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2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

Chancen und Risiken der Digitalisierung für eine Ökologisierung einzelner Arbeitsschritte der ackerbaulichen Produktion

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Zusammenfassung

Die landwirtschaftliche Produktion befindet sich in einem Spannungsfeld. Zum einen hat sie als kritische Infrastruktur die Aufgabe, eine wachsende Weltbevölkerung zuverlässig zu ernähren und mit Energie zu versorgen. Hinzu kommen Herausforderungen wie die Auswirkungen des Klimawandels, ein begrenztes Flächenangebot sowie steigende Ansprüche von Verbraucher*innen. Zum anderen sollen die durch die Landwirtschaft verursachten negativen Umweltwirkungen, wie der globale Verlust an Biodiversität und die Emission von Treibhausgasen, reduziert werden. Der zunehmende Einsatz digitaler Technologien wird dabei häufig als Lösungsansatz beschrieben, der einen präzisen, bedarfsorientierten Ackerbau ermöglicht. Ziel der Arbeit ist daher die Identifikation von Chancen und Risiken der landwirtschaftlichen Digitalisierung für einen ökologischeren Ackerbau. Dazu wird eine ganzheitliche und umweltbezogene Betrachtung vorgenommen. Hierfür werden mittels einer Analyse von aktueller Literatur die Potenziale digitaler Technologien für eine Reduzierung der Umweltwirkungen einzelner ackerbaulicher Arbeitsschritte untersucht. Außerdem erfolgt eine Betrachtung von Rebound-Effekten, die eine Digitalisierung hinsichtlich einer ökologischeren Produktion aufweist. Es konnte gezeigt werden, dass digitale Technologien in der Lage sind, zu einer deutlichen Reduzierung der negativen Umweltwirkungen der Landwirtschaft beizutragen. Insbesondere die Verminderung der Applikationsmengen von Düngemitteln und Pestiziden durch Kartierungsverfahren, Sensorik und präzise Ausbringung können zu zahlreichen ökologischen Vorteilen führen. Voraussetzung dafür ist jedoch die Minimierung der bestehenden Risiken in Form von Rebound-Effekten.

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Literatur
6.
10.
Zurück zum Zitat Conesa-Muñoz, J., Bengochea-Guevara, J. M., & Ribeiro, A. (2013). Path planning to mini-mise distances and recharging instances for a small fleet of vehicles in an arable field. In J. V. Stafford (Hrsg.), Precision agriculture ’13, (S. 373–380), Wageningen: Wageningen Academic Publishers. http://dx.doi.org/https://doi.org/10.3920/978-90-8686-778-3 Conesa-Muñoz, J., Bengochea-Guevara, J. M., & Ribeiro, A. (2013). Path planning to mini-mise distances and recharging instances for a small fleet of vehicles in an arable field. In J. V. Stafford (Hrsg.), Precision agriculture ’13, (S. 373–380), Wageningen: Wageningen Academic Publishers. http://​dx.​doi.​org/​https://​doi.​org/​10.​3920/​978-90-8686-778-3
16.
Zurück zum Zitat Pfaffmann, S., Moraes Boos, F. de, Tarasinski, N., & Kegel, V. (2019). Swarm unit. Development of a fully electric agricultural machine with external power supply. In VDI Wissensforum GmbH (Hrsg.), Land.Technik AgEng 2019: The forum for agricultural engineering innovations, (S. 401–408). Düsseldorf: VDI. Pfaffmann, S., Moraes Boos, F. de, Tarasinski, N., & Kegel, V. (2019). Swarm unit. Development of a fully electric agricultural machine with external power supply. In VDI Wissensforum GmbH (Hrsg.), Land.Technik AgEng 2019: The forum for agricultural engineering innovations, (S. 401–408). Düsseldorf: VDI.
17.
Zurück zum Zitat Blender, T., Buchner, T., Fernandez, B., Pichlmaier, B., & Schlegel, C. (2016). Managing a mobile agricultural robot swarm for a seeding task. In Institute of Electrical and Electronics Engineers (Hrsg.), IECON 2016 – 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (S. 6879–6886), https://ieeexplore.ieee.org/document/7793638/. Blender, T., Buchner, T., Fernandez, B., Pichlmaier, B., & Schlegel, C. (2016). Managing a mobile agricultural robot swarm for a seeding task. In Institute of Electrical and Electronics Engineers (Hrsg.), IECON 2016 – 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (S. 6879–6886), https://​ieeexplore.​ieee.​org/​document/​7793638/​.
21.
