Landwirtschaft

Die Zukunft der Landwirtschaft: Zwischen Hochtechnologie und Ökologie

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Der Bedarf an einer neuen Agrarrevolution

Farming ist die zentrale Technologie, die es menschlichen Zivilisationen ermöglicht hat, zu gedeihen. In der modernen Ära ist sie stärker mechanisiert und industrialisiert und für die meisten Menschen ein fernes Thema. Nur 2 % der US-Bevölkerung arbeitet heute in Farmen und Ranches. Im Durchschnitt versorgt eine US‑Farm jährlich 169 Menschen im In- und Ausland.

Die industrielle Landwirtschaft hat Arbeitskräfte für Industrie und Dienstleistungen freigesetzt und die wachsende Weltbevölkerung ernährt. Sie bringt jedoch eine Vielzahl von Problemen mit sich:

  • Rückgang des Nährwerts von Lebensmitteln.
  • Verschmutzung von Wasserressourcen und Nahrungskette durch Pestizide, Herbizide und Düngemittel.
  • Schäden am Ökosystem, von Insektenpopulationen bis zur globalen Artenvielfalt.
  • Erosion des Bodens, die Ackerland und die Fruchtbarkeit von Farmen bedroht.
  • Treibhausemissionen, wobei 22 % der globalen Emissionen aus Landwirtschaft, Forstwirtschaft und anderer Landnutzung stammen.

Es wird immer klarer, dass die Grüne Revolution, obwohl sie die Angst vor globalen Hungersnöten in den 1970er‑Jahren gemildert hat, ein Upgrade benötigt, um diese Probleme zu bewältigen. Glücklicherweise wird der Trend zu größeren Traktoren, größeren Farmen und mehr Chemikalien durch Fortschritte in Biotechnologie, Robotik, Software und sogar Raumfahrttechnologie umgekehrt.

Roboter und Drohnen

Vielleicht ist die kommende größte Veränderung in der Landwirtschaft das Aufkommen von Landwirtschafts‑Robotern und Drohnen. Dieses plötzliche Erscheinen neuer Maschinen auf dem Feld ist auf einige technologische Sprünge in den letzten Jahren zurückzuführen:

  • Günstigere Sensoren und mechanische Teile, die Kosten senken.
  • Maschinelles Sehen, das den Robotern ermöglicht, die Pflanzen tatsächlich zu sehen.
  • Batterien, die die Ausdauer der Systeme erhöhen.
  • KI, die sie halbautonom macht und wahrscheinlich bald vollständig autonom.

Damit kann viel Arbeit ersetzt werden, die nicht mit größeren, schwereren Traktoren mechanisiert werden kann, wie Obstpflücken, Unkrautjäten, Insektenbekämpfung usw.

Quelle: Corteva

Die kleinere Größe von Landwirtschafts‑Robotern und ihre KI‑gestützte Autonomie können neue Anbaumethoden ermöglichen.

Zum Beispiel kann ein Laser verwendet werden, um Unkraut zu „zappen“ statt es mechanisch zu entfernen. Oder Herbizide können gezielt auf einzelne Pflanzen gesprüht werden, die mit maschinellem Sehen identifiziert wurden, anstatt das gesamte Feld zu behandeln.

Große fliegende Drohnen können ebenfalls für landwirtschaftliche Operationen eingesetzt werden, vom Transport schwerer Lasten wie Düngersäcke und Erntegut (insbesondere in bergigem Gelände) bis hin zu even artificially pollinating corn fields.

Sie können weitere Details zu dieser Technologie, ihren Anwendungen und führenden Unternehmen in diesem Bereich in “Investoren sollten beachten: Robotik übernimmt die Landwirtschaft” lesen.

Daten

Landwirtschaft wird zunehmend zu einem datengetriebenen Geschäft. Anstatt sich auf Erfahrung und Instinkt einzelner Landwirte zu verlassen, können Daten jetzt Entscheidungen zu Bewässerung, Chemikalieneinsatz usw. steuern.

