A&E Forschung 2020

Annika Hartleben, Corinna Müller

Bis zum Jahr 2020 wird die Weltbevölkerung voraussichtlich auf 7,7 Mrd. Menschen anwachsen (United Nations Population Division). Dementsprechend wird sich der Nahrungsmittelbedarf in den kommenden Jahren stark erhöhen. Vor allem in den Entwicklungsländern wird es zu einem Anstieg der Lebensmittelnachfrage kommen. Diese erfolgt jedoch nicht ausschließlich durch die wachsende Bevölkerungszahl, sondern bedingt sich weiterhin durch steigende Einkommen, die es den Leuten ermöglichen, qualitativ hochwertige Lebensmittel zu konsumieren. Der steigenden Nachfrage nach Nahrungsmitteln stehen allerdings immer weniger Ackerland und Weideflächen zur Verfügung, sodass ein Produktionszuwachs hauptsächlich über Steigerung der Erträge erzielt werden muss.

Hierzu kann die Agrarforschung einen wichtigen Beitrag leisten, beispielsweise durch Genomforschung in der Pflanzenzüchtung. Dabei geht es in erster Linie darum, Erträge und Qualität noch weiter zu steigern und Resistenzeigenschaften zu verbessern, u.a. gegenüber Hitze, Trockenheit und Pathogenen. Gerade die ersten beiden Eigenschaften werden im Zuge einer prognostizierten Erderwärmung besonders in Afrika weiter an Bedeutung gewinnen, wo mit noch stärkeren Dürren zu rechnen ist. Ein Beispiel für die Pflanzengenomforschung ist das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützte Projekt GABI (Genomanalyse im biologischen System Pflanze), in dem acht Pflanzengenome mit Modellcharakter untersucht werden und die Ergebnisse später auf andere Pflanzen übertragen werden können.

Ein weiteres Forschungsfeld ist der Bereich der Bioenergie, da der Energiebedarf steigt, fossile Energien aber immer knapper werden. Durch Biotreibstoffe können die zum Klimawandel beitragenden CO2 Emissionen gesenkt werden. In diesem Bereich wird jedoch um die knappe landwirtschaftliche Nutzfläche konkurriert, da sie einerseits zur Nahrungsmittelsicherung und anderseits zum Anbau von Energiepflanzen verwendet werden kann.

Auf internationaler Ebene gehört die Consultative Group on International Agricultural Research (CGIAR) zu den großen Forschungsinstitutionen. Sie ist ein Bündnis von Staaten, internationalen und regionalen Organisationen sowie von privaten Stiftungen. Ihre öffentliche Forschung wird nicht zu kommerziellen Zwecken genutzt und darüber hinaus einzig durch die Mitgliedsländer finanziert. Die CGIAR unterstützt weltweit 15 Agrarforschungszentren, u.a. International Food Policy Research Institute (IFPRI). welches mit seinem Projekt "Vision 2020" eine nachhaltige weltweite Ernährungssicherung anstrebt.

Des Weiteren tragen die Informationstechnologien einen entscheidenden Beitrag zur Agrarforschung bei, da sie die Schnittstelle zwischen biologischen Systemen und technischen Prozessen darstellen. Die folgenden Punkte geben die wichtigsten Funktionen der Informationstechnologien in der Agrarforschung wieder:

1) Datenerfassung (z.B. mit Hilfe von Sensoren)

2) Datenspeicherung

3) Datendarstellung z.B. in Form von Graphiken und Animationen

4) Datenverwaltung (Analyse, Simulation)

5) Kommunikation (Internet, Online- Zeitschriften)

6) Metaforschung

Durch Informationstechnologien können vorhandene Informationen besser ausgenutzt werden, beispielsweise können Forschungszentren weltweit miteinander kommunizieren via Internet, Telefon u.a. und können zusätzlich die empfangenen Informationen, in ihre Forschungen einfließen lassen, was wiederum zur Einsparung von Zeit und Geld führen kann.

