Wie hat Technologie die Landwirtschaft verändert?

In den letzten 10.000 Jahren hat die Landwirtschaft unglaubliche Fortschritte gemacht - und das Tempo der neuen Innovationen hat sich über die letzten paar Jahrzehnte beschleunigt. Schauen Sie sich an, wie sich die Landwirtschaft in den letzten 60 Jahren weiterentwickelt hat.

1960er: Die Grüne Revolution

Mitte der 1940er-Jahre rief der US-amerikanische Vizepräsident Henry Wallace ein Programm ins Leben, das Entwicklungsländer dabei unterstützen sollte, ihre wachsende Bevölkerung zu ernähren. Dr. Norman Borlaug war einer der vier Wissenschaftler, die an dem Programm beteiligt waren.

Auf Basis traditioneller Anbaumethoden entwickelte Borlaug einen Züchtungsprozess, der Pflanzen dank neuartiger Bewässerungs- und Anbautechniken ertragreicher machte. Als ertragreiche Getreidesorten in den 1960er-Jahren weltweit verbreitet wurden, waren die Vorteile der sogenannten Grünen Revolution offensichtlich.

1974: Das Original Herbizid Roundup® mit nur einem Wirkstoff kommt auf den Markt

Ein neues Herbizid auf Basis des Wirkstoffs Glyphosat wurde entwickelt. Das glyphosatbasierte Herbizid mit dem Markennamen Roundup® wird von Landwirt*innen weltweit zur Unkrautbekämpfung eingesetzt. Mittlerweile wird es auch bei Rasen- und Gartenprodukten genutzt und ermöglicht so die Unkrautbekämpfung auf Bürgersteigen, Einfahrten, in Gärten und an Zäunen.

1975: Der moderne Mähdrescher wird eingeführt

Der erste Rotormähdrescher wurde von Sperry New Holland auf den Markt gebracht. Damit konnten die Nutzpflanzen nun direkt auf dem Feld gleichzeitig gemäht und getrennt werden. Bei Mais trennte der Mähdrescher nicht nur die Schalen von den Ähren, sondern schlug auch die Körner aus und schnitt die Halme ab. Landwirt*innen konnten so Unmengen an Zeit, Energie und Ressourcen einsparen.

1982: Die erste gentechnisch veränderte Pflanzenzelle

Als weltweit erstem Unternehmen gelang es Monsanto, Pflanzenzellen genetisch zu verändern. Das Team an Wissenschaftler*innen konnte mit Hilfe von Agrobakterien ein neues Gen in die Zellen der Petunie übertragen. Im darauffolgenden Jahr verkündeten sie ihren Erfolg. Innerhalb von fünf Jahren wurden zum ersten Mal gentechnisch veränderte Nutzpflanzen auf dem Feld angebaut – Tomaten, die gegenüber Insekten, Viren und Pflanzenschutzmitteln resistent waren. Der 1982 erstmals erprobte Gentransfer mithilfe von Agrobakterien ist eine Methode, die noch heute von Wissenschaftler*innen bei Bayer und vielen anderen in der Agrarindustrie genutzt wird.

1994: Die Satellitentechnik sorgt für Fortschritte in der Landwirtschaft

Zum ersten Mal konnten Landwirt*innen Satellitentechnik nutzen, um ihre Betriebe aus der Vogelperspektive zu betrachten. Diese lieferte ihnen neuartige Einblicke. Mithilfe dieser Daten konnten sie den Ertrag ihrer Felder besser nachverfolgen und strategisch für die nächste Saison planen

1996: Die ersten gentechnisch veränderten Nutzpflanzen sind im Handel erhältlich

Nachdem die Sicherheit und der Ertrag jahrelang getestet wurden, erhielten Landwirt*innen Zugang zu den ersten genetisch veränderten Reihenkulturen. Neben Baumwolle, die sich besser vor schädlichen Insekten schützen konnte, wurden auch neuartige Sojabohnen und Pflanzenschutzlösungen entwickelt. Landwirt*innen konnten nun invasives Unkraut, das sonst die Nutzpflanzen verdrängt und ihnen Anbaufläche, Wasser, Sonnenlicht und Nährstoffe aus dem Boden gestohlen hätte, gezielt bekämpfe

2000er Jahre – Software und mobile Geräte erweitern den Informationszugang für Landwirt*innen

Wie viele Menschen begannen auch Landwirte weltweit, mobile Geräte zu nutzen, wodurch sie auch auf dem Feld vernetzt bleiben und unterwegs auf Daten zugreifen konnten. Mobile Dienste können Aktivitäten wie die Bestellung von Saatgut oder Düngemitteln, den Erhalt agronomischer Informationen und den Zugriff auf Marktinformationen unterstützen. Verfügbarkeit, Nutzung und Ergebnisse variieren je nach Standort, Dienst, Konnektivität und individuellen Betriebsbedingungen.

