Учёные используют науку о свете для сокращения пестицидов при защите урожая
Исследователи из двух университетов Мидлендса начинают проект по созданию фотонного «носа» для мониторинга посевов на предмет заражения вредителями и болезнями.
Астонский университет сотрудничает с Университетом Харпера Адамса для разработки технологии, использующей свет для контроля здоровья растений.
По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FAO), до 40% мирового производства сельскохозяйственных культур ежегодно теряется из-за вредителей. Болезни растений ежегодно обходятся мировой экономике более чем в $220 млрд, а инвазивные насекомые — как минимум в $70 млрд.
В исследовании для испытания новой технологии будут использоваться клубника. Эта культура приносит экономике Великобритании £350 млн, но уязвима для картофельной тли, которая может уничтожить годовой урожай.
В настоящее время посевы обрабатываются пестицидами, но растёт давление в поиске альтернатив из-за воздействия на окружающую среду.
Один из методов — интегрированная защита растений (IPM), создающая систему раннего предупреждения. Она отслеживает накопление насекомых и болезней, а не опрыскивает растения химикатами, но до сих пор была ненадёжной и дорогой.
Новый проект использует последние достижения в фотонных технологиях, способных анализировать низкие уровни летучих органических соединений (VOCs), выделяемых растениями, что указывает на их здоровье. Это сочетается с аппаратным обеспечением для машинного обучения, что делает практичным использование искусственного интеллекта в коммерческих условиях.
Профессор Дэвид Уэбб из Астонского института фотонных технологий (AIPT) заявляет, что «лучшие технологии мониторинга беспозвоночных вредителей и болезней растений значительно помогут сократить потери урожая».
«Однако большинство электронных носов используют электрохимические сенсоры, которые страдают от проблем с чувствительностью, эффектов дрейфа/старения сенсоров и недостаточной специфичности».
«Мы намерены решить эту проблему, опираясь на быстро развивающуюся технологию фотоники — науки о свете — и сотрудничая с учёными из других дисциплин».
12-месячный проект получит £200 000 от Совета по биотехнологическим и биологическим исследованиям (BBSRC) и Совета по исследованиям природной среды. Это максимальная сумма гранта в рамках их проекта «от молекул до ландшафтов», финансирующего междисциплинарные решения «реальных» проблем.
Доктор Джо Робертс из Университета Харпера Адамса говорит: «В связи с прогнозируемым ростом мирового населения на сельскохозяйственный сектор оказывается всё большее давление для достижения более высоких урожаев».
«Сокращение потерь урожая в существующих производственных системах улучшит продовольственную безопасность без увеличения использования ресурсов».
«Мы намерены создать междисциплинарное сообщество экспертов в области сельскохозяйственных наук, оптического зондирования и машинного обучения для разработки новых платформ мониторинга здоровья растений, которые повысят сельскохозяйственное производство за счёт локализованного мониторинга вредителей и болезней для обнаружения очагов».
Исследование опубликовано в International Journal of Fruit Science.