Wenn es nicht zu einer direkten Kommunikation zwischen den Forschern kommt bzw. kommen kann, haben diese auch die Möglichkeit, sich Informationen aus dem Internet zu beschaffen, wobei hier nicht immer eine hohe Qualität gewährleistet ist. Problematisch ist dies vor dem Hintergrund, dass nicht grundsätzlich nachvollzogen werden kann, welcher Autor den jeweiligen Artikel verfasst hat. Als ein Indikator für die Qualität kann die Zitierrate herangezogen werden. Es ist davon auszugehen, dass ein Artikel dann zitiert wird, wenn er von Lesern als gut befunden wird

Der Trend von online-Fachzeitschriften als Informationsquelle wird sich weiter fortsetzen, da der Zugriff und die Verfügbarkeit immer weiter vereinfacht werden. Zeitschriftenanbieter, die für ihre online-Artikel/-Zeitschriften einen hohen Preis verlangen, werden sich jedoch aufgrund der Informationsfülle im Internet voraussichtlich nicht lange halten können.

Internationaler Handel mit Lebensmitteln 2020

Annika Hartleben und Corina Müller

Das weltweit steigende Handelsvolumen im Bereich Lebensmittel (2000: 295 Mio.$, 2005: 465 Mio.$) lässt sich auf verschiedene Ursachen zurückführen. Hauptgründe liegen vor allem im Wandel der Entwicklungsländer, die bedingt durch den wirtschaftlichen Fortschritt, auch westliche Essgewohnheiten übernehmen. Besonders im asiatischen Raum nimmt die Nachfrage nach Fleisch und Milch stetig zu. Dieser Trend wird voraussichtlich anhalten, denn der Anstieg der Weltbevölkerung auf ca. 7,7 Mrd. Menschen bis zum Jahr 2020 wird hauptsächlich durch die Entwicklungsländer bedingt sein.

Anhand eines Baseline Prognosemodells (IMPACT) des International Food Policy Research Institutes, können unter Einbeziehung verschiedener Variablen (Regionen, Rohstoffgruppen, konstruierter Wettbewerbsmarkt etc.) folgende Szenarien für 2020 abgeleitet werden: Die Getreidenachfrage steigt mit 47% (557 Mio. t) in den Entwicklungsländern an. Einen Großteil des Anstiegs kann vor allem Asien verzeichnet werden (52 %), davon nehmen China und Indien über die Hälfte der Menge ein. Ebenso erfolgt der bedeutendste Anstieg bei Fleisch und Futtergetreide in den Entwicklungsländern. Vor allem in Ostasien, insbesondere in China, wird sich die nachgefragte Menge bis 2020 auf ca. 110 Mio.t Fleisch und 240 Mio.t Futtergetreide verdoppeln. Weitere bedeutende Anstiege lassen sich im Lateinamerikanischen Raum sowie in Nordafrika/Westasien beobachten.

Der internationale Handel mit Lebensmitteln verlagert sich zunehmend auf elektronische Marktplätze. Die weltweite Verbreitung und Nutzung des e-trades führt zur Senkung der Transaktionskosten, wenn die entsprechenden Voraussetzungen, e-readiness, e-trade-strategy und e-competence, dafür erfüllt sind. Bedeutende Einsparungen werden unter anderem durch die erleichterte Kommunikation, via Internet, und durch die Senkung des Verwaltungsaufwands erreicht, da Daten elektronisch übermittelt und bearbeitet werden können. Weiterhin führen Rationalisierungen im Bereich Liefer- und Transportketten zur Einsparung von Transaktionskosten, da Abläufe optimiert werden können. Des Weiteren wird insbesondere auch kleinen Unternehmen und Unternehmen aus Entwicklungsländern die Platzierung im internationalen Markt mithilfe des e-trades ermöglicht. Die Barrieren am internationalen Handel teilzunehmen sind deutlich geringer und vor allem das Auffinden von geeigneten Partnern wird erleichtert. Beispielsweise können deutsche und ausländische Unternehmen auf der Homepage des e-trade centers Produkte und Dienstleistungen anbieten bzw. nachfragen und daraufhin langfristige Geschäftbeziehungen aufbauen.

