Gewasbescherming verandert. Binnen steeds meer teelten verschuift het accent naar biologische gewasbeschermingmiddelen en natuurlijke vijanden. Die ontwikkeling stelt andere eisen aan de manier waarop ziekten en plagen worden gemonitord. Bij groene gewasbeschermingsmiddelen en natuurlijke vijanden zijn een goede timing en gerichte toepassing vaak bepalend voor het resultaat. Naarmate biologische en groene oplossingen een grotere rol krijgen binnen de gewasbeschermingsstrategie, wordt het daarom steeds belangrijker om vroeg te weten wat er in het gewas gebeurt, waar het gebeurt en hoe een aantasting zich ontwikkelt. Goede detectie en monitoring worden daarmee steeds belangrijkere bouwstenen van weerbaar telen.
Eerder dit jaar organiseerde Artemis al een webinar over de rol van detectie binnen de biologische gewasbescherming. In dit artikel gaan we opnieuw in op het belang van goede detectie en monitoring voor een weerbare teeltstrategie. Daarnaast zetten we op een rij welke detectietechnieken inmiddels beschikbaar zijn en welke nieuwe technieken nog volop in ontwikkeling zijn.
Van reageren naar gericht bijsturen
Scouting en monitoring zijn natuurlijk niet nieuw. Telers en adviseurs lopen door het gewas, beoordelen symptomen en tellen insecten op vangplaten. Maar nieuwe technologie maakt het mogelijk om vaker en op meer plekken informatie te verzamelen.
Camera's kunnen bijvoorbeeld vangplaten automatisch uitlezen. Beeldherkenning kan insecten herkennen en tellen, waardoor populatieontwikkelingen frequenter en consistenter kunnen worden gevolgd. Camera's op machines, robots of drones kunnen daarnaast rechtstreeks het gewas scannen op ziekten, plagen, onkruiden en afwijkende planten.
Daarmee ontstaat niet alleen informatie over of een probleem aanwezig is, maar steeds vaker ook waar het voorkomt en hoe het zich ontwikkelt.
Dat is relevant voor biologische gewasbescherming. Wanneer bijvoorbeeld vroeg zichtbaar wordt dat een plaag zich op een bepaalde plek in het gewas begint te ontwikkelen, kan daar gerichter worden gescout of kan de inzet van natuurlijke vijanden worden aangepast. Ook kan informatie uit monitoring helpen om te beoordelen of een biologische bestrijder voldoende effect heeft of dat aanvullende maatregelen nodig zijn.
Detectie wordt daarmee meer dan alleen het vaststellen van een aantasting: het levert informatie om een weerbare teeltstrategie gedurende de teelt gericht bij te sturen.
Eerder signalen uit het gewas halen
Interessant is bovendien dat nieuwe technieken niet alleen proberen het plaaginsect of pathogeen zelf te vinden. Ook veranderingen in de plant kunnen informatie geven.
RGB-camera's (Red, Green, Blue) zijn in feite gewone digitale camera's die zichtbaar licht vastleggen in de kleuren rood, groen en blauw. Met behulp van beeldanalyse en kunstmatige intelligentie kunnen in deze beelden bijvoorbeeld veranderingen in bladkleur en bladvorm, vraatschade of groeiafwijkingen worden herkend.
Met NIR (Near Infrared) wordt nabij-infrarood licht gemeten, een deel van het licht dat voor het menselijk oog niet zichtbaar is. Groene bladeren kaatsen relatief veel van dit NIR-licht terug. Hoeveel er wordt teruggekaatst, hangt onder andere samen met de opbouw en structuur van het blad. Wanneer een plant door een ziekte, plaag of andere vorm van stress verandert, kan ook de hoeveelheid teruggekaatst NIR-licht veranderen. Multispectrale en hyperspectrale camera's bouwen voort op hetzelfde principe, maar meten de terugkaatsing in meerdere delen van het lichtspectrum. Hierdoor ontstaat een uitgebreider spectraal patroon van de plant, waarmee subtielere veranderingen in bijvoorbeeld bladstructuur, chlorofyl en waterhuishouding kunnen worden herkend. Zulke veranderingen kunnen worden waargenomen voordat er met het menselijk oog duidelijke symptomen zichtbaar zijn.
Thermische camera's meten verschillen in bladtemperatuur. Wanneer planten bijvoorbeeld door stress hun huidmondjes sluiten, neemt de verdamping af en kan de bladtemperatuur stijgen. Met thermische beelden kunnen zulke temperatuurverschillen over een gewas zichtbaar worden gemaakt. Hierdoor kunnen afwijkende planten of delen van het gewas worden opgespoord die met het menselijk oog nog niet direct opvallen.
Bij chlorofylfluorescentie werkt het weer anders. Hier wordt niet gekeken naar licht dat door het blad wordt teruggekaatst. Chlorofyl neemt licht op voor de fotosynthese en zendt een klein deel van die opgenomen energie zelf weer uit als licht. De hoeveelheid en het patroon van dit uitgezonden licht geven informatie over het functioneren van het fotosyntheseapparaat. Veranderingen hierin kunnen daarom een aanwijzing zijn dat de plant stress ervaart.
