Präzisionslandwirtschaft ist eine Art der Bewirtschaftung, die ein Feld als viele kleine Teilflächen behandelt statt als einen einheitlichen Block. Sie misst, wie sich Boden, Wasser, Pflanzenwachstum und Ertrag von einem Teil des Feldes zum anderen verändern, und passt dann Saatgut, Dünger, Wasser und Pflanzenschutz an jeden Teil an. Das Ziel ist leicht formuliert: jedes Betriebsmittel dorthin bringen, wo es etwas nützt, und zwar in der Menge, die diese Stelle tatsächlich braucht.

Möglich wird das heute durch eine Reihe von Technologien, die Landwirte seit den 1990er-Jahren Stück für Stück eingeführt haben: satellitengestützte Positionsbestimmung, Ertragsmesssysteme, Luftbilder, Sensoren im Feld und die Software, die die Messwerte zusammenführt. Manches davon ist teuer und in große Maschinen eingebaut. Manches kostet weniger als ein Satz Traktorreifen. Welche Bausteine sich lohnen, hängt vor allem davon ab, wie stark Ihre Felder variieren, und genau das hilft Ihnen der Rest dieses Artikels einzuschätzen.

Kurz erklärt

  • Präzisionslandwirtschaft steuert die Unterschiede innerhalb eines Feldes: messen, kartieren und dann die Betriebsmittel entsprechend anpassen.
  • Die Kerntechnik besteht aus satellitengestützter Positionsbestimmung, Sensorik (Ertragsmesssysteme, Bilddaten, Boden- und Wettersensoren) und Steuerung variabler Ausbringmengen an den Maschinen.
  • Kleinere Betriebe können mit günstigen Werkzeugen beginnen, etwa kostenlosen Satellitenbildern, zonenweiser Bodenprobenahme und Funksensoren im Feld.
  • Software macht aus den Messwerten Entscheidungen, und es gibt sie in drei Arten: Betriebsdokumentation, Werkzeuge für Applikationskarten und Bilddaten sowie Echtzeitüberwachung.

Welche Technik wird in der Präzisionslandwirtschaft eingesetzt?

Es hilft, in drei Ebenen zu denken: wissen, wo man ist, wissen, was dort ist, und an verschiedenen Stellen unterschiedlich handeln.

Zuerst kommt die Positionierung. Ein GNSS-Empfänger (globales Navigationssatellitensystem, die Familie, zu der GPS und Galileo gehören) auf dem Traktor zeichnet auf, wo jede Überfahrt stattgefunden hat. Für sich allein ist ein Empfänger auf einige Meter genau, was nicht reicht, um zwischen Pflanzenreihen zu fahren. Eine RTK-Korrektur (Echtzeitkinematik) von einer Basisstation auf dem Hof oder aus einem Korrekturdienst bringt das auf etwa ein bis zwei Zentimeter. Diese Genauigkeit nutzt die automatische Lenkung, um gerade, parallele Spuren ohne Lücken oder Überlappungen zu fahren. Laut dem Economic Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) nutzten 70 Prozent der großen Ackerbaubetriebe in den USA im Jahr 2023 automatische Lenksysteme, gegenüber einstelligen Werten Anfang der 2000er-Jahre.

Die zweite Ebene ist die Sensorik. Ein Ertragsmesssystem auf dem Mähdrescher misst jede Sekunde den Kornfluss und verknüpft jeden Messwert mit einer Position, sodass Sie nach der Ernte eine Ertragskarte erhalten, die zeigt, welche Teile des Feldes hohe Erträge gebracht haben und welche nicht. Satelliten- und Drohnenbilder liefern zusätzlich einen Blick während der Saison. Der verbreitetste Index, der NDVI (normierter differenzierter Vegetationsindex), vergleicht das nahinfrarote und das rote Licht, das ein Bestand reflektiert. Dichte, gesunde Blätter reflektieren viel Nahinfrarot und absorbieren Rot, daher fallen lückige oder gestresste Stellen auf der Karte auf, oft bevor sie vom Feldrand aus offensichtlich sind. Raster- oder Zonenbeprobung des Bodens, die Kartierung der Bodenleitfähigkeit und Sensoren im Feld für Feuchte, Temperatur und Niederschlag zeigen ergänzend, was unter und um die Pflanzen herum geschieht.