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Zurück zum Zitat Lutz, K. J. (2017). Digitalisierung der Landwirtschaft. Revolution mit evolutionärem Charakter. In A. Hildebrandt & W. Landhäußer (Hrsg.), CSR und Digitalisierung. Der digitale Wandel als Chance und Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft (S. 429–442). Berlin: Springer Gabler.CrossRef Lutz, K. J. (2017). Digitalisierung der Landwirtschaft. Revolution mit evolutionärem Charakter. In A. Hildebrandt & W. Landhäußer (Hrsg.), CSR und Digitalisierung. Der digitale Wandel als Chance und Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft (S. 429–442). Berlin: Springer Gabler.CrossRef
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Zurück zum Zitat Bökle, S., Reiser, D., & Griepentrog, H. W. (2020). Automatisierte und digitale Dokumentation der Applikation organischer Düngemittel. In M. Gandorfer, A. Meyer-Aurich, H. Bernhardt, F. X. Maidl, G. Fröhlich, & H. Floto (Hrsg.), 40. GIL-Jahrestagung, Digitalisierung für Mensch, Umwelt und Tier, (S. 37–42), https://dl.gi.de/handle/20.500.12116/31894. Bökle, S., Reiser, D., & Griepentrog, H. W. (2020). Automatisierte und digitale Dokumentation der Applikation organischer Düngemittel. In M. Gandorfer, A. Meyer-Aurich, H. Bernhardt, F. X. Maidl, G. Fröhlich, & H. Floto (Hrsg.), 40. GIL-Jahrestagung, Digitalisierung für Mensch, Umwelt und Tier, (S. 37–42), https://​dl.​gi.​de/​handle/​20.​500.​12116/​31894.
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Zurück zum Zitat Ferguson, R. B., Luck, J. D., & Stevens, R. (2017). Developing prescriptive soil nutrient maps. In. D. E. Clay, S. A. Clay, & S. A. Bruggeman (Hrsg.), Practical mathematics for precision farming (S. 149–166). Madison: Wiley. Ferguson, R. B., Luck, J. D., & Stevens, R. (2017). Developing prescriptive soil nutrient maps. In. D. E. Clay, S. A. Clay, & S. A. Bruggeman (Hrsg.), Practical mathematics for precision farming (S. 149–166). Madison: Wiley.
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Zurück zum Zitat Fernández-Quintanilla, C., Peña, J. M., Andújar, D., Dorado, J., Ribeiro, A., & López-Granados, F. (2018). Is the current state of the art of weed monitoring suitable for site-specific weed management in arable crops? Weed Research, 58(4), 259–272. https://doi.org/10.1111/wre.12307CrossRef Fernández-Quintanilla, C., Peña, J. M., Andújar, D., Dorado, J., Ribeiro, A., & López-Granados, F. (2018). Is the current state of the art of weed monitoring suitable for site-specific weed management in arable crops? Weed Research, 58(4), 259–272. https://​doi.​org/​10.​1111/​wre.​12307CrossRef
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Zurück zum Zitat Ørum, J. E., Kudsk, P., & Jensen, P. K. (2017). Economics of site-specific and variable-dose herbicide application. In S. M. Pedersen & K. M. Lind (Hrsg.), Precision agriculture: Technology and economic perspectives (S. 93–110). Springer International Publishing.CrossRef Ørum, J. E., Kudsk, P., & Jensen, P. K. (2017). Economics of site-specific and variable-dose herbicide application. In S. M. Pedersen & K. M. Lind (Hrsg.), Precision agriculture: Technology and economic perspectives (S. 93–110). Springer International Publishing.CrossRef
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Zurück zum Zitat Moshou, D., Kateris, D., Pantazi, X.-E., & Gravalos, I. (2013). Crop and weed species recognition based on hyperspectral sensing and active learning. In J. V. Stafford (Hrsg.), Precision agriculture ’13 (S. 555–562). Wageningen Academic Publishers. http://dx.doi.org/https://doi.org/10.3920/978-90-8686-778-3. Moshou, D., Kateris, D., Pantazi, X.-E., & Gravalos, I. (2013). Crop and weed species recognition based on hyperspectral sensing and active learning. In J. V. Stafford (Hrsg.), Precision agriculture ’13 (S. 555–562). Wageningen Academic Publishers. http://​dx.​doi.​org/​https://​doi.​org/​10.​3920/​978-90-8686-778-3.​
33.
