Article in yearbook 2018

History of Agricultural Engineering Thoughts on the history before agriculture 4.0

Abstract:

In analogy to the development of industry, the development of agriculture in Germany can also be divided into phases, which, however, differ in their characteristics and the time periods from industry. A new phase should only be discussed if it overcomes the defects of the previous phase.

Long version

Gedanken zur Vorgeschichte von Landwirtschaft 4.0

In Anlehnung an die Aktivitäten in der Industrie, wo unter dem Begriff Industrie 4.0 gegenwärtig eine zielgerichtete Umgestaltung der industriellen Produktion in Angriff genommen wird, werden in der Landwirtschaft zunehmend ähnliche Überlegungen aktuell. Während der Begriff Industrie 4.0 nach einer Analyse der vorangegangenen Stufen in der industriellen Entwicklung entstanden ist und definiert wurde, ist nicht bekannt, dass für die Landwirtschaft bisher eine analoge Charakterisierung und Definition der bisherigen Entwicklung erfolgt ist. Ob man diese Entwicklung dann in Analogie zur Industrie auch als Landwirtschaft 4.0 bezeichnen sollte, ist unter anderem davon abhängig, in welchen markanten Phasen die bisherige Entwicklung in der Landwirtschaft verlief. Wenn man von Landwirtschaft 4.0 spricht, dann müsste es auch Landwirtschaft 1.0, 2.0 und 3.0 gegeben haben.

Obwohl das für die Festlegung von Entwicklungszielen keine Voraussetzung ist, werden nachfolgend einige Überlegungen dazu angestellt, wie sich die Entwicklung der Landwirtschaft im Industriezeitalter in Deutschland vollzogen hat und wie man diesen Prozess gliedern könnte.

Industrielle Entwicklung als Ausgangspunkt

Für die industrielle Entwicklung hat man in Deutschland mit der Definition der Zielstellungen für die Zukunft das bisherige Geschehen in drei markante Phasen gegliedert und damit das Ziel der weiteren Entwicklung als Industrie 4.0 eingeordnet. Definition und Charakteristik der bisherigen Phasen, die demzufolge als Industrie 1.0 bis Industrie 3.0 bezeichnet werden, sind somit im Nachgang entstanden.

Die erste industrielle Revolution bestand vor allem in der Mechanisierung mit Wasser- und Dampfkraft. Es folgte nach heutiger Lesart eine zweite industrielle Revolution, gekennzeichnet durch Massenfertigung mit Hilfe von Fließbändern und elektrischer Antriebe. Die dritte Phase wird mit dem Einsatz von Elektronik und Informationstechnik zur Automatisierung der Produktion charakterisiert, während bei Industrie 4.0 zusätzlich eine Verzahnung der industriellen Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik erfolgt. In dieser Charakteristik werden für die Phasen 1.0. und 2.0. im Wesentlichen die Antriebssysteme und für die Phasen 3.0. und 4.0. die Steuerungssysteme bewertet.

Nach [1] war unter der industriellen Revolution vor allem die Entwicklung in England ab dem 18. Jahrhundert mit folgenden Merkmalen zu verstehen:

  • Ersatz der menschlichen Fertigkeiten und physischen Möglichkeiten durch gleichmäßig, präzise und unermüdlich funktionierende Arbeitsmaschinen, einschließlich des Ersatzes der Muskelkraftantriebe durch Wärmekraftmaschinen sowie die Erschließung neuer Rohmaterialien.
  • Einhergehend erfolgte eine tiefgreifende und dauerhafte Umgestaltung der wirtschaftlichen und sozialen Verhältnisse in der Gesellschaft sowie der Arbeitsbedingungen und Lebensumstände. Ein wesentliches sozialökonomisches Ergebnis dieses Prozesses ist nach [1] die Entstehung von zwei neuen gesellschaftlichen Gruppierungen bzw. Klassen. Das sind einerseits die Eigentümer von Produktionsmitteln und andererseits die Lohnarbeiter bzw. die Arbeitgeber und Arbeitnehmer.

In Deutschland, wo die Bedingungen erst durch die Reichsgründung im Jahr 1871 einen vergleichbaren Stand erreichten, begann die Entwicklung zur Industriegesellschaft ab Mitte des 19. Jahrhunderts, bei der in den einzelnen Phasen unter anderem folgende Merkmale bestanden:

Tabelle 1: Phasen der industriellen Entwicklung in Deutschland

Table 1: Phases of industrial development in Germany

Industrie 1.0

Aufbau einer Industrieproduktion, vor allem auf der Grundlage von universellen Arbeits- und Werkzeugmaschinen mit Antrieb durch Dampfkraft. Holz und später Kohle dominierten die Antriebs- und Transporttechnik sowie die Verfahrenstechnik.

Industrie 2.0

Mit Elektroenergie erfolgte ab Ende des 19. Jahrhunderts eine Veränderung der Antriebstechnik (Einzelantriebe der Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen) sowie der Verfahrenstechnik mit Entwicklung von einer Einzel- und Kleinserien- zur Großserien- und Massenfertigung mit vorwiegend Einzweckmaschinen (Elemente der starren Automatisierung) und Fließfertigung. Neue Formen der Telekommunikation. Transportwesen auf Basis Elektro- und Verbrennungsmotor.

