Der digitale Acker

Climate Corporation aus San Francisco erfindet die Landwirtschaft neu. Sensoren und Roboter garantieren höhere Erträge bei geringerem Ressourcen-Einsatz. Das hilft Grossfarmern in den USA ebenso wie Kleinbauern in Afrika.

Für Tausende von Bauern im Mittleren Westen der USA beginnt der Alltag nicht mit einem Blick aus dem Fenster, sondern mit einem Blick aufs Smartphone. Dort sind ihre Felder aufgeführt wie eine Wiedergabeliste für Musik: Wetterdaten für jeden Quadratkilometer, das aktuelle Wachstumsstadium ihrer Mais- oder Sojapflanzen sowie eine Nutzerführung, die in Grün, Gelb oder Rot empfiehlt, wo man heute pflügen, düngen, sprühen oder ernten sollte. Wenn sich der Bauer auf seinen Traktor setzt, steuern Angaben aus der Cloud, wo Saatgut, Dünger oder Pestizide ausgebracht werden, und diese Daten werden – Furche für Furche – sofort wieder ins Netz gespeist.

Sensoren: Augen und Ohren der Bauern  

In der Welt der datengetriebenen Landwirtschaft wird ein dichtes Netz aus Sensoren am Boden und im Himmel zu den elektronischen Augen und Ohren jedes Bauern, um Erträge zu steigern und Kosten zu senken. Experten prophezeien der «grünen Datenrevolution», dass sie dafür sorgen wird, dass bald neun Milliarden Menschen ernährt werden können – bei geringerem Einsatz von Chemikalien und anderen Ressourcen wie Treibstoff oder Wasser.

Ein Pionier der algorithmischen Landwirtschaft heisst Climate Corporation und sitzt in San Francisco, fernab der endlosen Getreidefelder Iowas oder Indianas. Ihre Gründer sind Technologen, die benutzerfreundliches Design plus Fortschritte bei der Datenanalyse und maschinelles Lernen vom Silicon Valley auf den Bauernhof bringen wollen. Die 2006 gegründete Firma, vom Agro-Riesen Monsanto vor zwei Jahren für 930 Millionen Dollar übernommen, hat ein feinmaschiges Netz von Wetterdaten für die gesamten USA aufgebaut und reichert es kontinuierlich mit Dienstleistungen und Produkten an. «Bauern verliessen sich bis vor Kurzem vor allem auf ihre Erfahrung und Beobachtungen», sagt Jeff Hamlin, der von Anfang an dabei war und heute den Titel «Director of Customer Success» trägt. «Aber bei so vielen Variablen kann man unmöglich alle Details im Kopf haben.» Climate Corporation will deshalb die Datenflut jeder Parzelle so aufbereiten, dass der Landwirt schneller bessere Entscheidungen treffen kann. Damit geht die Firma weit über den bisher üblichen Einsatz von IT in der Landwirtschaft hinaus, bei dem Nutzfahrzeuge mittels GPS genauer gelenkt werden, wobei die Daten meist auf Bordrechnern oder USB-Sticks verweilen, anstatt intelligent vernetzt zu werden.

Simulationen für jedes Feld in den USA

Ursprünglich sammelte das Unternehmen lediglich Wetterdaten, um Firmen aus allen möglichen Branchen gegen unerwartete Ereignisse wie Regen, Dürre oder Frost zu versichern. Doch bald erkannte Hamlin, dass das Geschäft mit den Agro-Daten weit mehr Potenzial besitzt. Heute bündelt Climate Corporation die Messungen aus rund zwei Dutzend öffentlichen wie privaten Quellen – vom National Weather Service bis zu Satellitenaufnahmen – und berechnet daraus jeden Tag rund 10'000 Simulationen für jedes einzelne Feld in den USA.

Mit der kostenlosen Version behalten Landwirte mehr als 20 Millionen Hektar Nutzfläche im Auge, was ungefähr einem Drittel aller Mais- und Sojafelder in Amerika entspricht. Ein Bruchteil von ihnen benutzt eine kostenpflichtige Premium-Version, die detailliertere Angaben und Entscheidungshilfen bietet, etwa um den Einsatz von Stickstoffdünger zu optimieren oder den Zustand eines Ackers mit Luftaufnahmen im 55-Meter-Raster zu beobachten. «So erkennt man Probleme, die man beim Abfahren seiner Felder gar nicht sehen kann», sagt Hamlin, der allerdings keine konkreten Zahlen für Ertragssteigerungen oder Kosteneinsparungen vorlegen kann.

