Landwirtschaft 4.0 – Ein Beispiel für die Entwicklung in der Ukraine

In der Vorstellung mancher Menschen wird die Landwirtschaft in der Ukraine immer noch mit veralteter Technik aus Sowjetzeiten, ineffizientem Management oder Technologien des letzten Jahrhunderts assoziiert. Tatsächlich nutzen Landwirte in ihren Betrieben jedoch seit mehreren Jahren robotisierte Technik, das Internet der Dinge (IoT), drahtlose Sensornetzwerke (WSN) und cyber-physische Systeme, die zu Schlüsselelementen des modernen Agrarunternehmens geworden sind. Wie tief und umfassend die Durchdringung moderner Technologien im ukrainischen Agrarwirtschaftsbereich ist, zeigt der statistische Infografik-Leitfaden „Agrarwirtschaft der Ukraine“.

Entstehung der Präzisionslandwirtschaft

Die 1990er Jahre waren durch die Einführung der Präzisionslandwirtschaft weltweit geprägt. Diese Periode zeichnete sich durch den Einsatz von Autopilotsystemen in landwirtschaftlichen Maschinen, die Überwachung der Erträge, die differenzierte Ausbringung von Düngemitteln und datenbasiertes Management aus. Landwirte begannen, Technologien einzusetzen, um Landressourcen effizienter zu bewirtschaften.

Mit Beginn der 2010er Jahre trat die Landwirtschaft in das Zeitalter der digitalen Landwirtschaft ein. Diese Periode war durch die Einführung von Farm-Management-Systemen (FMS), Echtzeit-Datenanalyse, die Entwicklung von Mehrwertdiensten und die Optimierung des Ressourceneinsatzes gekennzeichnet. Digitale Technologien ermöglichten es Landwirten, fundiertere Entscheidungen zu treffen und die Effizienz sowie Nachhaltigkeit der Produktion zu steigern.

Die aktuelle Phase, die etwa im Jahr 2020 begann, ist durch die Integration von Technologien gekennzeichnet. Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen, der Einsatz robotisierter Technik, das Internet der Dinge (IoT), drahtlose Sensornetzwerke (WSN) sowie cyber-physische Systeme sind zu Schlüsselelementen des modernen Agrarunternehmens geworden. Big-Data-Analytik und Entscheidungsunterstützungssysteme helfen Landwirten, alle Aspekte der landwirtschaftlichen Produktion zu optimieren.

Es ist wichtig zu betonen, dass der ukrainische Agrarwirtschaftsbereich in Zeiten des Krieges schwierige Zeiten durchlebt. Viele kleine Landwirte entwickeln sich nicht weiter, sondern gehen bankrott oder geben ihre Flächen an andere zur Bewirtschaftung ab. Große Agrarunternehmen haben aufgrund finanzieller Einschränkungen meist Programme zur Erneuerung von Technik und technologischer Entwicklung eingefroren. Aufgrund von Kriegshandlungen, Einschränkungen beim Einsatz von Drohnen und Lieferproblemen hat sich der technologische Fortschritt erheblich verlangsamt. Die unten aufgeführte Statistik zeigt die Errungenschaften des ukrainischen Agrarsektors, der trotz des Krieges versucht, Prozesse zu optimieren. Die Situation unterscheidet sich jedoch erheblich zwischen den Regionen des Landes und einzelnen Betrieben.

Welche Technologien nutzen ukrainische Landwirte?

Basierend auf einer Umfrage unter 50 ukrainischen Agrarunternehmen unterschiedlicher Größe (von Mikro-, kleinen und mittelständischen Betrieben bis hin zu großen Agrarholdings) lassen sich mehrere Hauptrichtungen der Technologienutzung im ukrainischen Agrarsektor identifizieren.

Im Bereich der Steuerung landwirtschaftlicher Maschinen ist der Einsatz von Autopiloten am weitesten verbreitet. Diese Systeme ermöglichen es Traktoren oder Mähdreschern, einer vorgegebenen Route ohne ständiges Eingreifen des Fahrers zu folgen, was die Präzision der Feldarbeit erheblich erhöht und Überlappungen sowie wiederholte Bearbeitungen einer Fläche um 5–10 % reduziert. Laut der Umfrage nutzen 80 % der befragten Betriebe solche Systeme.

Technology use in agriculture

Die Nutzung von Navigationslinien und Felddynamiken ist ebenfalls weit verbreitet – 60 %. Mithilfe von GPS-Technologien erstellen Landwirte virtuelle Routen auf dem Feld, die es der Technik ermöglichen, in parallelen Bahnen mit minimalen Abweichungen von wenigen Zentimetern oder sogar Millimetern zu fahren.

Etwas weniger verbreitet sind automatische Sprühgeräte (34 % der Betriebe) und RTK-Technologien (Real Time Kinematic) für präzise Positionierung (52 % der Betriebe). RTK ist ein hochpräzises Positionierungssystem mit einer Genauigkeit von bis zu 2 cm, das über GPS-Basisstationen funktioniert und die genauesten Arbeiten wie Aussaat, Düngemittelausbringung oder Zwischenreihenkultivierung ermöglicht. Felddynamiken zeigen Veränderungen im Zustand des Bodens und der Kulturen im Laufe der Zeit, was es ermöglicht, operative Entscheidungen zur Bearbeitung zu treffen.

