In Dänemark macht die Landwirtschaft fast 2/3 des Landes aus, und oft wird nur eine einzelne Sorte auf großen Flächen angebaut. Dies schadet der Biodiversität, aber landwirtschaftliche Roboter können helfen, der Monokultur ein Ende zu setzen. Ein neues Projekt der Technischen Universität Dänemarks (DTU) soll den Weg für diese Zukunft ebnen.
Lazaros Nalpantidis, Professor an der DTU Electro, stellt sich vor, wie eine Flotte kleiner Roboter selbstständig Felder pflegt. Jede Maschine hat ihre eigene Aufgabe – sie säen, entfernen Unkraut, prüfen auf Schädlinge, wässern, spritzen Pestizide und ernten. Und die Felder sehen anders aus. Statt endloser Reihen von Weizen, Gerste und Mais gibt es viele verschiedene Kulturen – und die Umgebung summt vor Leben.
Um die Biodiversität zu verbessern, müssen wir unsere Landwirtschaft ändern. In Dänemark nehmen landwirtschaftliche Flächen über 60% des Landes ein, und der Großteil der Felder ist Monokultur. Das schafft schlechte Bedingungen für die Biodiversität. Aber was, wenn Roboter das ändern könnten?
„Wir haben die Umwelt unseren landwirtschaftlichen Maschinen angepasst. Aber mit Robotertechnologie können wir die Maschinen an die Umwelt anpassen“, sagt Nalpantidis.
Er leitet das Projekt SAVA (Safe Autonomous Vehicles for Agriculture), das sichere landwirtschaftliche Roboter entwickeln soll, die autonom in viel kleineren Bereichen als große Landmaschinen arbeiten können. Das könnte fruchtbaren Boden für einen Paradigmenwechsel in der Landwirtschaft schaffen und das Ende der Monokultur einläuten, während Effizienz und Ertrag erhalten bleiben.
Vor der Industrialisierung war es üblich, dass Bauern mehrere verschiedene Kulturen auf demselben Feld anbauten. Mit dem Aufkommen von Maschinen wurde es jedoch üblicher, dieselbe Kulturpflanze auf großen Flächen anzubauen, da dies das Pflügen, Düngen und Ernten mit großen Maschinen erleichterte.
„Früher war es notwendig, einen vielseitigen Hof mit Kulturvielfalt zu haben, um lokale Bedürfnisse zu decken, aber nach dem Zweiten Weltkrieg begann die Spezialisierung der Landwirtschaft. Das machte Skaleneffekte und Monokultur möglich“, sagt Ane Kirstine Aare, Assistenzprofessorin an der Abteilung für Menschen und Technologie an der RUC und hat Forschung zu nachhaltigeren Landwirtschaftspraktiken wie Mischkulturen durchgeführt, bei denen mehrere Kulturen auf demselben Feld angebaut werden.
Die Landwirtschaft wurde effizienter, aber Monokultur ist schlecht für die Biodiversität. In der Natur gibt es viele verschiedene Pflanzen, die zu unterschiedlichen Zeiten des Jahres blühen, und eine vielfältige Deckung von Bäumen, Sträuchern, Gras und Kräutern, die Lebensräume für eine Reihe von Tierarten schaffen. All das verschwindet, wenn die Felder einheitlich sind.
Gleichzeitig erhöht es auch das Risiko, dass das gesamte Feld von Schädlingen und Krankheiten befallen wird, und damit steigt auch der Bedarf an Pestiziden, was die Biodiversität schädigt.
„Das Problem ist, dass wir ein Nahrungsmittelsystem entwickelt haben, das an monokulturelle Praktiken angepasst ist. Die meisten Beteiligten im Nahrungsmittelsystem haben sich an diese Praxis angepasst, so dass es schwierig ist, den Kurs zu ändern“, sagt Ane Kirstine Aare.
Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) hat in einem Bericht festgestellt, dass Monokultur in der Landwirtschaft zu weniger Pflanzenvielfalt und damit zu weniger Ökosystemdienstleistungen führt. Es gibt weniger Bestäuber wie Bienen, Schädlinge haben weniger natürliche Feinde, es gibt weniger Mikroorganismen im Boden und weniger wilde Kulturpflanzenarten. Die FAO weist darauf hin, dass eine der Lösungen Technologie ist, die einen positiven Effekt auf die Biodiversität haben kann – und hier kommen Roboter ins Spiel.
Robotertechnologie findet langsam ihren Weg in die Landwirtschaft – es gibt bereits Roboter, die Unkraut entfernen, mit Pestiziden sprühen und bestimmte Kulturen ernten. Die Entwicklung schreitet schnell voran, aber es gibt noch sehr wenige landwirtschaftliche Roboter auf dem Markt.
Das Problem ist, dass die Roboter noch nicht in der Lage sind, unvorhergesehene Hindernisse wie Menschen, Tiere und Steine zu bewältigen, aber das SAVA-Projekt zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen. Lazaros Nalpantidis und seine Kollegen werden eine Reihe neuer Sensortechnologien testen, die die Sicherheit erhöhen, so dass die Roboter vollständig auf den Feldern eingesetzt werden können.
Heute verwenden Roboter und selbstfahrende Maschinen hauptsächlich Kameras und Lidar, eine Lasertechnologie, die Entfernungen messen kann, aber das SAVA-Projekt wird auch Infrarotkameras und Wärmekameras testen, die Tiere und Menschen in der Umgebung besser erkennen können.
Darüber hinaus wird das Projekt so genannte neuromorphe Kameras (auch als ereignisbasierte Kameras bekannt) testen, die mehr wie unsere Augen funktionieren und nur registrieren, wenn sich etwas im Bild ändert, anstatt ständig alles im Bild zu erfassen. Während die besten DSLR-Kameras etwa 120 Bilder pro Sekunde aufnehmen können, kann eine neuromorphe Kamera bis zu 1.000.000 Bilder pro Sekunde aufnehmen.
Lazaros Nalpantidis hofft, dass diese Art von Technologie den Robotern helfen kann, deutlich schneller auf unvorhergesehene Hindernisse zu reagieren und anzuhalten, wenn beispielsweise ein Tier oder eine Person plötzlich vor ihnen auftaucht.