Ein Schlüsselelement ist die multispektrale Bildgebung oder das synthetische Bild von Pflanzen in mehreren Lichtwellenlängen. Sie hilft zu erkennen, welcher Feldabschnitt Wasser benötigt, von einer Krankheit befallen ist und kann zukünftige Erträge prognostizieren.

Diese Bilder werden meist von oben erzeugt, entweder durch eine Langstrecken‑Drohne oder einen Satelliten. Sie können durch Feld‑Sensoren ergänzt werden, die Nährstoffe im Boden oder dessen Feuchtigkeitsgehalt messen.

Software / KI

Betriebe nutzen zunehmend Software, um ihre täglichen Abläufe zu verwalten. Dazu gehören Daten wie multispektrale Bilder, aber auch tägliche Vorgänge, die von ERP‑Software gehandhabt werden, wie Gehaltsabrechnung, Zeitpläne, Maschinenwartung, Abrechnung usw.

Quelle: AgriERP

Je mehr Daten auf dem Betrieb verfügbar und zentralisiert sind, desto mehr kann KI‑Analyse helfen. Zum Beispiel kann die Kombination aus Wettervorhersagen, Pflanzendaten und verfügbaren Maschinen den Erntezeitplan optimieren.

Sie könnte viele weitere Dinge tun, etwa Lecks in Bewässerungssystemen erkennen, Dünger‑ und Pestizideinsatz optimieren, den Standort und die Gesundheit von Nutztieren überwachen, die Sortierung der Ernte automatisieren usw.

Gentechnik

Während landwirtschaftliche Praktiken lange Zeit unverändert blieben, haben Menschen stets daran gearbeitet, neue Pflanzensorten zu entwickeln, die in irgendeiner Weise überlegen sind: produktiver, resistenter, nährstoffreicher usw.

Traditionell konnte dies nur sehr langsam geschehen und nur mit natürlich vorkommenden Mutationen. Selbst die meisten neueren Methoden zur Entwicklung neuer Sorten basierten größtenteils auf zufälligen (induzierten) Mutationen.

Moderne Biotechnologie hat unseren Ansatz verändert. Während umstritten, werden gentechnisch veränderte (GMO) Pflanzen wahrscheinlich ein zentrales Werkzeug zukünftiger Medizin sein, besonders wenn wir uns von der ersten Generation entfernen, die um den Einsatz chemischer Pestizide und Herbizide gebaut war.

Stattdessen werden neuere Generationen von GMO‑Pflanzen in der Lage sein:

  • Den Auswirkungen von Klimainstabilität zu widerstehen, indem sie weniger Wasser benötigen und intensive Hitze, Dürre usw. tolerieren.
  • Höhere Salzgehalte zu verkraften, was den Anbau in leicht salzhaltigem Wasser ermöglicht – ein besonderes Problem beim Reisanbau und stark bewässerten Feldern.
  • Schädlinge und Krankheiten mit modifizierten Genen zu bekämpfen, anstatt nur Toxine wie bei 1st‑Generation‑GMOs zu produzieren.

Abschließend wurde in “Engineered Plant Microbiomes – Protecting Crops with Bacteria” auch diskutiert, wie GMOs so gestaltet werden könnten, dass sie ein besseres und reicheres Bakterien‑Ökosystem im Boden fördern, was wiederum die Pflanzen resistenter und produktiver macht.

De‑Novo‑Domestikation

Die meisten Pflanzen, die wir konsumieren, waren ursprünglich Wildpflanzen, die domestiziert wurden. Dies geschah an nur wenigen Orten, was stark darauf hindeutet, dass wahrscheinlich noch viele andere Pflanzen domestiziert werden könnten.

Eine neue Option entsteht, genannt „De‑Novo‑Domestikation“. Die Idee ist, anstatt hochproduktive moderne Kulturen zu nehmen und sie so resistent wie Wildkräuter zu machen, warum nicht bereits resistente Wildkräuter nehmen und sie so produktiv wie moderne Kulturen machen?

