Nachhaltige Agrar­wirtschaft


Leben auf dem Land und moderne Hightech – das ist keineswegs ein Widerspruch. Drohnen, Roboter und vernetzte Monitoringsysteme sind heute Teil der Landwirtschaft.
Eine Vielzahl an Forschungsprojekten trägt nicht nur dazu bei, den Ertrag zu verbessern, sondern auch dazu, dabei auf Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Verantwortung zu achten.

Panoramablick Mischlandschaft

Big Data auf dem Bauernhof


Eine Drohne, die im Weizenfeld Unkraut aufspürt, ist keine abgehobene Vision mehr. In der Landwirtschaft ist Digitalisierung bereits Realität. Apps, Roboter und intelligente Sensoren haben sich mittlerweile ihren Platz zwischen Mähdreschern und Melkmaschinen erobert und ermöglichen durch präzises Arbeiten eine ressourcenschonende Landwirtschaft.

Drohne mit Kamera fliegt über ein Feld bei Sonnenuntergang
i+

Unbemannte Flugsysteme, ausgestattet mit Kameras und Sensoren, können aus der Luft gut erkennen, welches Unkraut wo zwischen den Ackerpflanzen wächst. Sie liefern hochaufgelöste geobasierte Bilder und einen Überblick über große Flächen – so ist später eine gezielte Bekämpfung des Unkrauts möglich. „Damit geben sie dem Landwirt eine Entscheidungshilfe für optimales Unkrautmanagement an die Hand“, sagt Prof. Dr. Michael Hahn von der Hochschule für Technik Stuttgart. Sein Team erforscht im Projekt Remweed den Einsatz der Drohnen.

Frühzeitig entdeckt, lassen sich auch Pilzerkrankungen des Getreides punktgenau behandeln und die aufgewendete Menge an Pflanzenschutzmitteln kann deutlich reduziert werden. Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) forscht zurzeit an Sensoren, die, an Drohnen und Trägerfahrzeugen angebracht, den Pflanzenzustand analysieren und durch Pilze verursachte Verfärbungen lokalisieren. Das Besondere ist, dass Sensoren auch direkt unterhalb des Blattdaches Informationen zum Pilzbefall sammeln.

Ein anderes Projekt bindet die Anwenderinnen und Anwender direkt ein:
Anhand eines Handyfotos kann die App „Plantix“ eines Hannoveraner Start-ups Pflanzenkrankheiten bestimmen und geeignete Gegenmittel empfehlen. Fast 200 Pflanzenkrankheiten und Schädlinge sowie etwa 40.000 Fotos enthält die zugrundeliegende Datenbank bereits. Mit jeder Anwendung und jedem neuen Bild verbessert sich der Algorithmus der App. Nun soll sie in Kooperation mit dem Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) für landwirtschaftliche Betriebe in Brasilien weiterentwickelt werden.

Dort sind Pflanzenkrankheiten für zehn bis 30 Prozent der Ernteausfälle verantwortlich. Den Landwirtinnen und Landwirten kann die App helfen, ihre Einkommen zu sichern, den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zeigen die Nutzerfotos, wie sich Krankheiten und Schädlinge ausbreiten. Auf dieser Grundlage entwickeln sie Modelle, mit deren Hilfe Ertragsverlusten vorgebeugt und der Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln optimiert werden kann.

Landwirt mit Tablet-PC im Feld

„Ertragsabschätzung aus dem All, präziser Dünge- und Pflanzenschutzmittel­einsatz und insbesondere eine schnellere Reaktions­möglichkeit auf Stress- und Krankheits­situationen könnten damit bald Realität werden.“

Dr. Holger Lilienthal,
JKI

Mit Satellitenbildern die Ernte optimieren

i+

So unterschiedlich die Herangehensweisen sind – ihnen gemeinsam ist die ungeheure Menge an Daten, die sie aufnehmen, miteinander verknüpfen und auswerten. Das gilt auch für das Projekt AGRO-DE des Julius Kühn-Instituts (JKI). Es arbeitet mit einer riesigen Menge an Rohdaten, die die europäischen Sentinel-Satelliten – der letzte startete im März 2017 – beständig zur Erde funken. Werden sie gezielt ausgewertet, lässt sich zum Beispiel erkennen, welche Äcker bewässert werden müssen, wo Dünge- und Pflanzenschutzmittel fehlen oder ob es Zeit für die Ernte ist. „Unser Ziel ist es, aktuelle Informationen aus Satellitenbildern deutschlandweit für die Landwirtschaft aufzubereiten und bereitzustellen“, sagt Dr. Holger Lilienthal. Er koordiniert zum einen das Projekt am JKI und zum anderen das im März 2017 am JKI etablierte Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF).