Industrie 3.0

Ab den 1960er Jahren mit zunehmender Anwendung von Computern wurden neue Möglichkeiten zur besseren Beherrschung und Optimierung komplizierter Prozesse erschlossen und mit dem Internet ab den 1990er Jahren nochmals in neue Dimensionen für Informationsaustausch und Datenverarbeitung vorgestoßen.

Mit mikroelektronisch basierter Sensor- und Steuerungstechnik entstand eine neue Kategorie der Produktionstechnik (CNC-gesteuerte Arbeits- und Werkzeugmaschinen sowie Industrieroboter), die eine flexible Automatisierung der Produktionsprozesse ermöglichten und den Einfluss der Serienmäßigkeit auf die Fertigungszeit des Einzelstücks reduzierten.

Industrie 4.0

Starke Individualisierung der Produkte mit einer hoch flexibilisierten Serienproduktion - Einzelfertigung mit der Qualität und Produktivität einer industriellen Großserienfertigung. Die ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit gesteuert und optimiert.

 

In Bild 1 wurde versucht, einige charakteristische Faktoren der Fertigungsprozesse für die einzelnen Phasen der industriellen Entwicklung in ihrer Tendenz darzustellen.

Bild 1: Darstellungsversuch für die Entwicklungstendenzen von Serienmäßigkeit, Fertigungszeit/Produktivität der lebendigen Arbeit und Einsatz vergegenständlichter Arbeit im Maschinen- und Gerätebau in den einzelnen Phasen der industriellen Entwicklung in Deutschland

Figure 1: Demonstration attempt for the development tendencies of seriality, production time / productivity of living work and use of objectified work in machine and equipment construction in the phases of industrial development in Germany

Was ist in der landwirtschaftlichen Produktion anders?

Im Gegensatz zu den industriellen Produktionsprozessen verlaufen die landwirtschaftlichen Produktionsprozesse hochgradig in der freien Natur auf dem ortsfesten Pflanzenstandort Boden, wobei die einzelnen Prozessstufen räumlich und zeitlich teilweise sehr weit voneinander getrennt sind und biologisches Rohmaterial mit einer breiten Palette von oftmals nicht exakt definierbaren und stark wechselnden Eigenschaften zu be- und verarbeiten ist. Dazu kommen wechselnde Boden- und Geländebedingungen sowie der Wettereinfluss. Außerdem laufen die einzelnen landwirtschaftlichen Produktionsprozesse saisonbedingt jeweils nur über relativ kurze Zeitspannen. Diese und weitere Unterschiede schließen nicht aus, dass sich die Entwicklung der landwirtschaftlichen Produktionsprozesse ebenfalls in solchen Phasen und mit ähnlichen Charakteristiken wie in der Industrie vollzogen hat.

Als Im 19. Jahrhundert die Entwicklung der industriellen Produktionstechnik in Deutschland einsetzte war die landwirtschaftliche Produktionstechnik durch Handwerkzeuge und wenige mit tierischer Zugkraft, vor allem Kühe und Ochsen betriebene Geräte gekennzeichnet [2].

Bereits vor der industriellen Revolution, die in Deutschland nach [3] in den 1830er Jahren voll einsetzte, hat es in der Landwirtschaft Deutschlands Veränderungen gegeben, die auch als eine erste Agrarrevolution eingeordnet werden, weil damit bereits über eine Produktivitätssteigerung einige Voraussetzungen für den Übergang vom Agrar- zum Industriezeitalter geschaffen wurden. Zu den Veränderungen gehörten die Verbesserung der Fruchtwechselwirtschaft, die Erweiterung der Anbauflächen durch Kultivierung von Brachland, die Ausdehnung des Futterbaus und der Viehbestände mit Stallhaltung, die Entwicklung einer Düngerwirtschaft sowie die Erhöhung des Ertragspotentials durch neue und züchterisch veränderte Pflanzen und Tiere [4; 5]. Auch diese Entwicklung hatte ihren Ausgangspunkt in England. In Deutschland bekam sie Anfang des 19. Jahrhunderts durch die ab 1806 in Preußen eingeleitete Reformbewegung, zu der die schrittweise Aufhebung der Leibeigenschaft gehörte, ein revolutionäres Element.

Nach [5] wurde aus der Beseitigung der mit der Leibeigenschaft verbundenen vielfältigen Abhängigkeiten und Rechtseinschränkungen aus dem Landbewirtschafter ein mit allen Rechten ausgestatteter „Vollbürger“ und ein „Volleigentümer“ des von ihm bewirtschafteten Bodens, was Voraussetzung dafür war, dass er nun auch als „Vollunternehmer“ wirksam werden konnte. Dieses neue und im Vergleich zu den bisherigen Gegebenheiten wesentlich breiter etablierte Unternehmertum setzte für die weitere Entwicklung in der Landwirtschaft wesentliche Triebkräfte frei, die in zunehmendem Maß auch die Mechanisierung für die Produktivitätssteigerung in den landwirtschaftlichen Produktionsprozessen nutzten. Da sich der Prozess der „Bauernbefreiung“ über mehrere Jahrzehnte hinzog, waren die daraus resultierenden Veränderungen zunächst noch nicht von großer Dynamik geprägt, wobei erst mit der Gründung des Deutschen Reiches 1871 eine Reihe weiterer Hemmnisse beseitigt werden konnten.