Die Voraussetzungen des internationalen Handels werden voraussichtlich mit steigendem Qualitätsbewusstsein der Verbraucher zunehmen. Die Rückverfolgbarkeit der Produkte und Informationen zur Lebensmittelsicherung, wie beispielsweise HACCP, gewinnen daher stetig an Bedeutung. Insbesondere bei homogenen Gütern, deren optischer Eindruck keinen Rückschluss auf die Qualität zulässt, stehen de Vertrauenseigenschaften im Fokus. Daher nehmen die Anforderungen an Informationen mit der Anzahl an Substituten zu, da der Verbraucher stets das Produkt mit der höchsten Transparenz wählen wird. Langfristig können jedoch zuviel geforderte Mengen an Daten und Informationen wiederum zu tarifären Handelshemmnissen führen und Länder mit geringeren Mitteln den Zugang zum Markt verschließen.

Lebensmittelskandale stellen einen weiteren Faktor dar, der den Informationsbedarf erhöht und Verbraucher aktiv nach Qualitätsmerkmalen suchen lässt. Skandale „geringen“ Ausmaßes zeigen sich bereits als Folge von Grenzwertüberschreitungen, z.B. bei Höchstwerten für Pestizidrückstände auf Weintrauben. Einen wichtigen Bestandteil des internationalen Lebensmittelhandels stellen daher definierte Standards und die Einhaltung von Qualitätsprüfungen dar, die durch den Einsatz spezieller Messgeräte garantiert werden. Das kann wiederum ein Hemmnis für Entwicklungsländer und kleine Unternehmen bedeuten, wenn die technische Ausstattung bzw. das notwendige Kapital zur Qualitätsprüfung nicht vorhanden ist.

Die steigende Fleisch- und Getreidenachfrage bis 2020 könnte mit Preissteigerungen einhergehen, da die Kapazitäten der westlichen Länder relativ begrenzt sind. Im Gegenzug dazu würde ein Preisanstieg wiederum einen Produktionsanreiz bewirken. Unter Berücksichtigung der Entwicklungsländer lässt sich jedoch noch ein großes Potential im Bereich Fleisch- und Getreideproduktion vermuten. Wenn die vorhandenen Kapazitäten den Umständen entsprechend gut genutzt werden würden, wären noch große Mengensteigerungen ohne erhebliche Preisanstiege zu erwarten: man geht sogar von eher sinkenden Preisen aus. Die Bedeutung des Lebensmittelhandels zeigt sich wiederum in der Bereitstellung der benötigten Waren am richtigen Ort, wobei der e-trade die Erstellung optimaler Lieferströme umsetzen kann.

Der Landwirtschaftliche Betrieb in Europa 2020

Geesa Theessen und Kerstin Urban

Aus den Veränderungen der Rahmenbedingungen der Landwirtschaft ergeben sich neue Anforderungen, aus denen die zukünftige Entwicklung und Verbreitung von IT in der Landwirtschaft abgeleitet werden kann.

In Bezug auf die Veränderung der Rahmenbedingungen der Landwirtschaft in Europa veröffentlichte die europäische Kommission im Jahr 2006 eine Szenarioanalyse „Scenar 2020“, in der 3 verschiedene Szenarien kreiert wurden (Baseline Scenario, Regionalisation Scenario, Liberalisation Scenario). Im 1. Szenarium wird angenommen, dass es zu keiner Richtungsänderung in der Europapolitik kommen wird. Bei den beiden anderen Szenarien hingegen wird von einer Regionalisierungs- bzw. von einer Liberalisierungspolitik ausgegangen. Die Einflussfaktoren lassen sich unterteilen in die politische Einflussnahme (Landwirtschaftspolitik, Umweltpolitik, WTO) und die Veränderung der sozialen Umwelt (Bevölkerungswachstum, Wirtschaftsentwicklung, Verbraucherpräferenzen, Umweltbedingungen). Laut der europäischen Kommission werden die Bevölkerungszahlen in der EU weitestgehend konstant bleiben. In den anderen Bereichen der sozialen Umwelt werden die Trends der vergangen Jahre weiter anhalten. Im Bereich der Verbraucherpräferenzen bedeutet dies, dass die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Produkten und mehr Sicherheit weiter steigen wird, auch der Bedarf an ökologisch produzierten Produkten steigt weiter.