Prototyp eines Miniroboters im Mais
Schweine im Stall

Schwein gehabt


Digitales Monitoring ist ein Hebel von vielen, um das Tierwohl zu verbessern: Welche Bedürfnisse etwa unser liebster Fleischlieferant, das Schwein, hat und wie die sich mit einer wirtschaftlichen Tierhaltung vereinbaren lassen, wird in verschiedenen Forschungsprojekten im Auftrag des BMEL untersucht – von der Züchtung bis zur Schlachtung.

  • 27,3 Millionen Schweine werden in Deutschland gehalten.
  • 12,2 Millionen davon sind Mastschweine, 7,9 Millionen Ferkel, der Rest Jungschweine und Zuchtsauen
  • 24.400 Betriebe in Deutschland halten Schweine.
  • In den westlichen Bundesländern hält ein Betrieb im Durchschnitt 983 Schweine, in den östlichen 4.656.
  • Jedes zweite Schwein zählt zur „Deutschen Landrasse“.
i+

Ab 2019 dürfen Ferkel aus Tierschutzgründen nicht mehr ohne Betäubung kastriert werden. Könnten landwirtschaftliche Betriebe dann ganz auf die Kastration verzichten und Jungeber mästen? Bisher ist das nicht üblich, weil Eberfleisch bei der Zubereitung oft streng riecht. Im Projekt „STRAT-E-GER“ haben Forscherinnen und Forscher herausgefunden, wie sich die Fleischqualität schon bei der Zucht verbessern lässt. Durch genetische Selektion sank der Anteil der Eber, deren Fleisch den typischen unangenehmen Geruch entwickelt, deutlich. Ein möglicher Schritt, um bei Ferkeln zukünftig auf die Kastration verzichten zu können.

„Innerhalb eines Jahres kam es auf dem überwiegenden Teil der SchwIP-Höfe seltener zu Schwanzbeißen.“

Dr. Sabine Dippel,
Institut für Tierschutz und Tierhaltung des FLI

Stehen die Tiere dann mit ihren Artgenossen im Stall, zeigt sich häufig ein verbreitetes Problem in der Schweinehaltung – das Schwanzbeißen: Fängt ein Tier an, folgen andere, bis sie mit Schwanzverletzungen blutig im Stall stehen; Stress und Unruhe steigen. Mit dem vom Friedrich-Loeffler-Institut (FLI) entwickelten Managementtool „Schwanzbeiß-Interventions-Programm“ (SchwIP) können landwirtschaftliche Betriebe ihr Risiko einschätzen und gezielt gegensteuern. Ein Fragebogen erfasst dafür im ersten Schritt mehr als 100 Faktoren: falsche Fütterung, Zugluft oder neu zusammengelegte Gruppen zum Beispiel. Am Ergebnis orientieren sich später die Handlungsempfehlungen. Zwar gibt es keine Standardlösung – oft hilft es allerdings, die von Natur aus neugierigen Schweine zu beschäftigen.

Mastschweine im Stall

Nach dreiwöchigem Training hören bereits über 70 Prozent der Sauen bei der Aufruffütterung auf ihren Namen.

Gegen Stress im Stall wirkt auch eine Entwicklung des Leibniz-Instituts für Nutztierbiologie (FBN). Am Futtertrog kommt es häufig zu Gedrängel und manchmal auch zu Verletzungen. Die sogenannte Aufruffütterung, die gerade zur Marktreife entwickelt wird, setzt hier an: Trächtige Sauen werden so konditioniert, dass sie auf ihren Namen hören und einzeln zur Fütterung gerufen werden können – dadurch kommt es seltener zu Zweikämpfen. Ein Film veranschaulicht eindrucksvoll den Gang zum Futterautomaten.

i+

Wie umweltverträglich ist die Schweinehaltung?

Das Thema hat hohe Relevanz: Elf Prozent der Treibhaus­gasemissionen in Deutschland stammen aus der Landwirtschaft.