Wenn man die nach der Bauernbefreiung einsetzende Entwicklung als „Landwirtschaft 1.0“ einordnet, dann waren im Gegensatz zu „Industrie 1.0“ diese gesellschaftlichen Veränderungen nicht die Folge, sondern der Ausgangpunkt.

Defekte als Innovationstreiber

Auch bei der Entwicklung der landwirtschaftlichen Produktionsprozesse kann man feststellen, dass sich Veränderungen vor allem dann vollzogen haben, wenn der „Leidensdruck“ aus den Defekten des aktuellen Standes das ertragbare Maß überschritt. Defekte sind damit zweifellos eine wichtige Triebkraft für Veränderungen/Weiterentwicklungen. Ob mit bestimmten Weiterentwicklungen/Veränderungen eine neue Phase eingeleitet und in der Folgezeit in vollem Umfang wirksam wurde, also der Übergang von Landwirtschaft 1.0 zu Landwirtschaft 2.0 und schließlich zu Landwirtschaft 4.0 vollzogen wurde bzw. wird, hängt nach Meinung des Autors vor allem von folgenden Kriterien ab:

  • Werden durch die neue Produktionsweise und –technik die Defekte der vorangegangenen bzw. aktuellen Phase hochgradig überwunden und beseitigt?
  • Hat die neue Produktionsweise und –technik ihre Reifephase hinter sich und bestimmt aus der Sicht ihres Anwendungsumfanges das Geschehen in der Praxis?
  • Sind in den Produktionsergebnissen spürbare/sprunghafte Veränderungen eingetreten, vor allem bei den Produktionsleistungen/Erträgen, der Produktivität und den Ressourcenanforderungen?

Der Übergang zu einer höheren Phase ist nicht sprunghaft, sondern wird durch mehr oder weniger lange Übergangsphasen gekennzeichnet. Meist sind zwei bis drei unterschiedliche Niveaustufen der Produktionstechnik parallel in Anwendung. Dieser Sachverhalt war und ist in der Landwirtschaft besonders ausgeprägt.

In der Regel benötigen neue Lösungen mehr oder weniger lange Reifephasen bis sie ihre Tragfähigkeit/Wirtschaftlichkeit nachgewiesen haben und von der Praxis auch voll akzeptiert werden. Letzteres hat in der Landwirtschaft im Vergleich zu anderen Bereichen immer etwas länger gedauert. Wenn dieser Punkt erreicht ist, dann finden diese neuen Lösungen meist eine relativ schnelle Verbreitung und bewirken in der landwirtschaftlichen Praxis die entsprechenden Veränderungen.

Unter diesem Aspekt wurden als Grundlage für die nachfolgenden Betrachtungen zu einer Gliederung der landwirtschaftlichen Entwicklung in markante Phasen einige maßgebende Faktoren/Parameter in ihrer langfristigen Entwicklung untersucht. Dabei sind gravierende Veränderungen in kurzen Zeitspannen in der Regel ein Indikator für den Übergang der betreffenden Prozesse in eine neue Qualität bzw. eine höhere Niveaustufe. Das berechtigt dann eventuell, auch von einer nächsthöheren Phase zu sprechen.

Als wesentliche Faktoren/Parameter wurden für diese Betrachtungen zunächst die Entwicklung der Erwerbstätigen in der Landwirtschaft sowie die energetische Ausstattung für die landwirtschaftliche Produktion ausgewählt (Bilder 2, 3).

Bild 2: Tendenz für den Anteil der Erwerbstätigen in der Landwirtschaft an den Erwerbstätigen in Deutschland und für die Anzahl der Arbeitskräfte pro 100 ha landwirtschaftlicher Nutzfläche.

Figure 2: Tendency for the share of employed persons in agriculture in the employed persons in Germany and for the number of workers per 100 hectares of agricultural area.

 

Außerdem wird versucht, die Defekte in den einzelnen Zeitabschnitten zu erkennen und zu benennen sowie darzustellen, welche Weiterentwicklungen jeweils zu ihrer Überwindung geführt haben. Daraus ergeben sich schließlich auch wichtige Erkenntnisse für die charakteristischen Merkmale der einzelnen Phasen.

Bild 3: Tendenz für die Entwicklung des Potentials der Muskel- und Kraftantriebe in PS/100 ha landwirtschaftlicher Nutzfläche in Deutschland. Der Stand von 1990 in der Bundesrepublik ist gleich 100 % gesetzt.

Figure 3: Tendency for the development of the potential of muscle and power drives in PS/100 ha of agricultural area in Germany. The 1990 level in the Federal Republic is set equal to 100 %.

