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Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft
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Ökosystemleistungen von Wäldern
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Nachhaltigkeit im öffentlichen Beschaffungswesen
Transparente Umweltbewertung und Nachhaltigkeitsanalyse des Schweizer Endverbrauchs
Digitale Innovationen für eine nachhaltige Landwirtschaft
Ernährungs- und Umweltauswirkungen des schweizerischen Lebensmittelverzehrs
Zusammenspiel von Ökonomie und Ökologie in Schweizer Landwirtschaftsbetrieben
Nachhaltigkeitsfussabdruck der Schweiz
Diversifizierte Ernährungssysteme dank nachhaltiger Handelsbeziehungen
Arbeitsmarkteffekte einer grünen Volkswirtschaft
Freiwillige Umweltinitiativen der Privatwirtschaft
Rechtliche Rahmenbedingungen für eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft
Sanfte Schubser für KMUs
Rebound Effekte der Sharing Economy
Nachhaltiges Konsumverhalten
Lebensdauerverlängerung für Mobilgeräte
Der Einfluss von Umweltidentitäten

Digitale Innovationen für eine nachhaltige Landwirtschaft

Neue Informations- und Kommunikationstechnologien haben das Potenzial, den ökologischen Fussabdruck der Schweizer Landwirtschaft zu reduzieren, ohne die Produktion von Nah-rungsmitteln einzuschränken. Um die Potenziale einer Präzisionslandwirtschaft zu verwirklichen, braucht es unter anderem politische Unterstützung.

Hintergrund

Neue digitale Technologien ermöglichen eine präzisere Anwendung von landwirtschaftlichen Produktionsfaktoren wie z. B. Dünge- und Pflanzenschutzmittel. Dadurch kann die Landwirtschaft umweltfreundlicher werden, ohne dass die Produktion von Nahrungsmitteln abnimmt. Eine ganzheitliche Betrachtung von technischen, agronomischen und sozioökonomischen Faktoren kann Mehrwerte für die Schweizer Land- und Ernährungswirtschaft generieren.

Ziel

Das Ziel des Projektes war es, aufzuzeigen, wie neue Informations- und Kommunikations-technologien, wie beispielsweise die Nutzung von Fernerkundung (z. B. mithilfe von Satelliten oder Drohnen), zu einer nachhaltigen Entwicklung der Schweizer Landwirtschaft beitragen können. Wir prüften neue Anwendungen, zum Beispiel für Drohnen im Bereich des Düngereinsatzes und quantifizierten deren Umweltauswirkungen. Darüber hinaus war auch das Ziel, die Kosten und Nutzen digitaler Technologien zu bestimmen und so eine Entscheidungsgrundlage für Management- und Politikmassnahmen zu liefern.

Resultate

Stickstoffeinsatz in der Landwirtschaft kann redzuziert werden

Unsere Ergebnisse aus verschiedenen Feldversuchen zeigen, dass Sensoren die uneinheitliche Verteilung und die Emission von Stickstoffverbindungen auf dem Feld präzise messen können. Informationen von Satelliten oder Drohnen können also dazu beitragen, den Stickstoffeinsatz bei gleichbleibendem Ertrag deutlich zu reduzieren. Die Messungen von Treibhausgasemissionen implizieren ebenfalls, dass optimierte Düngergaben und Fruchtfolgen mit ganzjährig hohem Bedeckungsgrad positive Umweltwirkungen erzielen können.

 

Nachfrage nach zuverlässigen Präzisionstechnologien steigt

Die ökonomische Analyse von Verfahren der Präzisionslandwirtschaft zeigt, dass finanzielle Mehrwerte für Landwirte zwar vorhanden, oft aber zu klein sind, um hohe Investitionen in digitale Technologien zu rechtfertigen. Steigende Düngerpreise machen die Technologien jedoch attraktiver. Auch überbetriebliche Zusammenarbeit und staatliche Unterstützung steigern die Nachfrage nach Präzisionslandwirtschaft. Gemäss Umfragen sind Schweizer Bäuerinnen und Bauern für die Präzisionslandwirtschaft offen, wenn die Technologie zuverlässig ist und technische Unterstützung vorhanden ist.