Wir haben diese Idee ausführlich in “Advancing Agriculture with AI and Genetic Engineering – The Future of Cultivation” diskutiert, einschließlich der Kombination mit multispektraler Bildgebung, sodass Landwirtschafts‑Roboter alle Unkräuter ohne das modifizierte „Tag“ entfernen können.

Neue Arten von Lebensmitteln

Eine weitere Möglichkeit, die Landwirtschaft zu verbessern, besteht darin, neue Lebensmittelprodukte zu schaffen. Zum Beispiel haben wir in “Using CRISPR‑Cas9 to Gene Hack Edible Mycelium Into Meat Substitutes” gezeigt, wie Pilze genetisch so verändert werden können, dass sie wie Fleisch aussehen und schmecken, dabei aber noch gesünder sind.

Im Laufe der Zeit könnte das Hinzufügen weiterer Nährstoffe, wie beim Goldenen Reis‑Projekt, oder die Verbesserung des Geschmacks ein großartiger Weg sein, die Produktivität der Landwirtschaft zu steigern.

Neue Anbaumethoden

Während technologie‑zentrierte Ansätze wie Robotik, daten‑/KI‑gesteuerte Systeme oder GMOs Teil der Zukunft der Landwirtschaft sein werden, ist das nicht alles. Je besser wir die Komplexität unserer Ökosysteme und die Wechselwirkungen aller Komponenten verstehen, desto mehr erkennen wir, wie wir bessere Farmen gestalten können.

Dies steht im Zentrum einer stillen Revolution in der Landwirtschaft, die unter vielen Bezeichnungen wie Permakultur, regenerative Landwirtschaft, biodynamische Landwirtschaft usw. diskutiert wird.

Permakultur & regenerative Landwirtschaft

Ursprünglich mehr eine Gegenbewegung, die moderne Anbaumethoden ablehnte, hat sich die Permakultur zu einem respektierten wissenschaftlichen Feld entwickelt und ihre Fähigkeit gezeigt, ökologisch freundlichere Farmen zu schaffen, die gleichzeitig profitabel und produktiv sind.

Die Idee ist, die Wirkung gesunder Böden auf das Pflanzenüberleben, die Synergien zwischen verschiedenen Pflanzenarten, die Räuber von Pflanzenschädlingen, den Kohlenstoffgehalt der Böden usw. zu integrieren.

Viele Bezeichnungen, die dem bekannteren „Bio‑Landbau“ ähneln, tauchen jetzt für regenerative Landwirtschaft auf.

Diese Methode führt zu einem komplexeren Farmdesign, das Bäume, Sträucher, Hecken und Teiche in ein System mit Reihen von Nutzpflanzen integriert. Die Methode ist sehr produktiv, aber in den meisten Fällen schwierig mit den riesigen Traktoren der modernen industriellen Landwirtschaft zu kombinieren.

Glücklicherweise lässt sie sich dank der Trends zu Elektrifizierung, Robotik und Drohnen viel leichter umsetzen. Und da sie komplexer ist, funktioniert ein datengetriebener Ansatz bei regenerativer Landwirtschaft ebenfalls gut.

Agroforstwirtschaft, Carbon Farming und Biochar

Die CO₂‑Emissionen der Landwirtschaft sind oft ein Problem. Je besser wir den Kohlenstoffkreislauf verstehen, desto klarer wird, dass Böden ein Schlüsselteil sind und dass das Halten von Kohlenstoff in humusreichen Böden eine der effizientesten Methoden zur Kohlenstoffbindung sein kann.

Moderne Landwirtschaft, mit tiefem Pflügen und nackten Böden, entzieht den Böden häufig ihren Kohlenstoffgehalt. Das setzt nicht nur CO₂ frei, sondern reduziert auch die Fähigkeit des Bodens, Wasser und Nährstoffe zu speichern, was zu einem erhöhten Bedarf an teurer Bewässerung und Düngung führt.

Deshalb ist „Carbon Farming“ ein neuer Trend, bei dem Landwirte das Land so bearbeiten, dass Kohlenstoff gebunden statt freigesetzt wird.