Die dritte Ebene ist das Handeln. Mit Technik zur variablen Ausbringung (VRT) kann eine Sämaschine, ein Düngerstreuer oder eine Feldspritze die Ausbringmenge während der Fahrt ändern und folgt dabei einer Applikationskarte, die aus den ersten beiden Ebenen erstellt wurde. Die Teilbreitenschaltung schaltet einzelne Teilbreiten des Spritzgestänges oder einzelne Säreihen über bereits bearbeiteten Flächen ab, etwa am Vorgewende und in den Keilen an ungünstig geschnittenen Feldecken.

Wie die Ebenen zusammenwirken, zeigt ein 40 Hektar großer Weizenschlag. Die folgenden Zahlen sind ein Beispiel, keine Empfehlung. Fünf Jahre Ertragskarten zeigen eine sandige Kuppe von 10 Hektar, die stets schwache Erträge bringt, und einen tiefer gelegenen, schwereren Streifen von 8 Hektar mit den besten Erträgen. Ein Pflanzenbauberater schlägt weniger Stickstoff auf der Kuppe vor, wo der Bestand ihn nicht verwerten kann, und etwas mehr auf dem starken Boden.

Zone Fläche Einheitliche Menge Variable Menge
Sandige Kuppe 10 ha 160 kg N/ha (1.600 kg) 120 kg N/ha (1.200 kg)
Hauptfläche 22 ha 160 kg N/ha (3.520 kg) 160 kg N/ha (3.520 kg)
Schwerer, tief gelegener Boden 8 ha 160 kg N/ha (1.280 kg) 180 kg N/ha (1.440 kg)
Gesamt 40 ha 6.400 kg 6.160 kg

Die Gesamteinsparung beträgt hier nur 240 kg, etwa 4 Prozent. Die größere Veränderung ist, wo der Stickstoff landet: 400 kg weniger auf Boden, auf dem er verloren gegangen wäre, und 160 kg mehr dort, wo der Bestand ihn in Korn umsetzen kann.

Werkzeuge der Präzisionslandwirtschaft für kleine Betriebe

Das übliche Bild von Präzisionslandwirtschaft ist ein großer Mähdrescher mit Bildschirm in der Kabine. Viele der nützlichen Werkzeuge sind kleiner und günstiger, und manche kosten gar nichts. Die Tabelle unten listet gängige Einstiegsmöglichkeiten, grob nach Kosten geordnet.

Werkzeug Was es Ihnen zeigt Aufwand für den Einstieg
Kostenlose Satellitenbilder (zum Beispiel Sentinel-2 der EU) Wüchsigkeit des Bestands auf jedem Feld, alle paar Tage bei klarem Himmel Gering: ein kostenloser Bildbetrachter oder eine App
GPS-App zur Feldbegehung auf dem Smartphone Genaue Positionen von Unkraut, Schädlingen, nassen Stellen und Schäden Gering
Zonenweise Bodenprobenahme Unterschiede bei Nährstoffen und pH-Wert zwischen Teilen eines Feldes Mittel: Laborkosten pro Probe
Funksensoren für Boden und Wetter Feuchte, Bodentemperatur und Niederschlag, kontinuierlich gemessen Mittel: Sensoren plus ein Gateway
Nachrüstsatz für Parallelfahrsystem oder automatische Lenkung Gerade Spuren, weniger Überlappung, weniger Ermüdung des Fahrers Höher, mit RTK noch höher

Sentinel-2-Bilder haben in ihren sichtbaren und nahinfraroten Bändern eine Auflösung von 10 Metern, jedes Pixel deckt also 100 Quadratmeter ab. Für ein Gemüsebeet ist das grob, um eine schwache Stelle in einem Getreidefeld zu erkennen, reicht es aber aus.

Funksensoren im Feld sind in den letzten Jahren deutlich praxistauglicher geworden, dank stromsparender Funknetze wie LoRaWAN und mioty. Ein Sensor sendet etwa alle 15 Minuten ein paar Bytes, läuft jahrelang mit einer Batterie und erreicht ein Gateway in mehreren Kilometern Entfernung. Ein Gateway auf dem Hof kann oft die umliegenden Felder abdecken, sodass Sie weder Kabel verlegen noch für jeden Sensor einen Datentarif bezahlen. Ein Feld, zu dem man früher zur Kontrolle hinausfahren musste, kann seine Bodenfeuchte an Ihr Smartphone melden.

