Bei unserem 12. BioSC Spotlight am 2. Juli kamen verschiedene Referenten aus Forschung und Industrie zusammen, um zu erörtern, wie künstliche Intelligenz, autonome Robotik und von der Natur inspirierte Biopestizide die nachhaltige Landwirtschaft von einer Zukunftsvision zur Realität machen.
Das waren die Höhepunkte unserer drei Sessions (Agenda):
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Intelligente Technologien und Präzisionslandwirtschaft (Session I)
Prof. Dr. Anne-Katrin Mahlein (IFZ, Göttingen) eröffnete die Veranstaltung mit einem Vortrag darüber, wie digitales Krankheitsmanagement Landwirten helfen kann, dynamischen Krankheitsdruck zu bewältigen. Im Rahmen des Projekts „Farmerspace“ nutzt ihr Team Drohnen und maschinelles Lernen, um einzelne Pflanzen auf dem Feld zu analysieren. Dies ermöglicht eine präzise punktuelle Sprühbehandlung, die sich streng an berechneten Infektionsschwellen orientiert (z. B. Cercospora bei Zuckerrüben), wodurch der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln optimiert und gleichzeitig nahtlose Datenströme für die Berichterstattung automatisch generiert werden.
Sandra Bredenbruch (INRES – Universität Bonn) ging auf das schrumpfende Portfolio an chemischen Wirkstoffen in der EU und den dringenden Bedarf an natürlichen Alternativen zur Bekämpfung von Pestizidresistenzen ein. Angetrieben von den BioSC-Projekten „NovoSurf“ und „Rhambo“ nutzt ihre Forschung Biopestizide wie Rhamnolipide. Diese natürlichen Verbindungen bieten eine direkte antimikrobielle Wirkung und indirekte Abwehrmechanismen auch gegen Schädlinge wie Nematoden, deren widerstandsfähige Zysten andernfalls über 15 Jahre lang im Boden überdauern können.
Meike Sauerland (HHU Düsseldorf) stellte das Projekt „InterPepHerb“ vor, einen hochgradig zielgerichteten Ansatz zur Unkrautbekämpfung. Da viele aggressive Unkräuter den C4-Photosyntheseweg nutzen, während die meisten wichtigen Kulturpflanzen C3-Pflanzen sind, entwickelt ihr Team peptidbasierte, enzym-spezifische Herbizide, die auf wichtige C4-Enzyme wie PPDK abzielen. Während Laborversuche erfolgreich eine Keimhemmung nachweisen konnten, konzentrieren sich die aktuellen Bemühungen auf die Verbesserung der Peptidstabilität und die Verfeinerung der Selektivität.
Fazit der gemeinsamen Fragerunde: Diese Technologien sind zwar bahnbrechend, doch es bestehen weiterhin regulatorische Hürden. So verbietet beispielsweise das deutsche Pflanzenschutzgesetz derzeit das Sprühen mit landwirtschaftlichen Drohnen. Damit Drohnensysteme wirtschaftlich rentabel werden, könnten Kooperationsmodelle mit Landwirten eine Lösung darstellen.
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KI-gesteuerte Robotik und Sensorik (Sitzung II)
Maurice Gohlke (farming revolution GmbH) beleuchtete, wie sich die Unkrautbekämpfung von Handarbeit über großflächiges Sprühen mit Chemikalien bis hin zu selektiven automatisierten Unkrautvernichtern entwickelt hat. Angetrieben durch KI können diese fortschrittlichen Maschinen einzelne Pflanzen präzise identifizieren. Er hob hervor, dass der Einsatz leichterer, autonomer Roboter anstelle schwerer Traktoren eine starke Bodenverdichtung verhindert, wobei die Navigation um Hindernisse auf dem Feld wie Steine und die Steuerung des Verarbeitungsdurchsatzes weiterhin entscheidende praktische Herausforderungen darstellen.
Dr. Juliane Bendig (IBG2, Forschungszentrum Jülich) demonstrierte die Leistungsfähigkeit fortschrittlicher drohnenbasierter Fernerkundung. Mithilfe von Bildauswertung verfolgt ihre Forschung die Kronenstruktur und Pflanzenhöhe, um die Biomasse der Kulturpflanzen zu schätzen – eine Methode, die selbst auf Feldern, die teilweise mit AgriPV-Solarmodulen bedeckt sind, erfolgreich funktioniert. Durch den Einsatz des AirFLOX-Systems in Kombination mit SIF-Kameras können sie die lokale Photosyntheseaktivität messen und diese hochskalieren, um den Stress der Kulturpflanzen über ganze Felder hinweg zu kartieren.