Neben der Gesundheit und dem Wohlergehen der Tiere stand beim europäischen Projekt ProPig die Umweltbilanz im Mittelpunkt: Welche Haltungssysteme von Bioschweinen in der EU sind ressourcenschonend und verursachen wenig Emissionen? Dazu wurde die Stallhaltung mit der Freilandhaltung verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass es kaum entscheidend ist, ob die Tiere ganz oder teilweise im Freien leben oder im Stall mit Auslauf – die Umweltbelastung scheint eher eine Frage des Managements zu sein. Beim Ausstoß von Treibhausgasen beispielsweise sind die Unterschiede zwischen einzelnen Betrieben größer als zwischen den Haltungssystemen. Den größten Einfluss auf die Umweltbelastung hatten Art und Menge der Futtermittel.

Ackerbohnen im Feld

Alleskönner auf dem Acker


Für eine umweltverträgliche Tierhaltung spielt das Futter eine wichtige Rolle. Besonders nachhaltig füttert man mit Eiweißpflanzen aus heimischem Anbau. Sie nehmen Stickstoff aus der Luft auf und verbessern die Bodenqualität.

i+

Experten sprechen von Leguminosen, der Volksmund von Hülsenfrüchten. Gemeint sind meist die Körnerleguminosen Ackerbohne, Erbse, Lupine, Linse und Sojabohne, aber auch grüne Futterleguminosen wie Luzerne und Klee. Gefördert werden sie seit 2012 durch die Eiweißpflanzenstrategie des BMEL. Durch sie soll die heimische Anbaufläche vergrößert sowie das Wissen rund um Anbau-, Verarbeitungs- und Verwendungsmöglichkeiten weiterentwickelt werden. In den drei geförderten Demonstrationsnetzwerken Soja, Lupinen und Erbsen/Bohnen wird das Wissen gebündelt und der Transfer in die Praxis unterstützt.

i+

Die Forschungsprojekte befassen sich mit der Optimierung des Saatguts oder der Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Leguminosen. In einem Kooperationsprojekt der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft zusammen mit mehreren Saatzuchtbetrieben werden Sojabohnen gezüchtet, die früh reifen, kälteresistent sind und viel Eiweiß enthalten. So sollen sie sich gut für die hiesige Landwirtschaft eignen und später an Hühner und Schweine verfüttert werden.

Sojakeimling

Nachhaltig füttern – ob Schwein, ob Fisch

i+

In einem interdisziplinären Projekt des Thünen-Instituts, des FLI und des JKI untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Anbau von Mais und Bohnen in einem sogenannten Gemenge. Ihr Ziel ist ein energie- und eiweißreiches Mischfutter für Schweine und Milchvieh, wobei die Maispflanzen als Rankhilfe dienen. Maiskörner und Bohnen können anschließend zusammen geerntet, gehäckselt und zu Silage vergoren werden. Welchen Nährwert die Silage hat und wie hoch der Gehalt an Nährstoffen ist, wird später im Labor analysiert. In ersten Fütterungsversuchen wird an Hammeln getestet, wie gut verdaulich diese Silagen mit unterschiedlichen Bohnenanteilen sind.

Gefüttert wird aber nicht nur im Stall: Bis zu 50 Prozent Lupinenanteil kann Fischfutter in der Aquakultur enthalten. Dann verwerten selbst Raubfische wie Wolfsbarsche das Futter gut. Sie wuchsen genauso schnell wie die mit Fischmehl gefütterte Vergleichsgruppe. Die Wolfsbarsche haben in dem mehrmonatigen Versuch das Futter sehr gut verwertet und schmeckten den Verkostern am Ende genauso gut wie die Tiere der Kontrollgruppe. „Eine Fischfutterindustrie mit Lupinenmehl als Eiweißbasis kann die Agrobiodiversität auf europäischen Feldern erhöhen, die regionale Beschaffung von Rohstoffen fördern und eine nachhaltige Alternative zu Fischmehl bieten", sagt Projektleiter Dr. Matt Slater vom Alfred-Wegener-Institut.

Gut fürs Tier, gut für den Ackerboden: Hier wächst eiweißreiches Mischfutter aus Bohnen und Mais.
Modernes Holzhaus im Grünen

Dämmung im Dauertest


Die Idee, fossile Ressourcen durch nachwachsende zu ersetzen, treibt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in einer Vielzahl von Projekten an. Rund um die Energiewende wird zum Beispiel die nachhaltige und effiziente Nutzung von Biomasse erforscht – damit Strom, Wärme und Kraftstoffe „grün“ werden. Auch auf dem Bau oder in der Industrie gewinnen nachwachsende Rohstoffe an Bedeutung.

2015 wurden auf insgesamt 2,5 Millionen Hektar Fläche nachwachsende Rohstoffe angebaut.