 

Es braucht eine ganzheitliche Perspektive für digitale Innovation

Aus einer agrarpolitischen Sicht zeigen unsere Ergebnisse, dass es eine ganzheitliche Perspektive auf eine mögliche Förderung von digitalen Innovationen in der Landwirtschaft braucht. Dazu gehören fünf Aspekte:

1) Es braucht eine stärkere Etablierung digitaler Infrastruktur.

2) Das Wissen zu neuen Technologien muss gefördert werden. Dafür braucht es Aus- und Weiterbildungen und den Austausch in bäuerlichen Netzwerken.

3) Es bedarf einer klaren Regelung, wie Daten von verschiedenen Akteuren genutzt werden können. 4) Da grosse Investitionen nicht auf jedem Betrieb sinnvoll sind, braucht es überbetriebliche Perspektiven.

5) Politikmassnahmen sollten nicht auf spezifische Technologien, sondern explizit auf die Reduktion des ökologischen Fussbadrucks bei gleichbleibender Produktion ausgerichtet werden.

Bedeutung für die Forschung

Die interdisziplinäre Forschung des InnoFarm Projekts hat gezeigt, dass eine ganzheitliche Perspektive auf die Herausforderungen von neuen digitalen Technologien wichtig ist. Neben den fachspezifischen Forschungsbeiträgen zur Nutzung von bildgebenden Verfahren und der Messung von Gasaustauch im Ackerbau, konnte das Projekt durch die Verknüpfung dieser Ergebnisse mit agrarökonomischer Forschung und der Einbindung in agrarpolitische Überlegungen neue Forschungsperspektiven für eine nachhaltige Landwirtschaft aufzeigen.

Bedeutung für die Praxis

Das Projekt schafft Wissensgrundlagen für die Schweizer Landwirtschaft mit Blick auf den Einsatz von Präzisionstechnologien, Düngung und Fruchtfolgeentscheidungen. Die Ergebnisse zeigen aber auch auf, dass die Politik eine zentrale Rolle in der Umsetzung der ökologischen und ökonomischen Potenziale dieser Technologien einnehmen muss. Das Zusammenspiel aller Akteure ist wichtig, damit neue Informations- und Kommunikationstechnologien einen Beitrag zu einer nachhaltigen Landwirtschaft leisten können.

Publikationen

Precision Farming at the Nexus of Agricultural Production and the Environment

Finger, R. et al. (2019) “Precision farming at the nexus of Agricultural Production and the environment,” Annual Review of Resource Economics, 11(1), pp. 313–335. 

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Greenhouse gas fluxes (CO2, N2O and CH4) of pea and maize during two cropping seasons: Drivers, budgets, and emission factors for nitrous oxide

Maier, R., Hörtnagl, L. and Buchmann, N. (2022) “Greenhouse gas fluxes (CO2, N2O and CH4) of pea and maize during two cropping seasons: Drivers, budgets, and emission factors for nitrous oxide,” Science of The Total Environment, 849, p. 157541. 

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Global maps of soil temperature

Lembrechts, J.J. et al. (2022) “Global maps of soil temperature,” Global Change Biology, 28(9), pp. 3110–3144. 

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Benefits of Increasing Information Accuracy in Variable Rate Technologies

Späti, K., Huber, R. and Finger, R. (2021) “Benefits of increasing information accuracy in Variable Rate Technologies,” Ecological Economics, 185, p. 107047. 

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Insights for the Partitioning of Ecosystem Evaporation and Transpiration in Short‐Statured Croplands

Paul‐Limoges, E. et al. (2022) “Insights for the partitioning of ecosystem evaporation and transpiration in short‐statured croplands,” Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 127(7). 

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The FLUXNET2015 dataset and the ONEFlux processing pipeline for eddy covariance data

Pastorello, G. et al. (2020) “The FLUXNET2015 dataset and the ONEFlux processing pipeline for Eddy Covariance Data,” Scientific Data, 7(1). 

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Incentivizing the adoption of precision agricultural technologies in small‐scaled farming systems: A choice experiment approach

Späti, K. et al. (2022) “Incentivizing the adoption of precision agricultural technologies in small‐scaled farming systems: A choice experiment approach,” Journal of the Agricultural and Applied Economics Association, 1(3), pp. 236–253. 