Einsatz von Künstlicher Intelligenz auf den Feldern

Künstliche Intelligenz (KI) dringt aktiv in den ukrainischen Agrarsektor ein und wird zu einem mächtigen Werkzeug für Analytik und Entscheidungsfindung auf Basis großer Datenmengen. Zu den häufigsten Anwendungen von KI-Technologien gehört die Ertragsprognose, die von 22 % der Agrarunternehmen genutzt wird – diese Systeme analysieren historische Daten, den aktuellen Zustand der Kulturen, Wetterbedingungen und andere Faktoren, um die zukünftige Ertragsfähigkeit präzise vorherzusagen.

Mit demselben Verbreitungsgrad (22 %) wird KI zur Identifikation und Vorhersage von Bedrohungen für Kulturen eingesetzt – Algorithmen, die potenzielle Probleme (Krankheiten, Schädlinge, Unkräuter) in frühen Stadien erkennen und optimale Schutzstrategien vorschlagen.

Ebenfalls weit verbreitet sind KI-basierte Systeme zur Prognose der Kulturentwicklung – sie werden von 18 % der befragten Betriebe eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu modellieren und die Daten kritischer Entwicklungsphasen vorherzusagen.

Im Bereich der Präzisionslandwirtschaft vertrauen 12 % der Landwirte KI bei der Planung von Düngemittelnormen – Algorithmen erstellen auf Basis von Bodenprobenanalysen, Ertragskarten und anderen Parametern Empfehlungen für optimale Dosen der Nährstoffausbringung.

Innovative Systeme der Computerbildverarbeitung zur Bewertung des Reifegrads und zur Erkennung von Pflanzenkrankheiten nutzen 10 % der Befragten – diese Technologien analysieren Fotos von Kulturen und identifizieren Probleme, bevor sie für das menschliche Auge sichtbar werden. Mit derselben Häufigkeit (10 %) wird KI für die Planung der optimalen Auswahl von Sorten und Hybriden eingesetzt – analytische Systeme verarbeiten Daten über die Eigenschaften verschiedener Sorten, Anbaubedingungen und historische Produktivität, um die am besten geeigneten Optionen für bestimmte Felder zu empfehlen. Die am wenigsten verbreitete, aber vielversprechende Richtung ist der Einsatz von KI für die Planung der Erntelogistik (5 %).

NDVI und Feld-Wetterstationen

Im Bereich der hochtechnologischen Überwachung und Datenanalyse führt die Nutzung des NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – des normalisierten differenziellen Vegetationsindex, der auf Basis der Reflexion von rotem und infrarotem Licht durch Pflanzen berechnet wird – unangefochten. Diese Analyse von Satellitenbildern zur Bestimmung von Vegetations- und Entwicklungsindizes nutzen 56 % der Befragten, was ihnen ermöglicht, problematische Feldabschnitte zu identifizieren, die Ertragsfähigkeit vorherzusagen und Entscheidungen über die differenzierte Ausbringung von Düngemitteln oder Pflanzenschutzmitteln zu treffen.

Eine bedeutende Rolle im modernen Agrarunternehmen spielen auch eigene Feld-Wetterstationen – autonome Geräte, die wichtige Wetterparameter in Echtzeit messen und helfen, Risiken für das Auftreten von Krankheiten und Schädlingen vorherzusagen. Die Nutzung solcher Wetterstationen ist bei 32 % der befragten Unternehmen verbreitet, was auf die wachsende Notwendigkeit präziser lokaler Wetterdaten zur Optimierung agrotechnischer Maßnahmen hinweist.

Präzisionslandwirtschaft bei der Aussaat

Im Bereich der präzisen Aussaat ist die Anwendung von Systemen zur automatischen Abschaltung von Saatgutsektionen bei Überlappungen führend – eine Technologie, die doppelte Aussaat auf bereits gesäten Flächen verhindert. Diese Lösung wird von 65 % der Agrarunternehmen eingesetzt, was Saatgut erheblich spart und eine Verdichtung der Kulturen verhindert.

Ebenfalls weit verbreitet ist die Nutzung variabler Aussaatraten – eine Methode, bei der die Menge an Saatgut pro Hektar automatisch je nach Potenzial des Feldabschnitts, Bodeneigenschaften oder Gelände angepasst wird. Diese Technologie wird von 48 % der Befragten praktiziert, wodurch die Platzierung des Saatguts optimiert und die Erträge gesteigert werden.

Weniger verbreitet sind Sensoren zur Steuerung der Saattiefe – hochpräzise Systeme, die eine gleichmäßige Platzierung des Saatguts in einer vorgegebenen Tiefe unabhängig von Gelände und Bodendichte gewährleisten. Diese nutzen nur 16 % der Befragten, was auf Potenzial für die weitere Einführung dieser fortschrittlichen Technologie hinweist.