Die erste Methode ist Agroforstwirtschaft, bei der Nutzpflanzen oder Nutztiere zusammen mit einer Baumreihe angebaut werden. Der Baum bietet Schatten, Feuchtigkeit, abgefallene Blätter und Kohlenstoffbindung, während die Pflanzen weiterhin kultiviert werden. Nach mehreren Jahrzehnten können die Bäume zusätzliches Einkommen in Form von Holz liefern.

Als nächstes kommt Carbon Farming. Im Allgemeinen trägt jede landwirtschaftliche Praxis, die organische Substanz dem Boden hinzufügt, zur Kohlenstoffbindung bei. Viele Länder und Wirtschaftsblöcke, einschließlich der EU, bieten jetzt Anreize für „Carbon Farming“, um die Kohlenstoffsequestrierung und -speicherung in Wäldern und Böden zu erhöhen und gleichzeitig Treibhausgasemissionen aus Böden zu reduzieren.

Quelle: Stop Waste

Zuletzt wird von Wissenschaftlern, Amateuren und Landwirten eine neue Technologie erforscht: Biochar. Dabei wird organisches Material wie Pflanzenreste oder Holz durch Pyrolyse verbrannt. Anstatt vollständig zu Asche zu verbrennen, bleibt ein sehr poröser Holzkohlerückstand zurück.

Diese Form von festem Kohlenstoff ist sehr stabil und kann tausende Jahre unverändert bleiben. Sie bietet zudem einen Lebensraum für nützliche Bakterien und Pilze. Biochar wird bereits in größerem Maßstab eingesetzt, zum Beispiel von Golfplätzen, um den Wasserverbrauch um 30 % zu senken.

Erneuerbare Energien

Bauern übernehmen zunehmend erneuerbare Energien, vor allem Solar‑ und Windenergie. Im Jahr 2022 nutzten insgesamt 153.101 US‑Farmen und Ranches erneuerbare Energiesysteme, verglichen mit 57.299 im Jahr 2012 – ein Anstieg von 167 % innerhalb von zehn Jahren.

Diese Solaranlagen können auch mit den Kulturen integriert werden, anstatt erstklassiges Ackerland zu bedecken, eine Technik namens Agrivoltaik, die wir in “Agrivoltaics To Merge “Real” Farms With Solar Farms” erklärt haben.

Bauern beginnen zudem, Methangas‑Fermenter zu integrieren, um landwirtschaftliche Abfälle in Biogas zu recyceln, besonders auf Ranches mit großen Mengen an Tierabfällen.

Eine weitere neue Energiequelle ist Geothermie, die wir ausführlicher in “Geothermal And Passive Greenhouses – Reducing Farming Carbon Emissions” behandelt haben.

Null‑CO₂‑Dünger

Unter den Hauptdüngern sind Phosphor und Kalium (das P und K in NPK‑Düngern) natürliche Elemente, die abgebaut werden. Um diese Düngemittel CO₂‑neutral zu machen, muss also der Abbau selbst elektrifiziert werden und mit grüner Energie betrieben werden.

L Stickstoffdünger ist eine andere Geschichte, da er derzeit überwiegend aus Erdgas oder anderen fossilen Brennstoffen hergestellt wird. Genauer gesagt, treiben fossile Brennstoffe die chemischen Reaktionen an, die atmosphärisches N₂ in Ammoniak umwandeln.

Glücklicherweise entwickelt sich eine komplette Lieferkette zur Produktion von grünem Ammoniak. Diese könnte die dezentrale Ammoniakproduktion aus modularen Systemen umfassen, wie das Angebot von FuelPositive Corporation und AmmPower Corp., das wir in “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks” vorgestellt haben.

Vielleicht wird es eines Tages ein wichtiger Teil der Gleichung sein, fossile Brennstoffe als Energiequelle zu ersetzen, wie wir in “Decarbonizing Global Shipping Lanes Through Green Ammonia” untersucht haben.

und möglicherweise auch landwirtschaftliche Geräte zu betreiben.

Alternativ könnte Nitrogen direkt durch speziell entwickelte Mikroben in den Boden eingebracht werden.

