Neue Werkzeuge verbessern den Einsatz von Nährstoffen und Wasser in der Landwirtschaft
Dank des intensiven Nutzpflanzenanbaus kann die Nachfrage an bezahlbaren Lebensmitteln befriedigt werden. Er verbraucht allerdings sehr viel Wasser und verunreinigt den Boden. Nachhaltigere Methoden zur Bewirtschaftung und Erzeugung sind dringend nötig, wenn die wachsende Bevölkerung weiterhin ernährt werden soll, ohne dass die Umwelt oder die öffentliche Gesundheit Schaden nehmen. Nachhaltig ist eine Landwirtschaft, wenn sowohl Ertrag als auch Einkommen der Landwirte unter minimalem Einsatz von Bewässerung, Nährstoffen, Energie, Pestiziden und Herbiziden optimiert werden. Das Projekt FATIMA hat als Reaktion auf diese Probleme einsatzbereite, großskalige Werkzeuge für die Präzisionslandwirtschaft entwickelt und Interessengruppen zu einer engagierten Gemeinschaft zusammengeführt. Präzisionslandwirtschaft für mehr Effizienz Die Forscher haben mit Landwirten, Verwaltern und Entscheidungsträgern im Agrarsektor zusammengearbeitet und Landkarten erstellt, die ein Größenspektrum vom gesamten landwirtschaftlichen Betrieb bis hin zum Flussgebiet abdecken. Im Projekt wurden Werkzeuge für die Präzisionslandwirtschaft entwickelt, indem man Erdbeobachtungsdaten und drahtlose Sensornetzwerke an die Bedürfnisse vor Ort anpasste und am Boden einsetzte. „Wir haben hochauflösende Karten erstellt, mit denen der Nährstoff- und Wasserbedarf bestimmt werden kann. Damit können die Landwirte die Menge der wirklich notwendigen Zusatzstoffe genauer abstimmen, um Überdüngung zu vermeiden und Wasser zu sparen“, sagt Projektkoordinator Prof. Alfonso Calera. Im trockenen spanischen La Mancha wollten die Partner zum Beispiel hauptsächlich den Einsatz von Wasser und Dünger effizient gestalten, während es im österreichischen Marchfeld um Probleme mit der Wasserqualität infolge einer intensiven Landwirtschaft ging. Thessalien in Griechenland wurde aufgrund der Verunreinigung des Grundwassers mit Nitrat zur gefährdeten Region erklärt. Über ein internetbasiertes geografisches Informationssystem (kurz webGIS) erhalten Interessengruppen Zugang zu den Online-Werkzeugen. Umfangreiche Handbücher zu den Themen Pflanzenüberwachung, Arbeit mit Bewirtschaftungszonen und Stickstoffbilanz stehen ebenfalls zum Download bereit. „Das webGIS von FATIMA ist eine Plattform mit einer dazugehörigen Smartphone-App namens AgriSat, auf der KMU mit neuen Kartierungswerkzeugen potenzielle Kunden erreichen können und Landwirte Lösungen finden, die auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind,“ erklärt Prof. Calera. Eine weitere interessante Entwicklung ist die Kosten-Nutzen-Analyse für landwirtschaftliche Betriebe – ein ergänzendes Werkzeug, mit dem Landwirte leichter entscheiden können, welche Technologie sie einführen oder welche Dienstleistungen sie einkaufen wollen. Mit dem Werkzeug können Landwirte einerseits die Rentabilität ihres Betriebs und andererseits die ökonomische Machbarkeit einer bestimmten Leistung von FATIMA abschätzen. Neue Technologien im Einsatz Die entwickelte Mehrfachsensorgruppe auf Basis der COPERNICUS-Satelliten Sentinel 2A und 2B, die durch Landsat 8 ergänzt werden kann, stellt ein einzigartiges Werkzeug dar, das „Aufklärungsinformationen“ für eine einsatzfähige variable Düngung liefert. Die Arbeit der Sensoren zeichnet sich hauptsächlich durch häufige Wiederholung aus. Das macht es möglich, die Vegetation durch die kritische Phase hindurch zu verfolgen und Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Boden, Wasser und Stickstoff zu gewinnen. Außerdem wird die hohe räumliche Auflösung (10 m) an den räumlichen Anwendungsmaßstab der Dünger angepasst und ein spezieller Spektralgehalt wird zur Charakterisierung des Stickstoffanteils in Pflanzen genutzt. FATIMA hat außerdem untersucht, ob und welche neuen Kartierungstechnologien die Landwirte kurzfristig und welche Anbaumethoden sie längerfristig übernehmen würden. Prof. Calera dazu: „Wir haben in sieben Pilotbereichen Umfragen und Gespräche mit Fokusgruppen durchgeführt und die Ergebnisse hinsichtlich der kurz- und langfristigen Strategien analysiert.“ Daraus ergaben sich spezifische Bedingungen, ohne die sich die Leistungen von FATIMA nach Projektende wohl nicht durchsetzen würden. „Dazu gehört, dass Hauptnutzer die Werkzeuge erfolgreich demonstrieren und validieren müssen, dass wir eine kritische Masse von engagierten Nutzern erreichen und die Unterstützung von Politikern und Entscheidungsträgern gewinnen müssen“, so Prof. Calera. Schlussendlich ist die Präzisionslandwirtschaft – die Optimierung des Einsatzes von Nährstoffen und Wasser nach entsprechendem Bedarf, wie sie von FATIMA vertreten wird – nur der erste Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Landwirtschaft. „Langfristig sind auch Veränderungen in der landwirtschaftlichen Praxis wie zum Beispiel Fruchtfolgen, konservierende Landwirtschaft und ein Wandel zu nachhaltigeren Anbausystemen notwendig“, hebt Prof. Calera hervor.
Schlüsselbegriffe
FATIMA, Wasser, Nährstoff, Bauernhof, landwirtschaftlicher Betrieb, Kartierung, webGIS
