Pflanzenschutzmitteleinsatz durch Roboter, Überwachung und gesunde Ökosysteme halbieren, ohne Produktivität zu beeinträchtigen

Gemäß dem alten Sprichwort “Vorbeugen ist besser als heilen” sollten die Landwirte der Zukunft der Universität zufolge nachhaltigere Ansätze verfolgen, ohne ihre Produktivität zu beeinträchtigen, so die Vision der Forscher, die das kürzlich gestartete Forschungsprojekt One Crop Health leiten.

Mit Unterstützung von Novo Nordisk in Höhe von 8,05 Mio Euro werden Forscher der Universität Kopenhagen in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Aarhus und Rothamsted Research im Vereinigten Königreich in den nächsten sechs Jahren Erkenntnisse sammeln, um eine intelligentere Landwirtschaft zu entwickeln, die sowohl nachhaltig als auch in der Lage ist, genügend Nahrungsmittel für die wachsende Weltbevölkerung zu produzieren.

“Die politische Kontroverse, die Besorgnis der Landwirte und der Industrie sowie die Ungewissheit über die Regulierung zeigen deutlich, dass mehr Forschung notwendig ist, um diesen Übergang zu ermöglichen. Die meisten Landwirte wollen tatsächlich weniger Pflanzenschutzmittel einsetzen, aber es besteht ein Bedarf an Forschung, die zeigt, wie dies möglich ist und gleichzeitig gesunde, ertragreiche und rentable Ernten erhalten werden können. Das Projekt One Crop Health soll diese Lücke schließen, indem es Forschungsarbeiten entwickelt, die das Bestreben, den Pestizideinsatz zu verringern, auf eine wissenschaftliche Grundlage stellen, die den Landwirten letztlich hilft, eine rationale Entscheidung zur Verringerung des Pflanzenschutzmitteleinsatzes zu treffen”, sagt Prof. Paul Neve vom Fachbereich für Pflanzen- und Umweltwissenschaften.

Nach Ansicht des leitenden Forschers des Projekts sei eine tragfähige Umstellung jedoch möglich, wenn man einen ganzheitlicheren Ansatz für die Landwirtschaft verfolge. “Generell muss der Schwerpunkt weg von der Lösung einzelner Probleme durch einige wenige, stumpfe Mittel wie Pflanzenschutzmittel verlagert werden. Oftmals schafft dieser Ansatz an anderer Stelle neue Probleme, die dann ebenfalls angegangen werden müssen. Die dichte Bepflanzung von Feldern, um Unkraut zu vermeiden, ist ein weiteres Beispiel für diesen Mangel an Übersicht, bei dem die fehlgeleitete Lösung am Ende stattdessen optimale Bedingungen für Pilze und Krankheiten schafft. Wir müssen ganze Ökosysteme besser verstehen und dann alle verfügbaren modernen Instrumente nutzen”, sagt Prof. Paul Neve. “Wenn es uns gelingt, gesunde Ökosysteme zu schaffen, die die Zahl der Schädlinge, Unkräuter und Krankheiten reduzieren, wird der Bedarf an Spritzmitteln einfach geringer. Wir können den verbleibenden Bedarf weitgehend durch andere Instrumente ersetzen, z.B. durch KI-gestützte Überwachung und Modellierung, die Aufschluss darüber geben, wo und wann Schädlinge bekämpft werden müssen, und durch neue Lösungen wie Bio-Pflanzenschutzmittel”, erklärt er.

Die Widerstandsfähigkeit, die aus gesunden Ökosystemen resultiere, könne Herausforderungen verringern, die derzeit mit Pflanzenschutzmitteln gelöst werden.

“Die heutigen Kulturpflanzen sind durch die jahrtausendelangen Versuche gekennzeichnet, die Pflanzenproduktion effizienter zu gestalten. Dabei haben viele Nutzpflanzen ihre natürlichen Abwehrkräfte gegen Schädlinge, Unkraut und Krankheiten verloren”, erklärt Paul Neve. Dem Forscher zufolge können die Landwirte von morgen ihre Pflanzen besser schützen, indem sie sich daran orientieren, wie es in der Natur zugeht. Dort schützen hilfreiche Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze vor Krankheiten, und gesunde Pflanzen sind konkurrenzfähiger gegenüber Unkraut. Gleichzeitig werden Schädlinge, die die Kulturpflanzen bedrohen, von ihren natürlichen Feinden besser bekämpft.

“Wenn man sich das Feld als ein ganzes Ökosystem vorstellt, das gedeihen muss - daher der Name One Crop Health -, ergibt sich unserer Meinung nach ein präventiver Gesamteffekt. Gleichzeitig können modernes Wissen und moderne Technologien zum Beispiel den grundsätzlichen Bedarf an Pflanzenschutzmitteln verändern. Während heute ganze Felder besprüht werden, können wir mit der Drohnenüberwachung nur dort ansetzen, wo Unkraut eine Bedrohung für die Ernte darstellt, oder gar nicht, und stattdessen Roboter die Arbeit machen lassen. Ein Teil des Projekts besteht darin, mit Landwirten zusammenzuarbeiten und ihre Felder zu nutzen, um intelligente Lösungen zu finden, damit die künftige Landwirtschaft auf dem bestmöglichen Wissen aufbauen kann”, sagt Paul Neve.

In Zusammenarbeit mit 100 Landwirtschaftsbetrieben, die zu gleichen Teilen auf Dänemark und England verteilt sind, werden sie zunächst Daten von Grund auf sammeln. “Wir beginnen damit, die Landwirte nach ihren aktuellen Herausforderungen zu fragen, wie sie versuchen, diese zu lösen und was funktioniert und was nicht. Zu diesem Wissensfundus fügen wir unser professionelles Wissen über Ökosysteme, moderne Technologien und Methoden hinzu, und das Ziel ist es, den Landwirten nach sechs Jahren viel Wissen und konkrete Methoden an die Hand zu geben”, sagt Paul Neve.

Der letzte Baustein in dem Bemühen um ein ganzheitliches Verständnis sei ein breites Wissen und moderne Technologien, die den Zugang dazu ermöglichen.

In einer interdisziplinären Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Informatik der Universität Kopenhagen wird eine Gruppe von Informatikern Informationen aus der Überwachung mit modernen Technologien wie Drohnen übersetzen und auf dieser Grundlage so genannte digitale Zwillinge der Felder der Landwirte entwerfen. “Sie werden eine Art Modell erstellen, das vorhersagen kann, wie sich die Felder verhalten werden, welche Bedürfnisse auf sie zukommen und wie sich verschiedene Lösungen auf die Felder auswirken werden”, sagt Paul Neve.

In der zweiten Hälfte des sechsjährigen Projekts werden elf Doktoranden Wissen über spezifische Lösungen in ihren jeweiligen Schwerpunktbereichen entwickeln. “Wenn die sechs Jahre vorbei sind, ist es für uns wichtig, dass wir Daten und neue Instrumente ganzheitlich integriert haben und den Landwirten konkrete Methoden an die Hand geben, mit denen sie ihre Herausforderungen im Alltag nachhaltiger lösen können, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen”, so Paul Neve abschließend.