Agrartechnik: Entwicklungstrends
Die Entwicklungstrends in der landwirtschaftlichen Technik werden durch marktwirtschaftliche und ökologische Anforderungen sowie gesetzliche Vorschriften bestimmt. Außer den Gesetzen, Verordnungen und Auflagen zur Umweltschonung spielen die Agrarpolitik der Europäischen Union und die Entwicklungen in den Nachbarregionen des Ostens eine große Rolle. Viele landwirtschaftliche Betriebe sind gezwungen, die landwirtschaftlichen Flächen alternativer Nutzung zuzuführen, indem andere Kulturpflanzen, etwa nachwachsende Rohstoffe, angebaut werden.
Die Umweltverträglichkeit der Agrartechnik wird im Hinblick auf eine nachhaltige Freilandbewirtschaftung an Bedeutung gewinnen.
In den Industrieländern ist die Flächenproduktivität in der Vergangenheit enorm gestiegen, wobei noch immer Potenzial für weitere Steigerungen vorhanden ist. Ertragssteigerungen führen aber zu wachsenden Überschüssen und zu sinkenden Preisen für Agrarprodukte, damit auch zu sinkenden Einkommen der Betriebe. Um das Einkommen der Landwirte zu halten, müssen die Produktionskosten gesenkt und auch die Gesamterträge reduziert werden. Der Rationalisierungsdruck nimmt zu.Die Folgen sind der Trend zu immer größeren Betrieben, zum Verzicht der Bewirtschaftung schlechterer Böden und zu alternativer Landbewirtschaftung. Die technischen Entwicklungen werden eine Erhöhung der Arbeitsproduktivität und die weitere Einsparung von Arbeitskräften zur Folge haben. In der Zukunft werden sich die Arbeitsbedingungen der Agrarwirte durch den Einsatz von Technik und Informationstechnik weiter verbessern.
Umweltrelevante Innovationen für die Freilandbewirtschaftung sind auf den Gebieten der Bodenbeeinträchtigung, des Einsatzes von Ressourcen, des Pflanzenschutzes und der Düngung erforderlich. Zur Bodenschonung bietet sich zum einen die konservierende Bodenbearbeitung an, zum anderen sollte es möglich sein, die Belastung des Bodens durch die Konstruktion leichterer, doch leistungsfähiger Maschinen zu reduzieren; ein Beispiel wären Fortentwicklungen bei den Fahrwerken.
Auch der Einsatz von Breitbeet-Anbausystemen bei Intensivkulturen, beispielsweise im Feldgemüsebau, dient der Bodenschonung. Hierbei wird lediglich die Fahrbahn belastet, die Kulturfläche selbst bleibt unbelastet. Dieses System wird in verschiedenen Ländern bereits eingesetzt.
Der Einsatz von Informationstechnik wird weiter an Bedeutung gewinnen, mit dem Ziel, landwirtschaftliche Produktionsprozesse zu kontrollieren, die Produktionsmittelpreise zu senken und die Umweltverträglichkeit zu erhöhen.
Der Einsatz der Informationstechnik in Landwirtschaft und Gartenbau hat bereits verschiedene Entwicklungsstufen durchlaufen oder wird sie in Zukunft durchmachen:
In einem ersten Schritt bedient sich der Mensch der Technik für die Durchführung von Arbeitsfunktionen in der Pflanzen- und Tierproduktion, wobei einzelne Maschinenfunktionen elektromechanisch oder elektrohydraulisch geregelt werden. Beispiele hierfür sind die elektrohydraulische Regelung im Traktor oder die Kornverlustmessung im Mähdrescher.
In einem weiteren Schritt kommen rechnergestützte Produktionsverfahren zum Einsatz. Die Informationstechnik dient der Optimierung von mechanisierten Arbeitsfunktionen. Informationen von Mensch, Umwelt, Maschine und Pflanze oder Tier werden gesammelt, zu geeigneten Signalen verarbeitet und für die Steuerung und Regelung der Maschine und der Prozesse weitergeleitet. Man kann hier Insellösungen zur Prozesssteuerung in Maschinensystemen und gesamtbetrieblich vernetzte Informationssysteme unterscheiden. Zu den Insellösungen gehören Bordcomputer auf Traktoren, beispielsweise für die Regelung der Ausbringmenge von Feldspritzen in Abhängigkeit von der Arbeitsbreite, der Fahrgeschwindigkeit und dem vor dem Traktor gemessenen Unkrautbesatz. Bei vernetzten Informationssystemen werden Traktor und Gerät sowie weitere Informationen aus dem Betrieb in ein betriebliches Informationssystem einbezogen. Hierzu gehört die teilflächenspezifische Bearbeitung bei Düngung, Pflanzenschutz und Unkrautregulierung.
