Experten zweier Universitäten in den Midlands starten ein neues Projekt zur Entwicklung einer photonischen „Nase“ zur Überwachung von Nutzpflanzen auf Schädlingsbefall und Pflanzenkrankheiten.
Die Aston University arbeitet mit der Harper Adams University zusammen, um eine Technologie zu erforschen und zu entwickeln, die Licht zur Überwachung der Pflanzengesundheit verwendet.
Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen gehen jährlich bis zu 40 Prozent der weltweiten Pflanzenproduktion durch Schädlinge verloren. Jedes Jahr kosten Pflanzenkrankheiten die Weltwirtschaft über 220 Milliarden Dollar und invasive Insekten mindestens 70 Milliarden Dollar.
Die in den Midlands ansässige Forschung wird Erdbeeren verwenden, um die neue Technologie zu testen. Die Frucht ist für die britische Wirtschaft 350 Millionen Pfund wert, aber sie ist anfällig für Kartoffelblattläuse, die das Potenzial haben, eine jährliche Ernte auszulöschen.
Derzeit werden Feldfrüchte mit Pestiziden behandelt, aber aufgrund der Umweltbelastung steigt der Druck, Alternativen zu finden.
Eine Methode ist der Einsatz von integriertem Pflanzenschutz (IPM), um ein Frühwarnsystem zu schaffen. Es überwacht Pflanzen auf die Ansammlung von Insekten und Krankheiten, anstatt Pflanzen mit Chemikalien zu besprühen, aber bisher hat es sich als unzuverlässig und teuer erwiesen.
Das neue Projekt nutzt die jüngsten Entwicklungen in der Photonik-Technologie, die geringe Mengen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) analysieren können, die von Pflanzen emittiert werden, die auf ihre Gesundheit hinweisen. Dies ist mit maschineller Lernhardware gekoppelt, die den Einsatz künstlicher Intelligenz in kommerziellen Umgebungen praktisch macht. Professor David Webb vom Aston Institute of Photonic Technologies (AIPT) sagt, dass „bessere Technologien zur Überwachung von wirbellosen Schädlingen und Pflanzenkrankheiten erheblich dazu beitragen werden, Ernteverluste zu reduzieren.“
„Die meisten elektronischen Nasen verwenden jedoch elektrochemische Sensoren, die unter Empfindlichkeitsproblemen, Sensordrift-/Alterungseffekten und mangelnder Spezifität leiden.“
„Wir beabsichtigen, dies anzugehen, indem wir auf der schnelllebigen Technologie der Photonik – der Wissenschaft des Lichts – aufbauen und gleichzeitig mit Wissenschaftlern anderer Disziplinen zusammenarbeiten.“
Das 12-monatige Projekt soll 200.000 £ vom Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) und dem Natural Environment Research Council erhalten. Der Zuschuss ist der Höchstbetrag, der von ihren Molekülen an Landschaftsprojekte vergeben wird, die interdisziplinäre Lösungen für Herausforderungen der „realen Welt“ finanzieren.
Dr. Joe Roberts von der Harper Adams University sagt, dass „mit dem prognostizierten Anstieg der Weltbevölkerung der Druck auf den Agrarsektor steigt, höhere Ernteerträge zu erzielen“.
„Die Reduzierung von Ernteverlusten innerhalb bestehender Produktionssysteme wird die Ernährungssicherheit verbessern, ohne den Ressourcenverbrauch zu erhöhen.“
„Wir beabsichtigen, eine interdisziplinäre Gemeinschaft von Experten für Agrarwissenschaften, optische Sensoren und maschinelles Lernen aufzubauen, um neuartige Plattformen zur Überwachung der Pflanzengesundheit zu entwickeln, die die landwirtschaftliche Produktion durch lokalisierte Schädlings- und Krankheitsüberwachung verbessern, um Hotspots zu erkennen.“
Die Forschung wurde in veröffentlicht Internationale Zeitschrift für Fruchtwissenschaft.
Philip Lieten, Erdbeeranbau in Mitteleuropa, Internationale Zeitschrift für Fruchtwissenschaft (2006). DOI: 10.1300/J492v05n01_09