Soilless‑Landwirtschaft

Die Landwirtschaft entwickelt sich rasant weiter, nicht nur durch bessere Bodenkultur oder neue Technologie. Einige Methoden zielen darauf ab, das Feld und den Boden vollständig zu eliminieren, um Lebensmittel zu produzieren.

Dies kann in urbanen Farmen geschehen, ein neuer Trend, der die Lebensmittelproduktion näher an die Konsumzentren bringt, den wir in “Scaling Urban Agriculture to Bring Many Benefits” untersucht haben.

Vertikale Landwirtschaft

Eine Möglichkeit, in Städten zu farmen, ist die vertikale Landwirtschaft, bei der künstliches Licht und Indoor‑Gewächshäuser die traditionelle Landwirtschaft vollständig ersetzen sollen.

Dies ist eine vielversprechende Idee, die jedoch optimiert werden muss, um mit der traditionellen Landwirtschaft konkurrenzfähig zu sein.

Mehr dazu erfahren Sie in “A Deep Dive into Vertical Farming and its Global Impact”, sowie in “5 Best Vertical Farming Companies” & “Top 10 Indoor Agriculture Companies”.

Die meisten Indoor‑ und vertikalen Anbaumethoden basieren auf Hydroponik, bei der die Pflanzen ihre Nährstoffe nicht aus dem Boden, sondern aus fließendem Wasser erhalten. Wir erklärten, wie das funktioniert, in “Hydroponics – Everything You Need to Know”.

Noch fortschrittlichere Methoden entfernen sogar das Wasser und beschränken den Anbau auf einen Nebel‑Aerosol, eine Methode namens Aeroponik.

Ein weiterer Schritt ist die Kombination von Fischzucht mit Pflanzenanbau, wobei die Fischabfälle als Dünger und die Pflanzen als Wasserreinigungssystem dienen – ein Konzept namens Aquaponik.

Schließlich können neuartige Lebensmittel wie  Microalgen, die reich an Proteinen und Antioxidantien sind  gezüchtet und dann zu Nahrungsergänzungsmitteln verarbeitet oder in Getränken verwendet werden.

Landwirtschaft für erneuerbare Materialien & Energie

Biokraftstoffe

Landwirtschaft könnte sich künftig nicht nur auf Nahrung beschränken, sondern auch viele nicht‑erneuerbare Materialien durch natürlich angebaute Alternativen ersetzen.

Bisher wurde dies durch die ersten Generationen von Biokraftstoffen erreicht. In Zukunft könnte die Algenzucht für Biokraftstoffe ein neues landwirtschaftliches Geschäftsmodell werden.

Biomaterialien

Viele Materialien werden heute entweder aus nicht‑erneuerbaren Quellen hergestellt oder sind auf irgendeine Weise toxisch. Neue Biotechnologie könnte natürlichere und gesündere Alternativen ermöglichen.

Das gilt besonders für Biokunststoffe, bei denen zahlreiche Unternehmen daran arbeiten, unsere Plastikabhängigkeit deutlich zu reduzieren.

Ein weiteres Material mit großem Potenzial ist Holz. Während die Forstwirtschaft bereits ein riesiger Industriezweig mit einem Wert von 1,16 Billionen $ im Jahr 2024 ist, könnte verbesserte Genetik die Holzproduktion und Kohlenstoffbindung steigern.

Holz könnte ein viel wirksameres Material sein, als bisher angenommen. Forscher entdecken, dass alkalische Bedingungen, hohe Temperaturen und Biopolymere Holz in „augmentiertes Holz, das die Festigkeit von Stahl und eine Steifigkeit 23‑mal höher als Beton“ verwandeln können.

Investieren in die Landwirtschaft

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, in die Produktion von Lebensmitteln und Biomaterialien zu investieren. Und das ist ein riesiger Sektor, mit 9,09 Billionen $ globalem Umsatz.