Alireza Ahmadi (Dynamobot GmbH) berichtete von seinem inspirierenden Weg von der Promotion zum Start-up. Sein Unternehmen entwickelte unter anderem das „We See“-Konzept: ein intelligentes, kameragesteuertes Zusatzgerät, das direkt an herkömmliche Sprüharme von Traktoren integriert werden kann. Das System passt die Höhe und den Öffnungswinkel des Sprühgeräts dynamisch in Echtzeit an, zielt dabei ausschließlich auf das Unkraut ab und reduziert so den Gesamteinsatz an Pestiziden drastisch.
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Sozioökonomie, Politik und praktische Realität (Session III)
Harald Kramer (Landwirtschaftskammer NRW) lieferte einen wichtigen Realitätscheck hinsichtlich der Umsetzung in der landwirtschaftlichen Praxis. Zwar bietet die Digitalisierung hervorragende Sicherheitslösungen – wie automatisierte Mischsysteme, die den menschlichen Kontakt mit giftigen Pestizidkonzentraten verhindern –, doch können Hardware-Unterschiede bei Sprühbalken nach wie vor zu lokalen Mengenschwankungen führen. Er hob das Offline-Kartierungssystem „SAM Dimension“ hervor, das durch die strikte Anwendung eines engen Sprühradius von 0,9 m ausschließlich um kartierte Schädlingsherde eine Einsparung von 20–30 % an Pestizidmenge ermöglicht.
Prof. Dr. Jan Börner (ILR – Universität Bonn) schloss die einzelnen Vorträge ab, indem er den Blick auf die Wirtschafts- und Verhaltenspolitik richtete. Zwar ist die Rentabilität der Haupttreiber für die Einführung neuer Technologien, doch spielen auch die Erwartungen der Landwirte, Netzwerke unter Kollegen und soziale Normen eine massive Rolle. Entscheidend sei, so erklärte er, dass es manchmal zu „Rebound-Effekten“ kommen könne: Wenn eine Technologie die Arbeitskosten erfolgreich senkt und die Produktivität steigert, kann sie unbeabsichtigt Anreize für eine übermäßige Ausweitung der Landnutzung schaffen, was beweise, dass der Erfolg von Feldstudien stets gegen den globalen ökologischen Fußabdruck abgewogen werden müsse.
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Zusammenfassung und Ausblick
Zum Abschluss fasste Prof. Uwe Rascher, Leiter des gastgebenden Instituts IBG-2, den Tag zusammen: Ein Blick auf die gesamte Innovationspipeline zeige, dass der Weg vom Labor zum Markt mehr erfordere als nur hohe Ernteerträge.
KI ist längst kein Zukunfts-Schlagwort mehr: Sie wird heute bereits aktiv auf unseren Feldern eingesetzt – in Form von Computer Vision, automatisierten Unkrautvernichtern und Fernerkundung.
Nutzerorientiertes Design ist unverzichtbar: Forscher und Technologieentwickler müssen bereits früh im Entwicklungszyklus mit Landwirten zusammenarbeiten, anstatt auf ein „zu 100 % fertiges“ Produkt zu warten, um sicherzustellen, dass es den realen Bedingungen auf dem Feld standhält.
Der Rahmen ist entscheidend: Echter Erfolg hängt davon ab, technologische Fähigkeiten mit politischen, finanziellen und Open-Source-Datenrahmen abzustimmen, um eine faire und nachhaltige Skalierbarkeit zu gewährleisten.
Blick in die Praxis
Anschließend besichtigten einige Teilnehmer die spezialisierten Phänotypisierungsanlagen des IBG-2. Dr. Robert Koller demonstrierte das Potenzial der Phänotypisierung tiefer Wurzeln mittels NMR-Tomographie – einer nicht-invasiven Langzeitmethode – und hob die Vorteile einer Kombination mit Markierungsexperimenten für nicht-invasive Kohlenstoffverteilungsanalysen hervor. Anschließend stellte Dr. Kerstin Nagel die Rhizo-III-Anlage vor und demonstrierte deren Fähigkeiten zur vollautomatischen Hochdurchsatz-Phänotypisierung von Sprossen und Wurzeln sowie zur Bildanalyse bei einer Vielzahl von Pflanzenarten.