Zurück zum Zitat López-Granados, F., Torres-Sánchez, J., Serrano-Pérez, A., & Castro, A. I. de et al. (2016). Early season weed mapping in sunflower using UAV technology. variability of herbicide treatment maps against weed thresholds. Precision Agric, 17(2), 183–199. https://doi.org/10.1007/s11119-015-9415-8. López-Granados, F., Torres-Sánchez, J., Serrano-Pérez, A., & Castro, A. I. de et al. (2016). Early season weed mapping in sunflower using UAV technology. variability of herbicide treatment maps against weed thresholds. Precision Agric, 17(2), 183–199. https://​doi.​org/​10.​1007/​s11119-015-9415-8.​
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Zurück zum Zitat Thiessen, E., & Heege, H. J. (2013). Site-Specific Sensing for Fungicide Spraying. In H. J. Heege (Hrsg.), Precision in crop farming (S. 295–311). Springer, Netherlands.CrossRef Thiessen, E., & Heege, H. J. (2013). Site-Specific Sensing for Fungicide Spraying. In H. J. Heege (Hrsg.), Precision in crop farming (S. 295–311). Springer, Netherlands.CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Ahlefeld, P. J. W. von (2020). Umweltschutz durch Präzisionslandwirtschaft – sind Rebound-Effekte möglich? M. Gandorfer, A. Meyer-Aurich, H. Bernhardt, F. X. Maidl, G. Fröhlich, & H. Floto (Hrsg.), 40. GIL-Jahrestagung, Digitalisierung für Mensch, Umwelt und Tier, (S. 343–348), https://dl.gi.de/handle/20.500.12116/31921. Ahlefeld, P. J. W. von (2020). Umweltschutz durch Präzisionslandwirtschaft – sind Rebound-Effekte möglich? M. Gandorfer, A. Meyer-Aurich, H. Bernhardt, F. X. Maidl, G. Fröhlich, & H. Floto (Hrsg.), 40. GIL-Jahrestagung, Digitalisierung für Mensch, Umwelt und Tier, (S. 343–348), https://​dl.​gi.​de/​handle/​20.​500.​12116/​31921.
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Zurück zum Zitat Meron, M., Alchanatis, V., Cohen, Y., & Tsipris, J. (2013). Aerial thermography for crop stress evaluation – A look into the state of the technology. In J. V. Stafford, (Hrsg.), Precision agriculture ’13 (S. 177–183). Wageningen: Wageningen Academic Publishers. http://dx.doi.org/https://doi.org/10.3920/978-90-8686-778-3. Meron, M., Alchanatis, V., Cohen, Y., & Tsipris, J. (2013). Aerial thermography for crop stress evaluation – A look into the state of the technology. In J. V. Stafford, (Hrsg.), Precision agriculture ’13 (S. 177–183). Wageningen: Wageningen Academic Publishers. http://​dx.​doi.​org/​https://​doi.​org/​10.​3920/​978-90-8686-778-3.
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Zurück zum Zitat Jiménez-Bello, M. A., Royuela, A., Manzano, J., Zarco-Tejada, P. J., & Intrigliolo, D. (2013). Assessment of drip irrigation sub-units using airborne thermal imagery acquired with an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). In J. V. Stafford (Hrsg.), Precision agriculture ’13 (S. 705–720). Wageningen: Wageningen Academic Publishers. http://dx.doi.org/https://doi.org/10.3920/978-90-8686-778-3. Jiménez-Bello, M. A., Royuela, A., Manzano, J., Zarco-Tejada, P. J., & Intrigliolo, D. (2013). Assessment of drip irrigation sub-units using airborne thermal imagery acquired with an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). In J. V. Stafford (Hrsg.), Precision agriculture ’13 (S. 705–720). Wageningen: Wageningen Academic Publishers. http://​dx.​doi.​org/​https://​doi.​org/​10.​3920/​978-90-8686-778-3.
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Zurück zum Zitat Linz, A., Hertzberg, J., Roters, J., & Ruckelshausen, A. (2019). „Digitale Zwillinge“ als Werkzeug für die Entwicklung von Feldrobotern in landwirtschaftlichen Prozessen. In A. Meyer-Aurich, M. Gandorfer, N. Barta, A. Gronauer, J. Kantelhardt, & H. Floto (Hrsg.), Digitalisierung in kleinstrukturierten Regionen. Gesellschaft für Informatik in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft (GIL-2019), Digitalisierung in kleinstrukturierten Regionen, February 18–19, (S. 125–130). Gesellschaft für Informatik e. V. Linz, A., Hertzberg, J., Roters, J., & Ruckelshausen, A. (2019). „Digitale Zwillinge“ als Werkzeug für die Entwicklung von Feldrobotern in landwirtschaftlichen Prozessen. In A. Meyer-Aurich, M. Gandorfer, N. Barta, A. Gronauer, J. Kantelhardt, & H. Floto (Hrsg.), Digitalisierung in kleinstrukturierten Regionen. Gesellschaft für Informatik in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft (GIL-2019), Digitalisierung in kleinstrukturierten Regionen, February 18–19, (S. 125–130). Gesellschaft für Informatik e. V.
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Metadaten
Titel
Chancen und Risiken der Digitalisierung für eine Ökologisierung einzelner Arbeitsschritte der ackerbaulichen Produktion
verfasst von
Sebastian Lieder
Copyright-Jahr
2022
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-35685-9_8