Auch die Reihenfolge der Schritte zählt. Ein gängiger Weg ist, mit Bilddaten und Ertragskarten zu beginnen, um die Zonen zu finden, sie mit Bodenproben zu bestätigen, dann Sensoren in die Zonen zu setzen, die sich anders verhalten, und erst dann in Technik zur variablen Ausbringung zu investieren, wenn feststeht, dass die Unterschiede groß genug sind, um das zu rechtfertigen.

Was leistet Software für die Präzisionslandwirtschaft?

Software für die Präzisionslandwirtschaft lässt sich in drei Gruppen einteilen, und viele Betriebe nutzen am Ende aus jeder eine.

Farmmanagement-Informationssysteme (FMIS) führen die Aufzeichnungen: Felder und ihre Grenzen, Kulturen, Arbeitsgänge, ausgebrachte Betriebsmittel und die Dokumentation, die Förderprogramme und Abnehmer verlangen. Werkzeuge für Applikationskarten und Bilddaten machen aus Ertragskarten, Bodenproben und Satellitendaten Karten für die variable Ausbringung. Diese Karten gelangen auf das Terminal des Traktors, oft als Auftragsdaten im ISOBUS-Format (ISO 11783), dem Standard, über den Traktoren, Anbaugeräte und Terminals verschiedener Hersteller Daten austauschen.

Die dritte Gruppe ist die Echtzeitüberwachung. Sie sammelt Messwerte von Sensoren und Maschinen, sobald sie eintreffen, und benachrichtigt jemanden, wenn ein Wert Aufmerksamkeit braucht, ob nun der Boden in einer Zone austrocknet, sich in einer tief gelegenen Ecke Frost bildet oder der Füllstand eines Kraftstofftanks über Nacht sinkt. Diesen Teil übernimmt Kilo für landwirtschaftliche Betriebe: LoRaWAN-Sensoren verschiedener Hersteller melden an einen zentralen Ort, die Messwerte erscheinen auf Dashboards, die Sie pro Feld anordnen können, und eine Regel kann einen Alarm auslösen, der von der diensthabenden Person an die Betriebsleitung eskaliert, wenn niemand ihn als gelöst markiert. Derselbe Aufbau reicht über die Felder hinaus bis zu Kraftstofftanks und Getreidesilos, und so wächst die IoT-Überwachung in der Landwirtschaft auf einem Betrieb meist.

Die drei Gruppen überschneiden sich weniger, als Herstellerbroschüren vermuten lassen. Dokumentationssoftware blickt auf das zurück, was getan wurde, Applikationskarten-Werkzeuge planen die nächste Überfahrt, und die Überwachung meldet, was heute auf dem Feld passiert. Prüfen Sie daher beim Vergleich von Produkten, für welche dieser Aufgaben jedes einzelne tatsächlich ausgelegt ist.

Wie hilft Präzisionslandwirtschaft der Lebensmittelindustrie?

Die Verbindung zwischen Präzisionslandwirtschaft und Lebensmittelindustrie läuft über drei Dinge, die Abnehmern wichtig sind: gleichmäßige Lieferungen, Aufzeichnungen, denen sie vertrauen können, und ein kleinerer ökologischer Fußabdruck.

Gleichmäßigkeit entsteht, wenn man die schwachen Teile eines Feldes gezielt bewirtschaftet, statt sie im Durchschnitt untergehen zu lassen. Ein Verarbeiter, der Weizen für ein bestimmtes Mehl kauft oder Kartoffeln einer bestimmten Größe für Pommes frites, will weniger Schwankungen bei Protein, Größe und Trockenmasse. Zonenmanagement beseitigt das Wetterrisiko nicht, verringert aber die Spanne zwischen den besten und den schlechtesten Teilen eines Feldes.

Aufzeichnungen fallen fast nebenbei an, sobald Maschinen Positionen und Ausbringmengen protokollieren. Wenn jede Maßnahme mit einem Feld, einem Datum und einer Menge verknüpft ist, kann ein Betrieb die Fragen eines Abnehmers dazu beantworten, was auf eine Kultur ausgebracht wurde, ohne es aus dem Gedächtnis und aus Belegen zu rekonstruieren.