Vorstufe von Landwirtschaft 1.0

Bevor Landwirtschaft 1.0 begann war der größte Teil der Bevölkerung mit der Produktion von Nahrungsmitteln befasst. Sie lief auf sehr niedrigem Produktivitätsniveau und erreichte nur geringe Erträge. Der größte Teil der Landbewirtschafter befand sich in vielfältigen Zwangs- und Abhängigkeitsverhältnissen, hatte eine geringe Bildung und insgesamt eine unzureichende Motivation für seine Tätigkeit. THAER charakterisiert das Anfang des 19. Jahrhunderts in [6] wie folgt:

„Dass die Einführung neuer Ackerwerkzeuge bey uns allgemein leicht und schnell geschehen könne, be­haupte ich keineswegs, auch nicht, dass es ratsam sey, dies mit zu regem Eifer zu betreiben. Wo die arbeitende Classe in einem halb sclavischen Zustande erzogen und erhalten wird, da geht es selten.“

Eine wissenschaftliche Durchdringung der landwirtschaftlichen Produktionsprozesse war erst in den Anfängen. Die angewendeten Mechanisierungsmittel, die in handwerklicher Fertigung hergestellt wurden, waren auf dem Niveau der Handarbeitsstufe mit noch sehr geringen Anteilen einer wirkungsvollen tierischen Anspannung. [2; 5]

Demzufolge waren die wesentlichen Defekte dieser Entwicklungsstufe die gesellschaftliche Stellung der Landbewirtschafter, die unzureichenden Methoden der Landbewirtschaftung einschließlich des eingeschränkten Sortiments und des geringen Leistungspotentials des landwirtschaftlichen Rohmaterials in Form der Nutzpflanzen und –tiere sowie die geringe Produktivität durch fehlende Mechanisierung.

Mechanisierung auf Basis Muskelkraft

Ausgehend von den genannten Defekten wurden in der Landwirtschaft Deutschlands in der Phase, die man ggf. als Landwirtschaft 1.0 einordnen könnte, vor allem folgende Veränderungen wirksam:

  • Die Landbewirtschafter wurden zum freien Unternehmer mit entsprechendem Handlungsspielraum und Motivation. Das Bildungsniveau erhöhte sich langsam.
  • Die Wissenschaft wurde zunehmend für die Verbesserung der Bewirtschaftungsmethoden und die Züchtung leistungsfähiger Nutzpflanzen und –tiere wirksam.
  • Die Landtechnik entwickelt sich zur Ingenieurdisziplin und es entstanden nach [7] Mechanisierungsmittel für die Mehrzahl der landwirtschaftlichen Prozesse.
  • Die Herstellung der landtechnischen Arbeitsmittel erfolgte zunehmend in industrieller Fertigung. Für einige Positionen wurde auf der Grundlage der Produktionstechnik von Industrie 1.0 bereits eine Großserienfertigung erreicht [8].
  • Energetische Grundlage für die Mechanisierung der landwirtschaftlichen Produktionsprozesse war die Muskelkraft von Mensch und Tier, wobei das Pferd erst in dieser Phase verstärkt für die Landwirtschaft wirksam wurde. In [9] wird dazu festgestellt: „Jahrhundertelang wurden die Zucht des Pferdes […] fast ausschließlich durch militärische und repräsentative Erwägungen geprägt. Erst die […] Industrialisierung der Wirtschaft und Intensivierung des Ackerbaus zwangen im 19. Jahrhundert zu einer stärkeren Berücksichtigung der Interessen von Landwirtschaft und Gewerbe.“
  • Durch die zwingend notwendige Haltung der Zugtiere wurde die Tierproduktion fester Bestandteil der Landwirtschaftsbetriebe. Die Tierproduktion war mit der Pflanzenproduktion verknüpft durch die Futterbasis, die Entsorgung der Rückstände mit dem Düngungseffekt (Kreislaufwirtschaft) und die Haltung der Zugtiere als Grundlage der Mechanisierung.
  • Während mit den ersten Kraftantrieben auf Basis von Dampf- und Elektroenergie im stationären Bereich auf einigen Gebieten eine Kombination von Arbeitsgängen und eine Erhöhung der technologischen Leistungen möglich wurde, haben diese Antriebe im mobilen Bereich nur einen sehr geringen Anwendungsumfang erreicht und damit keine entscheidenden Wirkungen erzielt.

Mit den Entwicklungen in dieser ersten Phase, die in den Zeitraum von Anfang des 19. bis Mitte des 20. Jahrhunderts einzuordnen ist (Bild 4), wurden die wesentlichen Defekte aus der Zeit davor überwunden und damit wirksame Veränderungen in der Arbeitsproduktivität und den Erträgen erzielt (Bilder 5, 6). Das war die Grundlage für die Freisetzung von Arbeitskräften für die Industrie und die Ernährung des zunehmenden Anteils der Bevölkerung außerhalb der Landwirtschaft (Bild 2). Deutschland hat in dieser Phase den Übergang vom Agrar- zum Industriestaat vollzogen [5].

Bild 4: Mögliche zeitliche Einordnung der Entwicklungsphasen der landwirtschaftlichen Produktionstechnik gemäß Landwirtschaft 1.0 bis 3.0

Figure 4: Possible temporal classification of the development phases of agricultural machinery according to agriculture 1.0 to 3.0

 

 

Bild 5: Tendenz für die Entwicklung des Bereiches der Arbeitsproduktivität bei den Ernteprozessen (Getreide-, Halmfutter- Kartoffel- und Zuckerrübenernte) nach [8]

Figure 5: Tendency for the development of the range of productivity in the harvesting processes (crop, straw feed, potato and sugar beet harvest) according to [8]

Bild 6: Tendenz für die Entwicklung der Erträge bei Weizen und die Nährstoffzufuhr für die Böden durch organische und mineralische Dünger, 1910 gleich 100 % gesetzt.