Drohnen, Roboter und "intelligente" Traktoren

Nach der Einführung der GPS-Technologie Mitte der 1990er Jahre führten große Landmaschinenhersteller Auto-Lenksysteme und andere automatisierte Funktionen in Traktoren, Sprühgeräten und Mähdreschern ein. Bodengebundene und unbemannte Luftfahrzeuge (Drohnen) wurden Anfang der 2000er Jahre auf Betrieben erprobt, zunächst zur Feldkartierung und in späteren Anwendungen zur Bestandskontrolle, Aussaat und Ausbringung. Je nach Ausrüstung, Kultur, Feldbedingungen und Umsetzung können diese Technologien eine präzisere Platzierung, Feldüberwachung und Betriebsplanung unterstützen. Drohnen werden heute sowohl von Großbetrieben als auch von Kleinbauern in mehreren Regionen in der Landwirtschaft eingesetzt.

2010er Jahre – Daten erweitern die landwirtschaftliche Entscheidungsunterstützung

Durch den Zugang zu Echtzeitdaten können Landwirte fundiertere Entscheidungen über Feldmanagement und Ressourceneinsatz treffen. FieldView™ ist eine digitale Plattform, die Daten aus betrieblichen Praktiken und agronomischen Modellen mit lokalen Wetter- und Bodenbedingungen kombiniert, um Landwirten ein detaillierteres Verständnis ihrer Felder zu vermitteln. Landwirte können diese Erkenntnisse nutzen, um agronomische Entscheidungen zu treffen; die Ergebnisse variieren je nach Betrieb, Kultur, Saison, lokalen Bedingungen und Umsetzung. FieldView kann auch verwendet werden, um ausgewählte landwirtschaftliche Praktiken zu erfassen und, sofern eine anwendbare Methodik und entsprechende Dateneingaben vorliegen, bodenkohlenstoffbezogene Informationen zu schätzen oder zu verfolgen.

Pflanzenzüchtung 2.0

Die Menschheit züchtet seit Jahrtausenden Nutzpflanzen. Durch die Anwendung neuer Erkenntnisse über das Genom einer Pflanze können moderne landwirtschaftliche Techniken wie markergestützte Selektion, Datenwissenschaft und prädiktive Analytik Pflanzenzüchtern helfen, effizienter zu arbeiten. Dieser als Präzisionszüchtung bezeichnete Prozess hat, je nach Kultur, Merkmal und Anbaubedingungen, Pflanzen mit Eigenschaften wie Ertragspotenzial und Toleranz oder Resistenz gegenüber spezifischen Belastungen durch Schädlinge, Unkräuter, Krankheiten und widrige Witterungsbedingungen hervorgebracht. So wurde beispielsweise kurzwüchsiger Mais mit reduzierter Pflanzenhöhe entwickelt, um die Anfälligkeit für Stängelbruch zu verringern und die Kompatibilität mit Mähdreschern bei der Ernte zu unterstützen. Die tatsächliche Feldleistung und mögliche Verringerungen von Ernteverlusten hängen von lokalen Bedingungen und Bewirtschaftungspraktiken ab.

2012 – CRISPR-Technologie öffnet die Tür zur Genom-Editierung

Im Jahr 2012 gelang den beiden Forscherinnen Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier eine mit dem Nobelpreis ausgezeichnete bahnbrechende Entdeckung namens CRISPR – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Diese Technologie nutzt natürliche zelluläre Mechanismen zur DNA-Reparatur und ermöglicht es Wissenschaftlern, gezielte Veränderungen am Genom eines Organismus vorzunehmen. Heute wird diese als Genom-Editierung bekannte Technologie von Pflanzenwissenschaftlern erforscht und genutzt, um Saatgut mit spezifischen Eigenschaften zu entwickeln, die Ertrags- oder Qualitätsmerkmale, Resistenz gegenüber bestimmten Krankheiten und Schädlingen oder Toleranz gegenüber bestimmten Umweltbelastungen umfassen können. Die Leistung hängt von der Kultur, dem Merkmal, den Anbaubedingungen und der Umsetzung ab, und die Produkte unterliegen weiterhin den geltenden Prüf- und Zulassungsanforderungen.