Die Frage nach dem Fußabdruck wird lauter. Nach dem GHG Protocol zählen die Emissionen aus dem Anbau der Rohstoffe eines Unternehmens zu seinen Scope-3-Emissionen, also den indirekten Emissionen in seiner Wertschöpfungskette. Für die meisten Lebensmittelunternehmen macht die Landwirtschaft einen großen Teil dieser Summe aus, deshalb fragen sie ihre Lieferanten inzwischen nach Düngereinsatz und Anbaupraktiken. Stickstoff, der im Boden bleibt und die Pflanzen ernährt, wird weder zu Lachgas, noch wird er in Gewässer abgeschwemmt. Auch Wasser spielt eine Rolle: Laut AQUASTAT der FAO entfielen 2022 rund 72 Prozent der weltweiten Süßwasserentnahmen auf die Landwirtschaft, der größte Teil davon auf die Bewässerung. Nach gemessener Bodenfeuchte zu bewässern statt nach dem Kalender ist einer der direktesten Wege, auf denen Präzisionslandwirtschaft diese Zahl beeinflusst.

Nichts davon garantiert einen höheren Preis für eine präzise bewirtschaftete Ernte, aber Abnehmer verlangen zunehmend die Daten, die ein Betrieb ohnehin für seine eigenen Entscheidungen erhebt.

Häufige Fragen zur Präzisionslandwirtschaft

Wann begann die Präzisionslandwirtschaft?

Die Ideen reichen Jahrzehnte zurück, doch in der Praxis nahm die Präzisionslandwirtschaft in den 1990er-Jahren Fahrt auf, als kommerzielle Ertragsmesssysteme und GPS-Empfänger es möglich machten, den Ertrag innerhalb eines Feldes zu kartieren. Variable Ausbringung und automatische Lenkung folgten, als die Positionierung genauer und die Empfänger günstiger wurden. Die Verbreitung wuchs anfangs langsam und ist seit den 2000er-Jahren steil gestiegen.

Lohnt sich Präzisionslandwirtschaft für einen kleinen Betrieb?

Das kann sich lohnen, aber die Amortisation hängt davon ab, wie stark Ihre Felder variieren und wie viel Sie für Betriebsmittel ausgeben. Umfragedaten des USDA zeigen, dass die Verbreitung mit der Betriebsgröße stark zunimmt, vor allem weil sich die Kosten teurer Technik auf mehr Hektar verteilen. Günstige Werkzeuge wie Bilddaten, zonenweise Bodenprobenahme und ein paar Sensoren umgehen dieses Problem.

Was ist der Unterschied zwischen Präzisionslandwirtschaft und Smart Farming?

Präzisionslandwirtschaft befasst sich gezielt damit, Unterschiede innerhalb von Feldern und Herden durch Messung und gezielten Betriebsmitteleinsatz zu steuern. Smart Farming ist ein weiter gefasster Begriff für vernetzte Technik im gesamten Betrieb, einschließlich Lagerung, Gebäuden, Maschinen und Logistik. Die meisten Verfahren der Präzisionslandwirtschaft zählen zum Smart Farming, aber nicht umgekehrt.

Braucht Präzisionslandwirtschaft Internet auf dem Feld?

Nicht unbedingt. RTK-Korrekturen können per Funk von Ihrer eigenen Basisstation kommen, und Terminals speichern Applikationskarten lokal. Stromsparende Sensornetze senden ihre Messwerte an ein Gateway auf dem Hof, das für Cloud-Software eine Internetverbindung braucht, sodass nur dieser eine Punkt Netzabdeckung benötigt.

Um das auf einem Feld auszuprobieren, wählen Sie das Feld, das laut Ihren Ertragskarten am ungleichmäßigsten ist, und setzen Sie zwei Bodenfeuchtesensoren in seine schwächste Zone und zwei in seine stärkste, dazu einen Regenmesser in der Nähe. Diese fünf Geräte passen in den kostenlosen Tarif von Kilo, mit einem Dashboard, das die beiden Zonen vergleicht, und einem Alarm, wenn die schwache Zone unter einen von Ihnen gewählten Wert austrocknet. Der kostenlose Tarif speichert die Messwerte des letzten Tages, was für den Alarm ausreicht. Um über eine Trockenperiode hinweg zu sehen, ob die schwache Zone schneller austrocknet als die starke und um wie viel, brauchen Sie den Starter-Tarif für 25 € im Monat, der die Messwerte einer Woche speichert. Kilo Electronics führt Bodenfeuchtesensoren für einen solchen Aufbau, wobei Hardware jedes kompatiblen Anbieters funktioniert.