Figure 6: Tendency for the development of wheat yields and nutrient supply to the soil through organic and mineral fertilizers, set equal to 100% in 1910.

Dampfkraft mit geringer Wirkung

Gemessen am Anstieg der energetischen Ausstattung sowie der Produktivitätsentwicklung waren das eher evolutionäre statt revolutionäre Veränderungen (Bilder 2, 3). Obwohl mit den Dampf- und Elektroantrieben im stationären Bereich einige Wirkungen erzielt wurden und auch im mobilen Bereich die ersten kraftgetriebenen Mechanisierungsmittel zur Anwendung kamen, wird diese Phase eindeutig durch Handantriebe sowie die Zugtiere und Gespanntechnik geprägt (Bild 7).

Im Gegensatz zu Industrie 1.0, wo die entscheidenden Impulse durch die Dampfkraft gegeben wurden, kann für die Phase Landwirtschaft 1.0 die Dampfkraft nicht als das entscheidende Element erkannt werden. Ein Grund dafür ist möglicherweise, dass in der Industrie mit der Dampfkraft neben der Verarbeitung vor allem die Rohstoffgewinnung forciert werden konnte. Im Gegensatz dazu waren in der Landwirtschaft die Dampf- und Elektroenergie nur im Bereich der Verarbeitung geeignet, während die Primärproduktion auf die Muskelenergie beschränkt war und so mit niedrigerer Produktivität und geringerem Ergebnis erfolgte.

Der entscheidende Defekt von Landwirtschaft 1.0 waren die physischen Möglichkeiten der Zugtiere. Mit den begrenzten Zugkräften und Geschwindigkeiten konnten bestimmte Schwellen der technologischen Leistung für die mobilen Geräte nicht überschritten werden. Das betraf auch die Kombination von Arbeitsgängen in mobilen Maschinen, wo man bei angetriebenen Werkzeugen auf wenige Anwendungen mit niedrigen Antriebsmomenten und ‑drehzahlen beschränkt war. Der Bindemäher schöpfte die Möglichkeiten der Gespanntechnik weitgehend aus.

Der Einsatz von Dampfantrieben war im mobilen Bereich auf die Bodenbearbeitung beschränkt. Obwohl ansprechende Werte in der technologischen Leistung und vor allem eine hohe Bearbeitungsintensität erreicht wurden, waren die Steigerungsmöglichkeiten für die Arbeitsproduktivität durch das umfangreiche Bedienpersonal vergleichsweise gering. Selbst in den Zeiten mit Höchstbestand bei diesen Aggregaten konnten theoretisch weniger als 5 % an der Gesamtfläche bearbeitet werden.

Im stationären Bereich konnte mit Hilfe der Dampf- und Elektroantriebe nur die Menge be- und verarbeitet werden, die im mobilen Bereich mit den beschränkten Möglichkeiten der Muskelkraft erzeugt wurde. Außerdem ist die Mehrzahl der Arbeiten im stationären Bereich entweder nicht oder nur bedingt an Saisonzeiten gebunden. Damit hatten die Kraftantriebe im stationären Bereich nur sehr geringe Wirkungen auf die Freisetzung von Arbeitskräften.

Die vielfach anstehenden Engpässe bei Arbeitskräften, Zugtieren und Mechanisierungsmitteln bewirkten, dass vor allem in der Primärproduktion die anstehenden Arbeiten gar nicht, nicht mit der notwendigen Intensität oder nicht in den agrotechnisch optimalen Zeitspannen und unter günstigen Wetterbedingungen erledigt werden konnten. Die Produktionsprozesse wurden nicht sicher beherrscht. Außerdem beanspruchte der Futterbedarf der Zugtiere mit etwa einem Hektar pro Tier zeitweise mehr als 20 % der verfügbaren Anbauflächen.

Bild 7: Tendenz für die Entwicklung der Anteile des Potentials der verschiedenen Varianten von Muskel- und Kraftantrieben in der Landwirtschaft Deutschlands auf der Basis von PS/100 ha landwirtschaftliche Nutzfläche

Figure 7: Tendency for the development of the shares of the potential of the different variants of muscle and power drives in agriculture in Germany on the basis of PS / 100 ha of agricultural area

 

Verbrennungsmotor sprengt bisherige Grenzen

Zur Überwindung dieser und einer Reihe weiterer Defekte vollzogen sich in der darauffolgenden Phase, die man ggf. als Landwirtschaft 2.0 ab Mitte des 20. Jahrhunderts einordnen könnte, vor allem folgende Veränderungen:

  • Auf der Grundlage eines stark wachsenden Forschungspotentials wurden die wissenschaftlichen Vorleistungen für die Gestaltung der landwirtschaftlichen Produktionsprozesse gravierend erweitert.
  • Für die Entwicklung und Herstellung von Landtechnik wurde ein zunehmend wissenschaftliches Fundament geschaffen mit der Integration anderer Wissenschaftsbereiche.
  • Die immer komplexer werdende landwirtschaftliche Produktionstechnik wurde nicht mehr handwerklich, sondern weitgehend industriell entwickelt und hergestellt.
  • Die landwirtschaftliche und landtechnische Ausbildung wurde stark ausgeweitet.
  • Die Motorisierung des mobilen Bereiches auf der Basis von Zug- und Antriebsfahrzeugen mit Verbrennungsmotor, insbesondere des Standardtraktors, veränderte die Prozesse der Pflanzenproduktion grundlegend. Neben der Erhöhung der Leistungsparameter wurde eine umfassende Kombination von Arbeitsprozessen möglich.
  • Zusammen mit der weiteren Motorisierung der stationären Bereiche auf der Basis von Elektroenergie erhöhte sich die energetische Ausstattung der Landwirtschaft in kurzer Zeit mit etwa einem Faktor 20 (Bilder 3, 7).
  • Der Abbau der Zugtiere brachte eine Flächenerweiterung für die Nahrungsgüterproduktion.
  • Durch den Wegfall der Zugtierhaltung wurde die zwingende Bindung der Tierproduktion an die Pflanzenproduktion etwas aufgeweicht. Die beginnende Spezialisierung in der Tierproduktion mit der Tendenz zu größeren Tierkonzentrationen führte vor allem bei der Geflügelproduktion und abgeschwächt auch bei der Schweineproduktion zunehmend zur Abkopplung von der Pflanzenproduktion.
  • Während die Betriebs- und Flächenstruktur in den alten Bundesländern zur Anpassung an die wachsenden technologischen Leistungen der mobilen Mechanisierungsmittel nur wenig verändert wurde, wurden in der DDR flächendeckend landwirtschaftliche Großbetriebe mit jeweils mehreren Tausend Hektar Bewirtschaftungsfläche geschaffen.
  • Es erfolgte eine zunehmende Verknüpfung der einzelnen Phasen der landwirtschaftlichen Produktion, insbesondere der Pflanzenproduktion mit der anschließenden Aufbereitung, Konservierung und Lagerung. In der DDR wurde versucht, mit „industriemäßigen Produktionsmethoden“, die vor allem durch die Anwendung kompletter Mechanisierungslösungen für durchgängige Prozessabläufe (Maschinensysteme) mit voller Integration der Transport- und Umschlagprozesse gekennzeichnet waren, in den landwirtschaftlichen Großbetrieben Produktivität und Effektivität zu erhöhen.
  • Neben züchterisch verbesserten Nutzpflanzen wurde die Ertragssteigerung in der Pflanzenproduktion auch durch den verstärkten Rohstoffeinsatz, insbesondere von mineralischen Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln forciert (Bild 6)

Von der Haupt- zur Nebensache

Bevor die mobilen Zug- und Antriebsmittel ab den 1950er Jahren in eine breite Anwendung starteten, hatten sie eine etwa drei Jahrzehnte lange Reifezeit absolviert. Danach führten die beinahe unbegrenzten Möglichkeiten der mobilen und stationären Kraftantriebe zu einer gravierenden Erhöhung der technologischen Leistung für alle landwirtschaftlichen Produktionsprozesse mit entsprechender Steigerung der Arbeitsproduktivität. Die daraus folgende Freisetzung von Arbeitskräften reduzierte den An­­teil der in der Landwirtschaft Beschäftigten zum Ende des 20. Jahrhunderts auf etwa 2 % (Bild 2).

Motorisierung und Mechanisierung vor allem der mobilen Prozesse, deren Begrenzung eigentlich nur durch die Zulassungsbedingungen für den Straßenverkehr gegeben war, führten dazu, dass es zur Durchführung der landwirtschaftlichen Arbeiten keine Kapazitätsengpässe mehr gibt und die Arbeiten mit der notwendigen Intensität, zu den optimalen agrotechnischen Zeiten bei einer hochgradigen Beherrschung des Wetterrisikos durchgeführt werden können. Die Landwirtschaft, die ehemals gesellschaftliche Hauptsache war, ist durch diese Entwicklung zur gesellschaftlichen Nebensache geworden. „Geräuschlos“ werden ausreichende Mengen von Nahrungsmittel produziert.

Obwohl in den stationären Prozessen auch die Elektroenergie einige Wirkungen erzielt hat, basieren die Veränderungen in dieser Phase vor allem auf der mobilen Produktionstechnik mit Verbrennungsmotor, der damit das Kennzeichen für Landwirtschaft 2.0 ist.

Landwirtschaft 2.0 unterscheidet sich damit ähnlich wie Landwirtschaft 1.0 vor allem inhaltlich von den gleichlautenden Entwicklungsphasen in der Industrie. Zweifellos hat Landwirtschaft 2.0 im Gegensatz zu Landwirtschaft 1.0 schon eher einen revolutionären Charakter. Maßgebend dafür war so wie bei Industrie 1.0 die Verfügbarkeit einer geeigneten Energiequelle.

Erhöhte gesellschaftliche Sensibilität

Im Rahmen der Entwicklungsphase von Landwirtschaft 2.0 hat sich im Verlauf von etwa 50 Jahren der Anteil der Erwerbstätigen in der Landwirtschaft auf unter 10 % reduziert (Bild 2). Das entspricht einer jährlichen Steigerung der Produktivität auf der Basis eingesetzter Arbeitskraftstunden pro Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche von fast 5 %. Da sich in diesem Zeitraum gleichzeitig die pflanzlichen und tierischen Erträge erheblich erhöht haben, ergeben sich für die auf die Produktmenge bezogene Produktivitätsentwicklung noch größere Steigerungsraten.