2020er Jahre – KI, maschinelles Lernen und digitale Modellierung erweitern landwirtschaftliche Forschungswerkzeuge

Fortschritte in der Datenanalyse erweitern die Möglichkeiten, wie Forscher Pflanzenschutz, Pflanzenzüchtung und andere landwirtschaftliche Anwendungen untersuchen. Diese digitalen Werkzeuge können Forschern helfen, Daten zu analysieren, mögliche Ergebnisse zu modellieren und Kandidaten für weitere Tests zu priorisieren. Anstatt sich beispielsweise nur auf das Screening einer großen Anzahl von Kandidaten zu verlassen, können Bayer-Wissenschaftler computergestützte Ansätze nutzen, um potenzielle Pflanzenschutzmoleküle anhand definierter Leistungs- und Sicherheitskriterien, einschließlich relevanter Umweltaspekte, zu entwerfen und zu bewerten. Diese Ansätze trugen zu der Forschung bei, die einen Herbizidkandidaten mit einem neuen Wirkmechanismus identifizierte, den Bayer als den ersten neuen Herbizid-Wirkmechanismus seit 30 Jahren beschreibt; alle diesbezüglichen Produktaussagen sollten die anwendbaren Nachweise, den Entwicklungsstand und den Zulassungsstatus widerspiegeln.

Die "Cloud" vernetzt die Welt

Cloud-Computing und Datenmanagementlösungen unterstützen nicht nur Innovationen innerhalb der Landwirtschaft, sondern können auch helfen, Informationen über ausgewählte betriebliche Praktiken mit Beteiligten entlang der Wertschöpfungsketten für Lebensmittel, Futtermittel, Fasern und Kraftstoffe zu verbinden. Je nach verfügbaren Daten und angewandten Methoden können diese Lösungen Rückverfolgbarkeit, Berichterstattung und Messung für definierte Beschaffungs-, Produktions-, Lieferketten- oder Umweltziele unterstützen. Bayer und Microsoft sind eine strategische Partnerschaft eingegangen, um digitale Lösungen in diesen Bereichen zu entwickeln. Alle berichteten Ergebnisse sollten die jeweilige Lösung, Nutzer, Geografie, Zeitraum, Methodik und Einschränkungen benennen.

Die Macht der "-omiks"

Bei den „-omiks“ handelt es sich um eine Sammlung von Werkzeugen, mit denen Systeme detailgenau studiert werden können. Bei Crop Science nutzen wir diese Werkzeuge, um zu verstehen, wie komplexe biologische Systeme funktionieren – Genomik (Gencodes), Transkriptomik (Genexpression), Proteomik (Proteine) und Metabolomik (kleine Moleküle) – und entwickeln bahnbrechende Innovationen, die genauso komplexen Herausforderungen begegnen. So haben Forschende bei Bayer die „-omiks“ genutzt, um die erste RNA-Interferenz-basierte Lösung für eine wichtige Nahrungspflanze zu entwickeln: eine neue biotechnologische Eigenschaft in Mais, die es ermöglicht, den Maiswurzelbohrer zu kontrollieren

Die Zukunft – Landwirtschaft an neuen Orten und in neuen Räumen erkunden

Weltweit erproben Landwirte und Forscher landwirtschaftliche Technologien für städtische Dachflächen, Indoor-Anbausysteme und Standorte mit schwierigen Anbaubedingungen, einschließlich Wüstengebieten. Systeme mit kontrollierten Umweltbedingungen können helfen, ausgewählte Belastungen wie Schädlinge, Krankheiten und Witterungseinflüsse zu steuern, und benötigen in bestimmten Konfigurationen möglicherweise weniger Fläche oder Wasser pro Produktionseinheit als relevante konventionelle Vergleichswerte. Die Ergebnisse hängen von der Kultur, der Systemauslegung, der Energiequelle, dem Standort, den Betriebspraktiken und der Vergleichsmethode ab. Geschlossene Kreislaufsysteme werden an verschiedenen Standorten erprobt, darunter Bayers Marana-Gewächshaus, Städte und Hochgebirgs-Forschungsumgebungen. Dachfarmen können lokale Lebensmittelproduktion unterstützen und zu standortspezifischen Ergebnissen wie reduzierten Dachoberflächentemperaturen beitragen; weiterreichende Aussagen zu Ressourcenverbrauch, Luftqualität oder Umweltleistung sollten durch Nachweise für den jeweiligen Standort, das System und den Zeitraum belegt sein.

Neue Möglichkeiten für die Landwirtschaft schaffen

Die Landwirtschaft hat sich wesentlich verändert, und weitere Fortschritte befinden sich in der Entwicklung. Forscher, Landwirte und andere Beteiligte im landwirtschaftlichen System testen weiterhin neue Wege, um Technologien auf definierte Bedürfnisse in Bereichen wie Pflanzenschutz, Pflanzenzüchtung, Feldmanagement und Produktionssysteme anzuwenden. Jede Technologie und die damit verbundene Aussage sollte entsprechend ihrem Entwicklungsstand, ihrem beabsichtigten Einsatzzweck und den verfügbaren Nachweisen beschrieben werden, wobei die Ergebnisse auf die jeweils untersuchte Kultur, Geografie, den Zeitraum und die Bedingungen beschränkt bleiben.