Deze technieken kunnen veranderingen in de plant veel nauwkeuriger en objectiever meten dan met het menselijk oog mogelijk is. Juist kleine veranderingen in bijvoorbeeld lichtreflectie, temperatuur of fotosynthese kunnen zo worden opgemerkt. Daardoor kan een afwijking of stressreactie soms al worden gesignaleerd voordat de plant duidelijke visuele symptomen laat zien.
Van ziekte en plaag naar plantsignaal
Ook op andere manieren wordt gezocht naar steeds vroegere signalen.
Met sporenvallen kunnen schimmelsporen uit de lucht worden opgevangen en geïdentificeerd. Daarmee kan de aanwezigheid van een pathogeen soms worden vastgesteld voordat aantasting in het gewas zichtbaar is. Met eDNA-technieken kan genetisch materiaal uit bijvoorbeeld water, lucht of bodem worden gebruikt om de aanwezigheid van organismen of pathogenen aan te tonen.
Daarnaast komt de plant zelf steeds nadrukkelijker in beeld als informatiebron. Een plant reageert op ziekten, plagen en andere stress niet alleen zichtbaar, maar ook fysiologisch en biochemisch.
Planten produceren en geven voortdurend vluchtige organische stoffen (VOC's) af aan hun omgeving. Welke stoffen worden afgegeven en in welke hoeveelheden kan veranderen wanneer een plant bijvoorbeeld wordt aangevreten, geïnfecteerd raakt of andere stress ervaart. Met sensoren en zogenaamde e-noses wordt onderzocht of deze veranderingen in het patroon van VOC's kunnen worden herkend en gebruikt om stress of een aantasting vroegtijdig te signaleren.
Ook elektrische signalen spelen een rol in de manier waarop een plant reageert op veranderingen en prikkels. Via veranderingen in elektrische activiteit kan informatie binnen de plant worden doorgegeven en kunnen fysiologische reacties in gang worden gezet. Ziekten, plagen, droogte en andere vormen van stress kunnen deze elektrische activiteit beïnvloeden. Sensoren die op of aan de plant worden geplaatst, kunnen zulke veranderingen registreren. Daarmee ontstaat de mogelijkheid om de reactie van de plant zelf te gebruiken als een vroeg signaal dat er iets verandert.
Ook de hormoonhuishouding van een plant verandert onder invloed van stress. Plantenhormonen spelen een belangrijke rol bij het aansturen van groei, ontwikkeling en reacties op bijvoorbeeld ziekten, plagen en andere stressfactoren. Op dit moment wordt onderzocht hoe veranderingen in deze hormoonhuishouding betrouwbaar en praktisch kunnen worden gemeten. Wanneer zulke hormoonschommelingen vroeg kunnen worden herkend, zouden ze in de toekomst als signaal kunnen dienen om stress in de plant te herkennen en tijdig in te grijpen.
Niet al deze technieken zijn al even ver ontwikkeld of direct praktisch toepasbaar. Ze laten echter wel zien welke kant de ontwikkeling opgaat: van kijken naar zichtbare symptomen naar het steeds eerder herkennen van veranderingen in de gezondheid van de plant.
Detectie krijgt vooral waarde als er een handelingsperspectief aan zit
Meer data is op zichzelf geen doel. De waarde ontstaat wanneer informatie helpt om te bepalen wat er aan de hand is en wanneer en waar moet worden ingegrepen. Detectie kan zo helpen bij de gerichte inzet van natuurlijke vijanden of biologische gewasbeschermingsmiddelen.
Kunstmatige intelligentie kan hierbij helpen door verschillende gegevens – zoals vangplaten, camerabeelden, klimaatdata en plantsensoren – te combineren met historische gegevens. Zo kunnen patronen en ontwikkelingen worden herkend die uit afzonderlijke metingen moeilijk zijn af te leiden.
Daarmee verschuift monitoring van alleen waarnemen steeds meer naar interpreteren en voorspellen: wat gebeurt er, waar gebeurt het en hoe gaat het zich waarschijnlijk ontwikkelen?
Een belangrijke bouwsteen voor weerbaar telen
De ontwikkeling richting weerbare teeltsystemen vraagt om meerdere bouwstenen: preventie, hygiëne, een weerbare plant, biologische gewasbescherming én kennis van wat er daadwerkelijk in het gewas gebeurt.
Detectie en monitoring verbinden deze onderdelen met elkaar. Ze maken zichtbaar of een strategie werkt en geven informatie om tijdig bij te sturen.
Daarom agendeert Artemis dit onderwerp. Niet omdat iedere teler morgen een gewas vol sensoren moet hangen, maar omdat betere informatie de mogelijkheden van biologische gewasbescherming kan vergroten.
De oproep vanuit Artemis is dan ook: ga aan de slag met nieuwe detectietechnieken, ook wanneer deze nog volop in ontwikkeling zijn. Juist door ze in de praktijk te gebruiken, ontstaat inzicht in wat de informatie daadwerkelijk betekent voor de teelt. Kijk daarbij niet alleen naar wat een techniek kan meten, maar vooral naar hoe je als teler of adviseur je beslissingen op deze informatie kunt afstemmen. Zo ontwikkelen techniek én toepassing zich samen verder en kunnen nieuwe vormen van detectie daadwerkelijk bijdragen aan een weerbare teelt.