Moderne Technologien bei der Ernte

Bei der Ernte optimieren Technologien der Präzisionslandwirtschaft die Arbeit von Mähdreschern erheblich, wobei Bunker-Sensoren am weitesten verbreitet sind – elektronische Systeme, die kontinuierlich die Menge und Feuchtigkeit des geernteten Getreides im Bunker des Mähdreschers messen. Solche Geräte werden von 45 % der Unternehmen eingesetzt, was es ihnen ermöglicht, die Qualität der Ernte zu kontrollieren und die Getreidelogistik in Echtzeit zu planen.

Nahezu denselben Verbreitungsgrad haben Ertragskartierungssysteme – Technologien, die während der Fahrt des Mähdreschers über das Feld automatisch detaillierte Karten der Ertragsverteilung erstellen und die Produktivität jedes Feldabschnitts mit GPS-Koordinaten verknüpfen. Ertragskarten in Mähdreschern nutzen 42 % der Agrarunternehmen, wodurch wertvolle Informationen für die weitere Analyse der Feldproduktivität, die Identifikation problematischer Zonen und die differenzierte Düngemittelausbringung in der nächsten Saison gewonnen werden.

Ausbringung von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln

Bei der Düngemittelausbringung setzen moderne ukrainische Landwirte aktiv die Technologie variabler Normen ein – eine Methode, bei der spezielle Geräte die Düngemittelmenge automatisch je nach Bedarf eines bestimmten Feldabschnitts auf Basis zuvor erstellter Aufgabenkarten regulieren. Diese Technologie wird von 40 % der Unternehmen genutzt, was die Kosten für Düngemittel optimiert und die Effizienz ihrer Nutzung steigert.

Ebenso wichtig ist die Funktion der automatischen Abschaltung von Sektionen bei Überlappungen bei der Düngemittelausbringung – ein System, das wiederholte Düngemittelausbringung auf bereits bearbeiteten Flächen verhindert. Diese Lösung wird von 36 % der Befragten angewendet, was Überausgaben vermeidet und Schäden durch übermäßige Düngemittelausbringung verhindert.

Beim Pflanzenschutz ist die Steuerung der Sprühbalken mit teilweiser Abschaltung von Sektionen die am weitesten verbreitete Technologie – ein System, das die Zufuhr der Sprühlösung auf bestimmten Abschnitten des Balkens automatisch abschaltet, wenn bereits bearbeitete Flächen überfahren werden. Fast 78 % der befragten Unternehmen nutzen die Technologie mit sektionaler Abschaltung der Sprühdüsen, was die Überausgaben an Pflanzenschutzmitteln (PSM) erheblich reduziert und Phytotoxizität für Pflanzen verhindert.

In der Hälfte der Betriebe wurde eine noch präzisere Technologie eingeführt – die Abschaltung einzelner Düsen, bei der jede Sprühdüse als unabhängige Einheit arbeitet und genau an der Stelle der Überlappung abgeschaltet werden kann. Dieses System gewährleistet maximale Einsparungen bei Präparaten und eine gleichmäßige Bearbeitung.

Ein echter Durchbruch im Bereich des Pflanzenschutzes ist die Nutzung von Drohnen zur Ausbringung von PSM, die eine Bearbeitung in schwer zugänglichen Bereichen und auf überfeuchteten Böden ohne Verdichtung durch die Räder der Maschinen ermöglicht. Diese innovative Technologie wird bereits von 59 % der Befragten praktiziert, was ihre hohe Effizienz und Perspektive in der modernen Agrarproduktion unterstreicht.

Die Analyse der Daten aus der Umfrage unter 50 ukrainischen Agrarunternehmen zeigt erhebliche Fortschritte bei der Einführung digitaler Technologien und Innovationen in der Landwirtschaftsbranche. Eine zentrale Beobachtung ist der hohe Grad der Anwendung digitaler Technologien in innovativen Unternehmen der Ukraine, der 80 % erreicht. Dies zeigt die Bereitschaft des ukrainischen Agrarunternehmens, moderne Lösungen zur Effizienzsteigerung einzuführen. Die Bearbeitung mit Agrar-Drohnen umfasste in den Jahren 2021–2023 3,1 Millionen Hektar landwirtschaftlicher Flächen, was die großflächige Einführung fortschrittlicher Technologien in der Praxis bestätigt.

Der AgTech-Sektor der Ukraine umfasst etwa 70 Start-ups, die in verschiedenen Bereichen tätig sind: Landbank-Management, Präzisionslandwirtschaft, Drohneneinsatz und andere innovative Lösungen. In den letzten Jahren ist die Zahl der Start-ups und Investitionen erheblich gestiegen, was auf eine dynamische Entwicklung der Branche selbst unter den schwierigen Bedingungen des Krieges hinweist.

Die Priorität bei der Entwicklung von Innovationen wird dadurch unterstrichen, dass AgTech eine der Schlüsselbranchen im Rahmen der Innovationsvision der Ukraine 2030 ist. Dies betont die strategische Bedeutung der Digitalisierung der Landwirtschaft für die wirtschaftliche Entwicklung des Landes und seine Wettbewerbsfähigkeit auf dem Weltmarkt.