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Scenarios for European agricultural policymaking in the era of digitalisation

Ehlers, M.-H. et al. (2022) “Scenarios for European agricultural policymaking in the era of Digitalisation,” Agricultural Systems, 196, p. 103318. 

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The role of contractors in the uptake of precision farming—A spatial economic analysis

Wang, Y., Huber, R. and Finger, R. (2022) “The role of contractors in the uptake of precision farming—a spatial economic analysis,” Q Open, 2(1). 

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Gap-filling eddy covariance methane fluxes: Comparison of machine learning model predictions and uncertainties at FLUXNET-CH4 wetlands

Irvin, J. et al. (2021) “GAP-filling eddy covariance methane fluxes: Comparison of machine learning model predictions and uncertainties at FLUXNET-CH4 wetlands,” Agricultural and Forest Meteorology, 308-309, p. 108528. 

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SoilTemp: A global database of near‐surface temperature

Lembrechts, J.J. et al. (2020) “SoilTemp: A global database of near‐surface temperature,” Global Change Biology, 26(11), pp. 6616–6629. 

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Altered energy partitioning across terrestrial ecosystems in the European drought year 2018

Graf, A. et al. (2020) “Altered energy partitioning across terrestrial ecosystems in the European drought year 2018,” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 375(1810), p. 20190524. 

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Data on the stated adoption decisions of Swiss farmers for variable rate nitrogen fertilization technologies

Späti, K. et al. (2022) “Data on the stated adoption decisions of Swiss farmers for variable rate nitrogen fertilization technologies,” Data in Brief, 41, p. 107979. 

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FLUXNET-CH4: a global, multi-ecosystem dataset and analysis of methane seasonality from freshwater wetlands

Delwiche, K.B. et al. (2021) “Fluxnet-ch4: A global, multi-ecosystem dataset and analysis of methane seasonality from freshwater wetlands,” Earth System Science Data, 13(7), pp. 3607–3689. 

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Opinion: Smart farming is key to developing sustainable agriculture

Walter, A. et al. (2017) “Smart farming is key to developing sustainable agriculture,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(24), pp. 6148–6150. 

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Projektleitung

Prof. Dr. Robert Finger
Gruppe für Agrarökonomie und Agrarpolitik, ETH Zürich

Prof. Dr. Nina Buchmann
Institut für Agrarwissenschaften, ETH Zürich

Dr. Robert Huber
Gruppe für Agrarökonomie und Agrarpolitik, ETH Zürich

Prof. Dr. Achim Walter
Institut für Agrarwissenschaften, ETH Zürich

Projektpartnerschaften

DigiN Project (Agroscope)

European Association of Remote Sensing Laboratories - EARSeL

Nitrogäu Project (FiBL)

SENsing of Scalable ECOphysiological traits – Senseco (COST action)

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Die Schweizer Landwirtschaft steht vor grossen Herausforderungen. Projekte wie dieses ermöglichen die Zusammenarbeit zwischen Forschung, Beratung und den Landwirtinnen und Landwirten. Sie tragen dazu bei, dass die Schweiz mit innovativen Technologien führend bleibt.

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Michael FeitknechtFenaco (Leiter Department Pflanzenbau und Mitglied der Geschäftsleitung )
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Die Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam war gerade während der schwierigen Corona-Pandemie wohltuend unkompliziert und unbürokratisch - und sicherlich war das Forschungsprojekt auch deswegen ein grosser Gewinn für Alle.

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Andreas SchwabSolothurner Bauernverband Dienstleistungen AG (Geschäftsführer SOBV)
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Mit der Unterstützung neuster Technologien stärken wir unsere Land- und Ernährungswirtschaft – das Forschungsprojekt beweist dies exemplarisch. Die Digitalisierung steigert die Wettbewerbsfähigkeit, sie fördert die Nachhaltigkeit und vereinfacht den administrativen Aufwand. Genau diese Ziele verfolgen wir auch mit der Schweizer Agrarpolitik.

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Christian HoferBundesamt für Landwirtschaft (Direktor)

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