Auf Platz eins der Biogaspflanzen steht unangefochten der Mais. Doch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen an Alternativen. In einem Gemeinschaftsprojekt des Julius Kühn-Instituts (JKI) und des Thünen-Instituts wird die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum) zurzeit angepflanzt. Die mehrjährige Staude mit ihren tiefen Wurzeln könnte zum Grundwasserschutz beitragen, indem sie das Risiko reduziert, dass Stickstoffdünger ausgewaschen wird und als Nitrat im Boden versickert. In der Biogasanlage wird daraus dann Strom oder Wärme.

i+

Eine nachhaltige Dämmung erhöht die Energieeffizienz, den Wohnkomfort und den Wert der Immobilie.

Auch beim Bauen sind Naturstoffe eine nachhaltige Alternative, wie ein 2016 beendetes, langjähriges Forschungsprojekt zeigt: Bereits 2004 wurden am Demonstrationszentrum Bau und Energie der Handwerkskammer Münster mehrere Gebäude mithilfe verschiedener Konstruktionstechniken errichtet. Gedämmt wurde vor allem mit nachwachsenden Rohstoffen wie Hanf, Flachs, Zellulose und Holzspänen.

Ein Lkw-Reifen enthält bis zu 25 Kilogramm Naturkautschuk.

„Vorurteile haben sich nicht bewahrheitet“

Nach elf Jahren zeigen die Messwerte und Laborproben: Die Wärmeleitfähigkeit der Dämmmaterialien blieb über die gesamte Messdauer nahezu konstant niedrig. Die eingesetzten Dämmstoffe sorgen dauerhaft für Wärmeschutz – im Sommer bleibt die Wärme draußen, im Winter drinnen. In Wänden und Decken hat sich kein Kondenswasser gebildet, auch Schimmel ist nicht zu sehen, selbst das Labor fand keinen signifikanten mikrobiellen Befall. „Keines der Vorurteile bezüglich der Verwendung von nachwachsenden Dämmstoffen hat sich während der Studie bewahrheitet“, sagt Thomas Grochtmann, Mitautor der Studie. „Es zeigten sich keine Einschränkungen hinsichtlich der Haltbarkeit oder der Wärmedämmeigenschaften der Naturdämmstoffe. Die untersuchten Wand- und Deckenkonstruktionen werden noch lange Zeit schadenfrei bleiben.“

Holzstämme, gestapelt

„Der Anbau in Mitteleuropa, also die Plantage am Reifenwerk, spart Transportwege, und wir können uns etwas von den Preisschwankungen am Weltmarkt entkoppeln.“

Dr. Carla Recker,
Leiterin des Löwenzahnprojekts beim Reifenhersteller Continental

Während die Marktchancen biobasierter Dämmstoffe noch verbessert werden können, steigt in der gummiverarbeitenden Industrie, vor allem in der Reifenfabrikation, der Bedarf an nachwachsenden Rohstoffen weiter. Die wichtigste Quelle für Naturkautschuk ist bis heute der Kautschukbaum (Hevea brasiliensis), der nur rund um den Äquator gedeiht. Soll auch künftig die Nachfrage gedeckt werden, wären Regenwaldflächen potenziell gefährdet. Der Russische Löwenzahn (Taraxacum koksaghyz) könnte eine nachhaltige Alternative sein: Die relativ anspruchslose Pflanze kann unter vielfältigen Bedingungen angebaut werden und liefert deutlich schneller Ertrag als der Kautschukbaum. Erste Versuche haben gezeigt, dass Züchtung, Anbau und Verwertung des Russischen Löwenzahns für Kautschuk und Latex grundsätzlich möglich sind – jetzt folgt der nächste Schritt in Richtung Praxisreife. Insbesondere der Kautschukertrag soll mit Hilfe der Züchtung verbessert werden.

Flachs ist einer der natürlichen Dämmstoffe, der im Langzeitversuch der Handwerkskammer Münster getestet wurde.
Frisch geschlüpftes Hühnerküken

Hahn oder Henne


Spiegelei oder Hähnchenbrust? Was in der Kantine eine Spontanentscheidung ist, muss in der Zucht langfristig überlegt sein. Denn Legehennen und Masthähnchen stammen aus unterschiedlichen Zuchtlinien: Während die einen knapp 300 Eier im Jahr legen sollen, müssen die anderen möglichst schnell Gewicht zunehmen. Doch auch die Legehennen haben Brüder, die naturgemäß keine Eier legen. Millionen Küken werden daher jährlich getötet. Verschiedene Forschungsansätze wollen das in Zukunft verhindern.

 

nach oben »