Die Zukunft der Landwirtschaft ist digital: Die Hochschule Osnabrück beteiligt sich am Forschungsprojekt DAKIS Dienstag, 28. Mai 2019

Eine Drohne überfliegt die Versuchsflächen des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung ZALF. (Foto: Jarno Müller / ZALF)

Wie soll in Zeiten des Klimawandels und der wachsenden Weltbevölkerung die Landwirtschaft der Zukunft aussehen? Wie kann auf immer weniger fruchtbarem Boden immer mehr geerntet werden? Und kann die Agrarwirtschaft mit weniger Chemie, Wasser und Energie auskommen, um noch effizienter und nachhaltiger zu werden? – Diese Fragen stehen im Fokus des neuen Forschungsprojekts „Agrarsystem der Zukunft: DAKIS ‒ Digitales Wissens- und Informationssystem für die Landwirtschaft“, an dem die Hochschule Osnabrück zusammen mit neun weiteren Forschungseinrichtungen beteiligt ist. Koordiniert wird das Vorhaben vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. Für fünf Jahre stellt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 7,4 Millionen Euro bereit. Das Teilprojekt der Hochschule Osnabrück, geleitet von Prof. Dr. Karsten Morisse, wird mit rund 320.000 Euro gefördert.

Für den Osnabrücker Professor für Medieninformatik und das gesamte Forschungsteam steht eines schon heute außer Frage: Die Zukunft der Landwirtschaft ist digital. Deshalb arbeiten Fachleute aus der Agrartechnik, Informatik, Elektrotechnik und Biowirtschaft gemeinsam an einem digitalen Informations- und Entscheidungssystem für die Praxis. Es soll Anbausysteme mithilfe von Robotik, Sensorik und Computermodellen effizienter und gleichzeitig nachhaltiger machen.

Wie genau das geht? „Wir wollen ein weltweit neuartiges Informations- und Managementsystem für kleine landwirtschaftliche Anbauflächen entwickeln, das sich an die jeweilige Landschaft anpassen lässt“, erklärt Prof. Morisse das Projektziel. Das Besondere: Ein solches System würde die Produktionsoptimierung mit dem Umweltschutz verbinden. Ermöglicht werde diese Innovation erst dank der Digitalisierung – denn das geplante „Entscheidungsunterstützungssystem“ kombiniere Echtzeitdaten mit Simulation, gesellschaftlichen Bedarfen und betriebsökonomischen Faktoren, so der Forscher der Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik.

Zwei Landwirtschaftstypen – zwei Testregionen
In zwei landwirtschaftlich sehr unterschiedlichen Testregionen, im Bayerischen Passau und in der Uckermark in Brandenburg, soll die Anwendung entwickelt und erprobt werden. Zunächst wird ein Status quo der beiden Regionen ermittelt: Erfasst werden die aktuellen Leistungen der Landwirtschaft; Tier- und Pflanzenarten und deren Lebensbedingungen sowie Umweltbildungs- und touristische Aspekte. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Frage „Welche Auswirkungen haben Anbaumaßnahmen auf die Artenvielfalt und die Leistungen, die von der Landschaft zum Wohle des Menschen bereitgestellt werden?“ In einem nächsten Schritt kommt die regionale Nachfrage nach diesen Ökosystemleistungen in der Gesellschaft auf den Prüfstand. Aus ihren Erkenntnissen leiten die Forschenden dann ab, wie ein zentrales Management- und Informationssystem diese Nachfrage in konkrete Landnutzungsstrategien und Handlungsempfehlungen für die Landwirtschaft überführen kann.

Sensoren und Roboter im Einsatz
Parallel wird in beiden Testregionen ein drahtloses Sensornetzwerk aufgebaut, das wichtige Landschaftsparameter erfasst – etwa Bodenbeschaffenheit, Pflanzenbestand und meteorologische Daten. Bestehen soll das Netzwerk aus statischen Sensoren und teils autonom agierenden Robotern. Veränderungen in der Landschaft können so beobachtet und in das Entscheidungssystem eingespeist werden.

Computermodelle berechnen den idealen landwirtschaftlichen Betrieb
Mithilfe dieser Daten berechnen Computermodelle den auf die Region angepassten „idealen landwirtschaftlichen Betrieb“. Dieses Ideal berücksichtigt auch die gesellschaftlichen Anforderungen an die Landwirtschaft, um das Spannungsverhältnis zwischen Produktionsmaximierung, Ökosystemleistungen und technischer Umsetzbarkeit auszubalancieren. Die Modelle berücksichtigen auch betriebsökonomische Faktoren: Schließlich soll das neue DAKIS-System auch die Planung von langfristigen Investitionen unterstützen – beispielsweise Anschaffung von Landmaschinen. Gleichzeitig werden die Anbausysteme auf Wirtschaftlichkeit untersucht. Der Einsatz von Ressourcen, wie Wasser, Dünger und Pestiziden, wird dabei auf ein Minimum reduziert. Gleichzeitig soll das System kleinflächige Bewirtschaftung ermöglichen. Das Motto lautet: „Weg von immer größeren Feldern mit Monokulturen und tonnenschweren Landmaschinen hin zu kleineren und vielfältigen Feldeinheiten.“ Dank der betriebsübergreifenden Vernetzung eröffnet DAKIS hier neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Arbeitsteilung. Am Ende soll das System sowohl landwirtschaftliche Erträge als auch Ökosystemleistungen in Echtzeit simulieren können.

Beitrag der Hochschule Osnabrück: Vom Ideal in die Realität
An dieser Stelle kommt der Einsatz für Prof. Morisse und sein Team: „In unserem Teilprojekt werden wir alle Datenströme auf einer intuitiven Benutzeroberfläche zusammenführen, zu Handlungsempfehlungen verdichten und für die Praxisanwendung visualisieren“, so der Forscher. Die Ergebnisse der Landschaftsbeobachtung und der Simulationen werden in der DAKIS-Schnittstelle mit rechtlichen, politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen gekoppelt. Auch agrarwissenschaftliches Wissen wird als Baustein im DAKIS hinterlegt. Danach wird das System in den beiden Testregionen mit Blick auf zwei typische Nutzungsarten, Grün- und Ackerland, getestet und weiterentwickelt.

 

Von: Lidia Wübbelmann

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