Hardware und Software verbinden

Die Vision ist trotzdem ehrgeizig. Anstatt nur Sensordaten auszuwerten, will Climate Corporation auch die Hardware auf dem Acker steuern. Ein Produkt namens Precision Planting kontrolliert bereits in 43 Ländern von Argentinien bis Sambia, wie viel Saatgut oder Chemikalien ausgebracht werden. «Wenn Hardware und Software zusammenkommen», sagt Climates Chef-Datenwissenschafter Erik Andrejko, «kann man Saatgut oder Setzlinge so präzise ausbringen, als ob man sie in die Landschaft drucken würde.»

Daten von jedem Acker bestimmen so nicht nur, was wann wo gepflanzt oder geerntet wird, sondern verbessern die Rechenmodelle, mit denen Wetterprognosen und Arbeitsschritte optimiert werden. Nach demselben Feedback-Konzept verfeinern Technologiefirmen wie Google kontinuierlich ihre Suchmethoden oder Spracherkennung. Um mehr und vielfältigere Daten einzuspeisen, erweitert Climate Corporation beständig sein Portfolio. Jüngste Zukäufe sind das Start-up 640Labs aus Chicago, mit dem sich jedes Nutzfahrzeug zu einem vernetzten Daten-Staubsauger nachrüsten lässt, und Solum aus Missouri, das Bodenproben schon auf dem Acker analysiert.

Ist Fortschritt die Lösung?

Noch ist die datengetriebene Landwirtschaft erst am Anfang, Informationsquellen und Technologie variieren stark von Land zu Land und sind nicht unbedingt für kleine Betriebe, wie sie historisch in Europa oder Afrika entstanden sind, geeignet. Zudem sind längst nicht alle gängigen Nutzmaschinen mit diesem vernetzten Feedback-Kreislauf kompatibel, und neue Geräte wären – anders als der Zugang zu aktuellen Daten auf einem Mobiltelefon – für viele Kleinbauern in armen Ländern nicht erschwinglich. Anbieter wie Climate Corporation haben sich deswegen in einer Open Ag Data Alliance zusammengeschlossen, um einheitliche Standards zu schaffen.

Experten wie der Ökologe Jesse Ausubel von der Rockefeller-Universität sind dennoch der Überzeugung, dass technischer Fortschritt das Nahrungsproblem der weiter wachsenden Menschheit bereits gelöst hat. «Es gibt noch viel Spielraum, um Erträge zu steigern. Wir werden gerade Zeugen der Wiederbegrünung der Erde», sagt der Forscher. Er verweist auf Statistiken, wonach zumindest in den USA die Ernten seit 1940 unaufhörlich steigen, während die bewirtschaftete Fläche und Input-Faktoren wie Chemikalien oder Wasser sinken. «Diese Trends sind kein amerikanisches Phänomen, sondern werden sich in den kommenden Jahrzehnten an vielen Orten auf der Welt wiederholen.» Auch das World Food Programme der Uno setzt auf die wachsende Bedeutung feinmaschiger Agrardaten und hat unter anderem ein Frühwarnsystem für Hungersnöte namens FEWS sowie ein Netz automatischer Wettersensoren in Ländern wie Uganda eingerichtet.

Drohnen liefern bessere Daten

Informatiker Erik Andrejko glaubt, dass sich die datengetriebene Landwirtschaft weltweit durchsetzen wird – vom satellitengesteuerten Mähdrescher im Mittleren Westen bis zum Subsistenzfarmer in Afrika, der Wetterdaten oder Marktpreise mit dem Handy abruft. Welche Komponenten fehlen noch, um diesem Ziel näher zu kommen? «Ich wünsche mir klare Regeln für den Einsatz von Drohnen, da man mit ihnen mehr und genauere Daten bekommt», sagt Andrejko. «Und ich glaube, dass Roboter eine grosse Zukunft haben.» Während der Bauer noch auf dem Smartphone seine Äcker studiert, könnten sich die Feldarbeiter von morgen schon selbständig in Bewegung setzen, um genau zu den Flecken zu rollen, an denen Unkraut spriesst, und es gezielt jäten oder besprühen.