Fjärranalys med satellit och drönare kan ge värdefulla data för ökad precision i både gödsling och integrerat växtskydd. Men det kräver en ökad kunskap om sambanden mellan de data som samlas in och grödans genetik, näringsupptag, utveckling och samspel med skadegörare.
Lantbrukare strävar i precisionsjordbruket efter att på varierande fält skapa så optimala och likartade förhållanden för grödan som möjligt”. Det konstaterade Christian Nansen, insektsforskare på UC Davies i Kalifornien när han besökte SLU Alnarp i början av september och deltog i ett seminarium om fjärranalys och nya sensortekniker.
Variationerna i fält avspeglar sig också i grödan och styr hur olika skadegörare fördelar sig. Även om vi talar om antal havrebladlöss per planta eller kvadratmeter beskriver det inte verkligheten, utan de förekommer vid en viss given tidpunkt fläckvis koncentrerade till vissa platser på fältet. Det gör att för att få optimal effekt i behandlingarna måste de styras dit där skadegörarna finns. Samma förhållanden gäller såklart även växtnäring.
Skadegörare och gröda
”Hur en insekt fördelar sig styrs i hög grad av hur de samagerar med grödan. Hur den fördelningen ser ut är unikt för varje enskild skadegörare, något som öppnade ögonen för att via analys av grödan också kunna studera och analysera skadegörares förekomst.”
De första analysmetoderna var fjärranalys med hjälp av satellitbilder. Via analys av sådana hade NASA länge samlat data om jordbruksgrödor och annan växtlighet. Idag har satellitbilderna blivit både bättre och mer tillgängliga. Olika modeller i form av vegetationsindex kopplade till reflektansen har utvecklats för att analysera grödans status.
Hitta hot spots
”Att studera hur insekter fördelar sig i grödan är grundläggande i ett integrerat växtskydd”, menade Christian. ”Exempelvis kan vi se hur kålbladlöss i raps tydligt förekommer i kantzonerna, medan de nästan inte alls förekommer längre in på fältet.”
Det är egentligen alldeles utmärkt, för då kan både förebyggande och kurativ behandling koncentreras till de områden där det är mest sannolikt att bladlössen förekommer. Att samla in data är dock inte problemet idag, utan att få in relevanta data.
”Det ställer krav på övervakningen och att vi kan utveckla tekniker och sensorer som gör att vi kan leta där problemen dyker upp, inte där det är ljusast. Vi behöver upptäcka skadegörarna så tidigt som möjligt och även kunna bedöma vid vilken nivå det är relevant att behandla.”
Näringsstatus
Det är här Christian menar att sensortekniken är avgörande. Med ett exempel från mandelodlingar i Kalifornien kunde han visa betydelsen av att ha tillgång till rätt indata.
”Det finns ett spindelkvalster som kan göra stor skada i odlingarna, och där den etablerade metoden är ett biotest som bygger på att samla in löv och se om de bär på honor som kan lägga ägg inom 24 timmar”, berättade Christian. ”Det visade sig att angreppsgraden varierade med halten kalium i bladen och att den kunde avläsas indirekt genom reflektans. Men den kunde vi inte fånga in via de våglängder som en vanlig kamera registrerar och vanliga vegetationsindex, utan vi fick använda oss av särskilda sensorer som mätte variationen vid en specifik våglängd.”
Potatisbladmögel
En skadegörare som hamnat i fokus och där registrering av vegetationsindex med hjälp av drönare är potatisbladmögel. På SLU i Alnarp har forskarna börjat använda drönare utrustade med vanlig RGB-kamera för att följa utvecklingen av potatisbladmögel i försök.
”Vi har arbetat med tre våglängder och för att få fram ett grönyteindex. Det har vi sedan korrelerat med manuell gradering av angrepp och fått ett mycket starkt samband”, berättade Erik Alexandersson. Erik är forskare vid institutionen för växtskyddsbiologi på Alnarp, och specialiserad på samspelet mellan potatisbladmögel och värdväxten och potatisens försvarsmekanismer på molekylnivå.
”Rent praktiskt har vi valt att flyga på 15 meters höjd och försöker identifiera platser på fältet där det är mest sannolikt att hitta angrepp så att vi inte behöver skanna ett helt fält.
Koll på bakgrundsljuset
I år har försöken skannats sju gånger och därmed har Erik och hans kollegor fått tillgång till utvecklingen under en hel säsong.
”För att få upp noggrannhet och säkerhet behöver vi även koppla avläsningarna till inkommande strålning för att kunna justera för olika intensitet”, konstaterar Erik.
”Det är också viktigt att mäta inkommande strålning eftersom den varierar både i intensitet och våglängdsspektrum beroende på årstid, tid på dagen och molnighet. Annars är risken stor att man missar viktiga förändringar”, instämde Christian.
Artificiell intelligens
För att samla och analysera data har SLU börjat samarbeta med IBM.
”Vi kom i kontakt med Erland Liljerot på SLU i samband med att han sökte en samarbetspartner för att hantera data”, berättade Mats Persson från IBM. ”Idén togs upp internt och vi vann den nordiska delen av en innovationstävling om nya applikationer. Vår idé är att samla informationen direkt från drönarna till vår server där bilderna tas om hand av vår AI-lösning Watson.”
Watson är ett mjukvarusystem som genom språkprocessning och maskininlärning lär sig känna igen exempelvis utseendet på ett angripet blad eller en skadad spannmålskärna. På samma sätt kan systemet lära sig att känna igen våglängdsmönster som är typiska för angrepp och även när det föreligger behov av behandling. Informationen innefattar också väderdata i realtid för att kunna göra förutsägelser.
”Vårt intresse är att bearbeta data och leverera beslutsstöd”, sade Mats. ”Vi har inget intresse när det gäller sensorer eller bärare annat än att de ska ge så tillförlitliga indata som möjligt.
Förebyggande växtskydd
”Fjärranalys är ett värdefullt verktyg för att studera och samla in data om grödans utveckling och skadegörare”, konstaterade Christian. ”Det gör det till en viktig del för att exempelvis genom bättre växtnäringsstyrning möjliggöra förebyggande växtskydd.”
”Men det förutsätter att vi får tillförlitliga indata och här ligger en utmaning både för oss forskare och för rådgivning och praktik. Vi behöver få en bättre förståelse för förhållandena mellan reflektans och grödans genetiska förutsättningar och utveckling”, avslutade Christian.
Av Lennart Wikström