Diese Entwicklung wurde möglich durch die gravierende Steigerung und effektive Nutzung des Leistungspotentials der Nutzpflanzen und -tiere mit einem entsprechenden Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln in der Pflanzenproduktion sowie von entsprechenden Futtermitteln und vielfältigen weiteren Einsatzmitteln in der Tierproduktion. Dazu kommt das dynamische Wachstum der Leistungsparameter der Produktionstechnik, der Schlag- und Betriebsgrößen sowie der Einheiten in der Tierproduktion.

In Verbindung mit dieser Entwicklung entstanden neue Defekte, von denen sich einige als zunehmend ressourcen- und umweltbelastend darstellen und damit die Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Produktion beeinträchtigen. Nachdem man sich nicht mehr damit befassen muss, dass die Landwirtschaft ausreichend produziert, geraten das „Wie“ und damit die Defekte der landwirtschaftlichen Produktion zunehmend ins Blick- und Kritikfeld der Gesellschaft/Öffentlichkeit.

Precision farming und „Wachstumsgesetz der Landtechnik“

Die anstehenden Defekte erforderten Veränderungen mit dem Potential für eine neue Niveaustufe der landwirtschaftlichen Produktionstechnik, die in Analogie zur industriellen Entwicklung durch die zunehmende Anwendung der Mikroelektronik und der Informationstechnik gekennzeichnet ist und damit auch als Landwirtschaft 3.0 eingeordnet werden kann. Sie begann im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts (Bild 4).

Die Anwendung der Mikroelektronik erfolgte zunächst in den stationären Anlagen und setzte sich mit den ersten Bordcomputern ab Mitte der 1980er Jahre im mobilen Bereich fort. Zur Jahrtausendwende war eine computergestützte Steuerung von Prozessabläufen in der Landwirtschaft, sowohl im stationären wie auch im mobilen Bereich bereits die Standardlösung. Für diese Entwicklung wurden die Begriffe „precision farming“ und „precision lifestock farming“ und in der Zusammenfassung schließlich „precision agriculture“ geprägt. Mit den bereits verfügbaren Mitteln von precision agriculture ist es prinzipiell möglich, nach dem vorliegenden Erkenntnisstand die Prozessabläufe und vor allem auch die Anwendung von Rohstoffen mit Gefahrenpotential im zulässigen Bereich zu halten.

Die Produktionsbedingungen aus der Sicht von Boden und Umgebung können erfasst und für die Optimierung der pflanzenbaulichen Maßnahmen genutzt werden. Das Gleiche gilt für den stationären Bereich und vor allem für die Tierproduktion, wo durch die Erfassung der Befindlichkeiten und Leistungsparameter des Einzeltieres die Fütterung und die notwendigen Behandlungsmaßnahmen für die Tiere zu bestimmen sind. In Verbindung damit sind die ersten Automatisierungslösungen zur Praxisreife geführt worden. Dazu gehören der Melkroboter und die automatische Führung der mobilen Technik auf dem Feld.

Mit zahlreichen Verordnungen, darunter für die Düngung bzw. den Nährstoffeintrag in den Boden sowie zur tiergerechten Haltung und die Schadstoffemissionen von Tierproduktionsanlagen, wurde und wird an der Eindämmung der Schadwirkungen bestehender Defekte gearbeitet, wobei sich die Zielstellungen oftmals an den Möglichkeiten und nicht an den optimalen Erfordernissen orientieren müssen. Gleichzeitig haben die zunehmenden Möglichkeiten zur messtechnischen Erfassung der Parameter, Ergebnisse und Wirkungen der landwirtschaftlichen Produktion einerseits zur verstärkten Definition von Grenzwerten und andererseits zu entsprechenden Kontrollmechanismen für deren Einhaltung und schließlich zur Verminderung der Wirkungen einiger Defekte geführt.

Während zwischen Industrie 1.0 und 2.0 sowie den in diesem Beitrag gleichbenannten Phasen in der Landwirtschaft wesentliche Merkmalsunterschiede bestanden, weisen Industrie 3.0 und Landwirtschaft 3.0 mit der Anwendung von Mikroelektronik und Informationstechnik bereits einige Ähnlichkeiten auf.

Allerdings wurde mit Industrie 3.0 auch die Entwicklung einer neuen Kategorie von Produktionstechnik begonnen, die zunehmend durch Lösungen zur flexiblen Automatisierung der Prozesse geprägt ist. Damit wurde es möglich, den Einfluss der Serienmäßigkeit der Produktion und damit auch der Größe der Produktionsstätten auf die Produktivität und Effektivität zu verringern. Im Gegensatz dazu setzte und setzt sich in der landwirtschaftlichen Produktionstechnik das „Wachstumsgesetz der Landtechnik“ weiter fort (Bild 8). Danach wird die Produktivitätssteigerung vor allem durch wachsende Produktionseinheiten (Betriebe, Flächen, Stallanlagen, ...) und Mechanisierungsmittel erreicht.

