Spectral imaging voor aardbeienteelt - ICAReS deelproject

- UPDATE -


In oktober 2018 startte REWIN een deelproject van het ICAReS interreg project met start-up Polariks: “Hyperspectral imaging voor de aardbeienteelt". Doel is om de nieuwste innovaties op het gebied van remote sensing door te ontwikkelen en toe te passen voor het gebruik in de aardbeienteelt.

Polariks is een start-up uit het Business Incubation programma van de European Space Agency (ESA) die zich richt op de ontwikkeling van multi- en hyperspectral imaging technologieën. Deze technologie is gebaseerd op licht-analyse in het zichtbare en infrarood spectrum. Polariks gebruikt sensoren die veel gevoeliger zijn voor kleuren of golflengtes in het lichtspectrum dan het menselijk oog en patronen kunnen waarnemen die voor ons niet zichtbaar zijn. Polariks combineert deze technologie met kunstmatige intelligentie zoals machine learning (een apparaat leert van zijn eigen omgeving en gaat daardoor slimmer werken). Hiermee ontwikkelen ze algoritmes die plantenfysiologische eigenschappen detecteren. Hierbij gaat het om plantcondities als waterhuishouding en nutriëntsamenstelling (NPK-waardes), het vroeg detecteren van plantziektes zoals schimmelinfecties en het automatisch meten van gewaskwaliteit.

Pilot: hyperspectraal
Polariks startte een pilot met een hyperspectrale sensor. Dit is een zeer geavanceerde sensor die per plant hele specifieke signalen kan herkennen. Aangetoond werd dat de stikstofwaardes per blad in een kas automatisch konden worden gemeten. De conclusie was dat het zeer goed mogelijk is om veel, zo niet alle, belangrijke plantparameters op afstand te meten. Het nadeel van deze techniek is dat de sensor zelf erg prijzig is, en dat er een robot- of railsysteem nodig is omdat de sensor een analyse maakt per plant. Daarom zijn de kosten op korte termijn nog te hoog om voor een teler commercieel aantrekkelijk te zijn.

Op de langere termijn wordt deze techniek naar verwachting wel financieel interessant. Ook zullen ontwikkelingen in de technologie en in de landbouw het mogelijk maken om op afstand planten volledig te scannen.  Deze resultaten werden gepresenteerd op de Aardbeiendag 2019.

Polariks robot aardbei


Remote sensing op korte termijn al beschikbaar voor telers

Begin 2019 combineerden we de feedback van verschillende telers met de lessen uit de eerste proeven. Er bleek grote behoefte aan het continu kunnen meten van de status van de planten. Tegelijkertijd was duidelijk dat er nog niet op micro (=plant)niveau gestuurd kan worden, bijvoorbeeld voor irrigatie en het toedienen van voedingstoffen.
Een thema dat met name leeft bij de telers is het scouten op aanwezigheid van ziektes in de kas. Wanneer een ziekte eenmaal in de kas aanwezig is, is het een grote uitdaging om deze te controleren en te elimineren. De meest gebruikte inspectiemethode is momenteel een visuele inspectie door de teler zelf. Maar in een tijd waarin marges onder druk staan en teeltbedrijven steeds groter worden, wordt het steeds moeilijker om een accuraat beeld te krijgen van de status het gewas. Ook al omdat de teeltkennis en het personeel dat in staat is om ziektes in de kas waar te nemen, schaarser en schaarser wordt.

Om in deze behoefte te voorzien, is besloten om een andere insteek te gaan hanteren. Waar we vertrokken van het idee om een - naar bleek; dure - sensor te ontwikkelen die alle informatie per plant zou kunnen analyseren, hebben we nu, door de verkregen inzichten, gekozen voor een meer kostenefficiënte sensor en een meetmethode die de gezondheid van delen van de kas kan meten.
Er is voor een multispectrale sensor gekozen, die alleen de golflengtes waarneemt van de patronen van fotosynthese en chlorofylwaardes in de plant. Omdat de sensor zo specifiek is, is deze simpeler om te produceren en kan deze voor een lagere prijs worden aangeboden aan telers. Er is gekozen voor een ‘beveiligingscamera principe’, waarbij de camera in de kasconstructie kan worden geïnstalleerd en een groot gedeelte van de kas kan overzien. Zo kan met een aantal van deze stationaire systemen een hele kas continu worden gemonitord.

Scouten op ziektes
De gekozen sensor is dus in staat om de fotosynthetische activiteit en de chlorofylwaardes te meten. Wanneer een ziekte de kas in komt en een plant infecteert, zal de fotosynthese afnemen en de hoeveelheid chlorofyl verminderen. Dit is niet zichtbaar voor het menselijk oog. Wij kunnen de infectie namelijk pas zien wanneer deze al vergevorderd is. Door een vroege detectie kan er pro-actief worden gereageerd en kunnen uitbraken worden voorkomen.
Deze sensortechniek wordt al gebruikt in de open veld-teelt, waarbij drones worden ingezet om te scouten op ziektes en stress. Hier gaat het dan om enorm grote velden, meestal in de VS, waardoor deze techniek per hectare commercieel haalbaar wordt. Wat wij binnen het ICAReS project nu hebben ontwikkeld, is de glastuinbouwvariant hiervan.
De camera is niet in staat om specifiek vast te stellen om welke ziekte het gaat, maar alarmeert als er een ziekte wordt waargenomen. Het is dan aan de teler of teeltadviseur om te bevestigen of dit bijvoorbeeld een meeldauw of fytoftora infectie is. Het systeem maakt het mogelijk om het gewas op afstand in de gaten te houden. Letterlijk het remote sensing principe. Een teler hoeft niet fysiek aanwezig te zijn, of langs elke plant te lopen, om te weten wat de gesteldheid van de kasgewassen is.  Ook zouden teeltadviseuren op afstand mee kunnen kijken en zo gerichter en efficiënter de teler van advies voorzien.

Vervolgstappen
Op dit moment zijn we samen met het World Horti Center in Naaldwijk aan het bekijken hoe we een proef kunnen opzetten waarin we bewust planten met ziektes gaan inoculeren. Dit dient om het detectiesysteem te kunnen valideren. Uit deze testen moet blijken hoeveel tijd er zit tussen het detecteren van ziektes met enerzijds het systeem en anderzijds het blote oog. Ook willen we vaststellen wat de beste plekken zijn om camera’s te plaatsen en hoe de data kan worden geïntegreerd in de huidige teeltwijzen.
Uiteindelijk willen we ook manieren vinden om het systeem in te zetten in de buitenteelt. De uitdaging daar is de infrastructuur: er is veelal geen stroomvoorziening en/of internet-connectie voor datatransfer aanwezig. Ook spelen weersomstandigheden een grote rol. 

Dit project wordt mede mogelijk gemaakt door de provincie Noord-Brabant.

Meer weten over het Spectral Imaging project? Neem contact op met Wiebe Logghe.

Wiebe Logghe
Wiebe Logghe

Projectmanager ICAReS


06 28 76 24 84