Aus der gestiegenen Nachfrage nach Sicherheit bei Nahrungsmitteln und zahlreichen Erlassen der europäischen Kommission zur Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln ergibt sich ein höherer Bedarf an Informationen aus der Produktionskette. Gerade im Bereich der Bioprodukte ist es notwendig, dass auch Informationen der Produktion und der Verarbeitung mitgeliefert werden, um so das Vertrauen der Verbraucher zu gewinnen. Damit die notwendigen Informationen mitgeliefert werden können ist eine kontinuierliche und detaillierte Datenerfassung vom Produzenten bis zum Verbraucher erforderlich. Da für jedes einzelne Tier genaue Daten vorliegen sollen, steigt die Menge an Informationen enorm. Dies erfordert eine automatische Datenerfassung mit Hilfe von Sensortechnik und Bilderkennung.

Auf der Prozessebene erfordert die zunehmende Betriebsgröße eine Automatisierung der Produktionsabläufe, um dem einzelnen Landwirt zu entlasten.

Um dem bestehenden Preisdruck standzuhalten, muss kostengünstig und effizient produziert werden. Folglich muss auf der Betriebsebene die die Verwendung der vorhandenen Inputfaktoren effizient geplant werden, was eine neue Herausforderung für das Management darstellt, dass mit Hilfe geeigneter Software unterstützt werden könnte.

Weit verbreitet sind heute bereits die Einzeltieridentifikation, Ackerschlagkarteien und mobile Agrarcomputer, auch das Internet wird zunehmend zur Informationsbeschaffung und im Bereich E-Government genutzt. Auch wurde bereits viel entwickelt im Bereich der automatischen Datenerfassung (bspw. OptiSort), der Automatisierung von Produktionsabläufen (bspw. Melkroboter) und auch Software zur Unterstützung des Managements (MIS) wurde bereits viel entwickelt (Precision Farming), allerdings ist der Verbreitungsgrad gering.

Was noch fehlt ist eine Vernetzung der Systeme, so dass ein Datenaustausch zwischen den einzelnen Systemen möglich ist, beispielsweise zwischen der automatischen Datenerfassung und den automatisierten Produktionsabläufen. Um dies zu ermögliche, muss weiter an einem einheitlichen Datenformat gearbeitet werden, so dass ein reibungsloser Datenfluss bis hin zur Ernährungsindustrie statt finden kann. und das einheitliche Datenformat, damit der Informationsfluss zwischen den Systemen funktioniert und das vom Landwirt bis zu Lebensmittelindustrie.

Gerade die nicht vorhandene Kompatibilität der Systeme stellt einen hemmenden Faktor bei der Verbreitung der IT in der Landwirtschaft dar. Die Anschaffung einzelner Systeme, die nicht kompatibel sind, stellt keinen großen Vorteil dar. Hinzukommt, dass viel Zeit in das Erlernen der Technik investiert werden muss. Eingebettete Technologien und Surface Computing werden hier in Zukunft Abhilfe schaffen. Eine weitere hemmende soziale Institution ist der Familienbetrieb, der verhindert, dass hochqualifizierte Arbeitskräfte eingestellt werden, die den Einzug neuer IT fördern würden. Denkbar wäre es allerdings, dass durch den Einzug von IT, beispielsweise automatischer Datenerfassung, das Vertrauen in Kooperationspartner steigt, da die asymmetrische Information reduziert wird. Dadurch könnten neue Kooperationen zwischen den Landwirten gefördert werden, was zu einem schnelleren Einzug neuer Technik führen könnte.

	Prozess IT	IT + Person	Vernetzte IT
Prozess- ebene	Bsp.: Fütterungs- automaten Eingebettete Technologien	GPS gesteuerte Fahrzeuge Surface Computing	Steigende Vernetzung
Betriebs- ebene	Eingebettete Technologien	MIS Surface Computing	Steigende Vernetzung
Anbieter- kette	Eingebettete Technologien	Surface Computing	Steigende Vernetzung RFID Chips
Staat			E-Government

Abb.1 Bestehende Systeme in den einzelnen Bereichen und fördernde Faktoren