Bild 8: Entwicklung der Motorleistung ausgewählter Landtechnik nach [10]

Figure 8: Development of the engine power of selected agricultural equipment according to [10]

Nach der Vorgeschichte

Vielleicht geben die Betrachtungen zur Vorgeschichte ein paar Anregungen zur Extrapolation und Definition der künftigen Entwicklung unter der Überschrift Landwirtschaft 4.0. Benutzt wird dieser Begriff schon relativ häufig und in [10; 11] sowie vielen anderen Publikationen finden sich dazu auch ein paar Vorstellungen. Nicht erkennbar ist dabei, dass die Defekte des derzeitigen Standes erkannt, ehrlich benannt und mit den angestrebten Veränderungen überwunden werden können. Erst dann wäre auch von einer neuen Phase, also Landwirtschaft 4.0 zu sprechen.

Zur Industrie 4.0 findet man unter anderem als Charakteristikum eine „Einzelfertigung mit der Qualität und Produktivität einer industriellen Großserienfertigung“. Für die Landwirtschaft würde das unter anderem bedeuten, dass ein weiteres Produktivitätswachstum bei verringerter Größe der Produktionseinheiten und der Produktionstechnik zu erreichen ist (Bild 9). Die Charakteristik des Wachstumsgesetzes der Landtechnik müsste sich umkehren, womit eine Vielzahl bestehender Defekte beherrschbarer würden. Gleichzeitig werden Alternativen zum aktuellen Nähr- und Wirkstoffeinsatz aktuell und möglich werden. Dabei kann der ökologische Landbau derzeitiger Prägung keinesfalls die Charakteristik der Landwirtschaft 4.0 sein. Das Problem der Landwirtschaft ist gegenwärtig, dass die bestehenden Defekte im Vergleich zur Industrie eine sehr große gesellschaftliche Relevanz besitzen. Der „Leidensdruck“ wird somit relativ schnell wachsen und Lösungen auf die „kleineren Felder und in kleinere Ställe“ bringen, die bisher nur schwer vorstellbar oder erst in Ansätzen erkennbar sind.

Bild 9: Entwicklungstendenzen (aktuell und künftig?) für einige Zusammenhänge in der landwirtschaftlichen Produktion

Figure 9: Development trends (current and future?) for some interrelations in agricultural production

 

Zusammenfassung

In Anlehnung an die Definitionen für die Phasen der industriellen Entwicklung in Deutschland wird im Ergebnis einer Analyse wesentlicher Faktoren und Merkmale der landwirtschaftlichen Produktion der Versuch unternommen, die Entwicklung auch in diesem Bereich in charakteristische Phasen zu gliedern.

 

 

 

Literatur

[1]     Marx, K.: Das Kapital – Kritik der politischen Ökonomie. Band I. Berlin: Dietz Verlag 1975, Erstausgabe 1867.

[2]     Söhne, W.: Bodenbearbeitung und Erntetechnik. Ein historischer Abriß von Anbeginn bis heute. Frankfurt/Main: DLG-Verlag 1992, ISBN 3-7690-0498-1.

[3]     N.N.: Sachwörterbuch der Geschichte. Berlin: Dietz Verlag 1969.

[4]     N.N.: Landwirtschaftliche Revolution. URL - https://de.wikipedia.org/wiki/Landwirtschaftliche_Revolution - Zugriff am 14.12.2018.

[5]     Seidl, A.: Deutsche Agrargeschichte. Frankfurt/Main: DLG-Verlag 2007, ISBN 978-3-7690-0655-1.

[6]     Thaer, A. D.: Die Beschreibung der nutzbarsten neuesten Ackergeräthe. Hannover: Verlag Gebrüder Hahn 1803 bis 1806.

[7]     Fischer, G. u. a.: Die Entwicklung des landwirtschaftlichen Maschinenwesens in Deutschland, Festschrift zum 25- jährigen Bestehen der DLG. Berlin 1910, ISBN 3-18-400784-7.

[8]     Krombholz, K.: Beitrag zur Untersuchung des Innovationsgeschehens und ausgewählter Unternehmen der deutschen Landmaschinenindustrie von den Anfängen bis in die 1970er Jahre., Dissertation, Universität Hohenheim, 2017.

[9]     N.N.: Kleine Enzyklopädie Land-, Forst-, Nahrungsgüterwirtschaft und Gartenbau. Bibliographisches Institut Leipzig, 1978.

[10]   Herlitzius, T.: Technology roadmap for developments driven by enhanced connectivity. Technische Universität Dresden, Vortrag Januar 2017.

[11]   Griepentrog, H.W.: Precision Farming - Potenziale für eine produktive und ressourcenschonende Landwirtschaft. Universität Hohenheim, Vortrag Oktober 2016.

Autorendaten

Dr.-Ing. Dr. sc. agr. Klaus Krombholz ist Mitglied des Fachausschusses Geschichte der Agrartechnik im VDI-Fachbereich Max-Eyth Gesellschaft Agrartechnik.

Keywords:
Agricultural history
Citable URL:
Copy Visit URL
Recommended form of citation:
Krombholz, Klaus: Thoughts on the history before agriculture 4.0. In: Frerichs, Ludger (Hrsg.): Jahrbuch Agrartechnik 2018. Braunschweig: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, 2019. – pp. 1-17

Go back