Automatisierte Produktionsverfahren, wie sie kennzeichnend für eine noch weiter gehende Einbeziehung der Informationstechnik sind, erfordern keine aktive Mitwirkung des Menschen mehr, ihm kommt nur noch eine Kontrollfunktion zu. Beispiele sind der Melkautomat für Milchkühe und Systeme zur Einzelpflanzenerkennung, die beim Pflanzen, Pflanzenschutz und bei der selektiven Ernte von Gemüse, Obst und Baumschulgehölzen zum Einsatz kommen. Elektronische Bilderkennung und Bildanalyse werden als Sensoren und Handhabungsgeräte (Roboter) als Aktoren eingesetzt. Solche Aktoren müssen zum Einsatz an Pflanzen und Tieren in der Lage sein, auch diffizile, sensible Arbeiten auszuführen.
Die Bodenart und die Bodenqualität können vor allem auf größeren Feldeinheiten sehr unterschiedlich sein und mehrfach auf jedem Schlag wechseln.
Auch der Befall mit Unkraut und Pflanzenkrankheiten ist nicht gleichmäßig über das Feld verteilt. Diese Unterschiede werden in der Praxis bisher nicht ausreichend berücksichtigt, sondern die Pflanzenbestände einheitlich mit Dünger und Pflanzenschutzmittel behandelt. Dadurch erhalten Teilflächen zu viel Dünger und Pflanzenschutzmittel; das ist ökonomisch und ökologisch unvorteilhaft. Notwendig sind eine bedarfsgerechte Düngung und ein chemischer Pflanzenschutz erst nach Überschreiten bestimmter Schadschwellen des Befalls. Es müssen also der Zustand von Boden und Pflanzenbestand festgestellt, die entsprechenden Teilflächen geortet und die Felder dann teilflächenspezifisch bearbeitet werden. Hierzu gibt es Techniken zur Feldkartierung, zur Erfassung von Bestands- und Ertragsunterschieden und zur satellitengestützten Ortung der Maschinenposition auf dem Feld.
Bei der Ernte von Getreide beispielsweise können der Kornertrag und der Strohdurchsatz im Mähdrescher elektronisch erfasst und gleichzeitig die Position durch Satellitenortung gemessen werden. Das Satellitenortungssystem GPS (Global Postioning System) steht heute für den zivilen Gebrauch zur Verfügung, arbeitet hier aber nur mit einer Genauigkeit von etwa 100 Metern. Die Genauigkeit lässt sich allerdings mithilfe von Referenzsignalen von ortsfesten Stationen auf einen Meter steigern, was ausreicht, um positionsabhängige Ertragskarten zu erstellen. Auf ähnliche Weise kann die Erfassung von Unkrautbefall erfolgen. Die Bodenart wird dabei einmal ortsabhängig kartiert und in Bodenkarten eingetragen. Durch Bodenprobenentnahme und Untersuchung auf Restnährstoffgehalte können weitere Karten über den Bodenzustand erstellt werden. Da der Abbau von Nährstoffen im Boden und der Krankheitsbefall witterungsabhängig sind, müssen die Wetterdaten mit in das Gesamtmanagementsystem eingehen. Dazu kommen noch Expertenwissen, Erfahrungen des Landwirts und Prognosemodelle. Aus allen Informationen erstellt man Applikationskarten für Dünge- und Pflanzenschutzmittel, die von Düngerstreuern und Pflanzenschutzspritzen mit entsprechenden Ortungssystemen gelesen werden. Auf diese Weise können standortspezifische Düngung und Pflanzenschutz verwirklicht werden.
Prof. em. Dr.-Ing. Christian von Zabeltitz
Grundlegende Informationen finden Sie unter:
Agrartechnik: Technische Verfahren und Maschinen
Literatur:
Alsing, Ingrid: Lexikon Landwirtschaft. Pflanzliche Erzeugung, tierische Erzeugung, Landtechnik, Betriebslehre, landwirtschaftliches Recht. München u. a. 31995.
Im Märzen der Bauer. Landwirtschaft im Wandel, herausgegeben von Rolf Wiese. Hamburg 1993.
Innovationen für Technik und Bauwesen für eine wettbewerbsfähige und nachhaltige Landwirtschaft, herausgegeben vom Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft. Münster 1998.
Landtechnik im Umbruch. Berlin 1993.
Lehrbuch der Agrartechnik, auf 5 Bände berechnet. Hamburg u. a. 1984 ff.
Schillingmann, Dieter: Untersuchungen zum robotergestützten Melken. Düsseldorf 1992.
Storck, Harmen: Der Gartenbau in der Bundesrepublik Deutschland. Leistungen, Strukturen, Entwicklungen. Bonn 1997.
Worstorff, Hermann: Melktechnik. Der aktuelle Stand über Melken, Milch und Melkmaschinen. Münster 41996.
Zilahi-Szabó, Miklós Géza: Agrarinformatik. Systemorientierte Einführung in die Grundlagen der Agrarinformatik. München u. a. 1989.