Der Sektor ist zudem stark fragmentiert, wobei der Großteil der landwirtschaftlichen Aktivitäten von relativ kleinen Unternehmen, Familienbetrieben usw. durchgeführt wird. Insgesamt ist die Landwirtschaft selten vertikal integriert, wobei verschiedene Unternehmen die Eingangs‑, Zwischen‑ und Endstufen der Wertschöpfungskette – Ausrüstung, Saatgut, Chemikalien, Arbeit, Verarbeitung, Wiederverkauf & Marketing – beliefern.

Sie können in lebensmittelbezogene Unternehmen über zahlreiche Broker investieren; hier finden Sie auf securities.io unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien, dem Vereinigten Königreich und vielen anderen Ländern.

Wenn Sie nicht in ein bestimmtes Unternehmen investieren möchten, können Sie auch Biotech‑ETFs wie den Global X AgTech & Food Innovation ETF (KROP), den iShares MSCI Agriculture Producers ETF (VEGI) oder den VanEck Agribusiness ETF (MOO), die ein breiter diversifiziertes Engagement in der lebenswichtigen Lebensmittelproduktionsindustrie ermöglichen.

Unternehmen für Lebensmittelproduktion & Agrar‑Innovationen

CTVA Preisdiagramm

Corteva ist ein globaler Marktführer für Agrartechnologie, insbesondere für Chemikalien und Saatgut. Das Unternehmen ist zudem sehr aktiv im Bereich neuer Agrartechnologien wie Robotik.

Mit einem Nettoumsatz von 17,2 Mrd. $ im Jahr 2023, über 22.500 Mitarbeitenden und mehr als 10 Mio. Kunden gehört das Unternehmen zu den größten seiner Branche, zusammen mit den US‑Konkurrenten Bayer und Syngenta.

Insgesamt, und möglicherweise als Spiegelbild eines tieferen Trends zu reduziertem Konsum und stärkerer Konkurrenz, sind die Umsätze mit Chemikalien (Pestizide, Herbizide usw.) im Jahr 2024 zurückgegangen, während die Saatgutverkäufe gestiegen sind.

Quelle: Corteva

Bei genauerem Hinsehen liegt das Kerngeschäft von Corteva im Saatgut für Mais und Soja, das den Großteil des Umsatzes in diesem Segment ausmacht. Besonders bemerkenswert ist das Corteva‑„Enlist E3“‑Soja, das gegen drei Herbizide resistent ist (2,4‑D‑Cholin, Glyphosat und Glufosinat) und von unter 5 % im Jahr 2019 auf über 65 % des US‑Marktes angewachsen ist.

Quelle: Corteva

Im Bereich Pflanzenschutz/Chemikalien entfielen mehr als die Hälfte der Umsätze auf Herbizide, der Rest bestand hauptsächlich aus Insektiziden und Fungiziden.

Quelle: Corteva

Corteva hat sein aktuelles Geschäft rund um die traditionelle industrielle Landwirtschaft aufgebaut, die nach wie vor ein sehr profitables Geschäft ist und das aktuelle F&E‑Budget trägt.

Allerdings blicken wir auch in die Zukunft der Landwirtschaft, die wir in diesem Artikel diskutiert haben. Insbesondere arbeitet Corteva an:

Corteva untersucht zudem aktiv die zukünftige Nachfrage nach grünen Biokraftstoffen und Spezial‑Proteinen, jeweils mit einem adressierbaren Markt von 10‑30 Mrd. $ bis 2035.

Quelle: Corteva

Insgesamt ist Corteva zwar ein Riese der „alten“ industriellen Landwirtschaftsmethoden, aber das Unternehmen ist sich der Veränderungen im Sektor klar und positioniert sich, um ein ebenso großes und erfolgreiches Unternehmen zu werden, das sich schnell ändernden landwirtschaftlichen Praktiken anpasst.

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Jonathan ist ein ehemaliger Biochemie‑Forscher, der in der genetischen Analyse und in klinischen Studien gearbeitet hat. Er ist jetzt Aktienanalyst und Finanzautor mit einem Fokus auf Innovation, Marktzyklen und Geopolitik in seiner Veröffentlichung 'The Eurasian Century'.