpflichtungen» der Regierungen und «Engagements» der Unternehmen gesprochen haben, werden immer wieder neue Rekorde bei der weltweiten Abholzung aufgestellt. Es werden einzigartige Ökosysteme zerstört, die bei der Regulierung des Klimas unseres Planeten eine wichtige Rolle spielen. Dadurch wird es noch wahrscheinlicher, dass der steigende Meeresspiegel tief liegende Regionen überflutet und die bewohnbare Fläche des Planeten verringert wird – was ganze Bevölkerungen zur Umsiedlung zwingen und zusätzlichen Druck auf die Gebiete erzeugen wird, die sich zum Nahrungsmittelanbau eignen.

Im Jahr 2022 benötigt unsere Spezies dringend Lösungen, die unserem grundlegendsten Bedürfnis gerecht werden: genügend Nahrung für alle zu erzeugen. Die ISO hat die entscheidende Bedeutung der Landwirtschaft für unsere Zukunft erkannt und bringt Expertinnen und Experten aus der Landwirtschaft und vielen anderen Bereichen in der neuen SAG-Smart-Farming zusammen.

Für die ISO geht es bei der intelligenten Landwirtschaft nicht darum, Technik und Ackerbau um ihrer selbst willen miteinander zu kombinieren. Vielmehr soll sie ein drängendes Nachhaltigkeitsproblem aufgreifen. Denn die Weltbevölkerung und die Nachfrage nach Nahrungsmitteln werden ansteigen, bevor die Kurve abflacht und das Ganze beherrschbar wird. Dies bedeutet, dass neue Wege gefunden werden müssen, um unsere Prioritäten und Ressourcen zu definieren und zu managen – insbesondere hinsichtlich der Nutzung von Land und Wasser.

Was sind ihre Ideen zur Zukunft der Landwirtschaft?
Beteiligen Sie sich an der strategischen Beratungsgruppe (SAG) der ISO und teilen Sie uns Ihre Ideen mit. Innerhalb der SAG koordinieren die ISO-Mitglieder für die USA und Deutschland Expertinnen und Experten aus 21 anderen Mitgliedsländern. Jedes ISO-Mitglied, das an einer Teilnahme interessiert ist, hat eine Expertin oder einen Experten benannt, der für die Gegebenheiten und die Interessen des jeweiligen Landes relevante Inhalte einbringt.

Wollen Sie die Interessen Ihres Unternehmens in einer der acht Untergruppen der SAG einbringen? Bei der SAG SF (Strategic Advisory Group Smart Farming) gibt es die folgenden Untergruppen, für welche nationale Normenorganisationen wie die SNV weiterhin ihre Expertinnen und Experten nominieren dürfen:
• Untergruppe 1: Kulturpflanzenanbau
• Untergruppe 2: Nutztiere
• Untergruppe 3: Urban-Farming
• Untergruppe 4: Klima und Umwelt
• Untergruppe 5: Erstausrüster (original equipment manufacturer, OEM)
• Untergruppe 6: Terminologie und Semantik
• Untergruppe 7: Soziale Aspekte
• Untergruppe 8: Daten
• Untergruppe 9: Lieferkette

Die SAG hat die Aufgabe, den Rahmen für die Normung der intelligenten Landwirtschaft über die gesamte Lebensmittelwertschöpfungskette im Kontext der SDGs zu erfassen und zukünftigen Normungsbedarf zu ermitteln. Die SAG arbeitet mit einschlägigen Akteuren zusammen, um einen Überblick und Plan für Smart-Farming-Normen zu erstellen, der gegen Ende 2022 erwartet wird.

Quelle:
ISO-Newsartikel | Farming fit, farming smart

Weiterführende Informationen:
Agroscope | Smart Farming
SNV-Newsmitteilung | «Smart Farming» auf der ISO-Agenda