Jak IoT chrání před škůdci a chorobami plodin

Lepší úroda díky informacím

Plodiny je třeba sledovat od úplného začátku pěstování. Již tehdy je mohou napadnout škůdci, kterým navíc hrají do karet i klimatické změny a oteplování. V našem regionu se totiž rozmáhají noví škůdci, kteří se původně vyskytovaly výhradně v jižnějších polohách a zároveň ti staří nevymizeli.

Ochrana proti škůdcům je tedy ještě zásadnější. Jako klíčové se ukazuje to, kdy farmář přítomnost hmyzu zjistí. V závislosti na typu plodiny a fázi růstu se odhaduje, že včasná detekce škůdců může snížit ztrátu výnosu až o 20 – 40 %. Zemědělci proto musí vynaložit veškeré své úsilí na bedlivé sledování plodin.

U malého domácího záhonu to nevyžaduje nijak zvláštní úsilí, ale jak to udělat v případě mnohahektarového pole? Pojďme se podívat na to, jaké jsou možnosti.

Senzory místo obchůzek

Místo obchůzek po poli dnes mohou zemědělci používat různé nástroje k rychlejšímu a přesnějšímu sledování úrody, jako jsou senzory. Hmyz a choroby se na kvalitě plodin podepisují velmi významně. Přitom právě přesné informace o podmínkách, v jakých plodiny rostou, jsou v zemědělství stěžejní. Z tohoto důvodu se neustále zdokonalují senzory pro přesné zemědělství, díky kterým obdrží farmáři data z terénu v reálném čase.

Ilustrační foto

Technologie jde dopředu

Otázka je, jak může senzor škůdce rozpoznat? V současné době lze vybírat ze senzorů na několika bázích, ať už je to obrazový senzor, akustický nebo takový, který dokáže sledovat zdraví rostlin.

Dále jsou senzory pro detekci chorob a hmyzích škůdců pomocí elektrických, chemických, elektrochemických, optických, magnetických nebo vibračních signálů. Technologie se však rychle modernizuje.

Neustále se vyvíjejí nové senzory s cílem podpořit včasnou identifikaci škůdců. Budoucností se zdají být ty, které pracují na základě prvků biologického rozpoznávání, jako jsou DNA/RNA, protilátky a enzymy.

Obrazové senzory

Tyto senzory detekují přítomnost škůdce v nastražené pasti. Bezdrátový senzor umístěný v jediné pasti pravidelně zachycuje snímky obsahu pasti a na dálku je posílá do řídicí stanice. Jde o bezdrátový autonomní monitorovací systém, který je založen na levném obrazovém snímači. Odeslané snímky se pak použijí pro určení počtu škůdců nalezených v každé pasti. Na základě počtu hmyzích populací může farmář naplánovat, kdy začít s ochranou plodin a na kterých polích.

Zemědělci používají tento senzor k monitorování velkých ploch s velmi nízkou spotřebou energie, a to i tam, kde selhává běžná GSM síť. Díky těmto senzorům se výrazně snižují náklady na monitorování škůdců. Není nutný žádný lidský zásah v terénu, systém je použitelný pro malé i velké plochy. Má nízké náklady na údržbu a nabízí monitorování hmyzích škůdců v reálném čase.

Akustické senzory

Akustický senzor monitoruje hluk, který vydávají hmyzí škůdci. V poli jsou umístěné bezdrátové senzorové uzly připojené k základní stanici. Když hladina hluku škůdce překročí nastavené hodnoty, senzor pošle tuto informaci do aplikace, ve které se pak přesně indikuje oblast zamoření.

Tyto senzory pomáhají detekovat zamoření ve velmi rané fázi, čímž výrazně snižují poškození plodin. Jedná se o skvělý nástroj pro monitorování velkých polních ploch, protože je nenáročný na spotřebu energie.

Senzory pro včasnou detekci onemocnění plodin

Choroby plodin, pokud nejsou včas a správně léčeny, mohou výrazně snížit výnos, a tím ohrozit nejen zemědělce, ale i regionální nebo globální potravinovou bezpečnost. Z tohoto důvodu je ochrana proti chorobám nejdůležitějším úkolem každého zemědělce.

Vzhledem k tomu, že pomocí včasné detekce lze úspěšně dostat onemocnění pod kontrolu, zemědělci používají k ochraně své plodiny opatření, která zahrnují přímé a nepřímé metody identifikace onemocnění.

Choroby se detekují přímo díky laboratorním technikám detekce onemocnění, jako je polymerázová řetězová reakce, nebo imunofluorescence. Přestože tyto metody poskytují přesná data, nelze je použít k detekci nemocí v terénu. Přímo v terénu se používají metody nepřímé.

Na základě stresu rostlin a úrovní těkavosti rostlin mohou senzory nepřímé metody identifikovat biotické a abiotické stresy i patogenní choroby v plodinách.

Využívají se optické senzory, které jsou schopné předpovídat choroby rostlin na základě

• termografie
• fluorescenčního zobrazování
• hyperspektrálních technik.

Nepřímé metody pro záchyt nemocí

Termografická metoda detekce nemocí

Metoda umožňuje měřit rozdíly v povrchové teplotě listů a koruně rostlin. Senzor zachycuje infračervené záření vyzařované z povrchu rostliny. Pokud dojde k infekci patogenem, povrchová teplota rostliny se zvýší v důsledku snížení transpirace, tedy výdeje vody povrchem listů.

Na základě změny teploty může senzor analyzovat přítomnost onemocnění. Termografické senzory dokážou zaznamenat změny způsobené onemocněním ještě předtím, než se vůbec objeví. Bohužel termografickou metodu nelze použít k identifikaci typu infekce.

Fluorescenční metoda detekce onemocnění

Senzory využívající fluorescenční metodu měří fluorescenci chlorofylu na listech a měří dopadající světlo a změnu parametrů fluorescence. Měří změny v chlorofylu a fotosyntetické aktivitě, čímž detekují přítomnost patogenu.

Hyperspektrální metoda detekce onemocnění

Ta využívá k měření zdraví rostlin široký rozsah spektra, mezi 350 a 2500 nm. Měří změny v odrazivosti, které jsou výsledkem biofyzikálních a biochemických charakteristických změn, ke kterým dochází při infekci. Aby bylo možné monitorovat velkou oblast pole, jsou senzory obvykle namontovány na dron.

Ilustrační foto

Plynová chromatografie využívá neoptický senzor, který slouží k určení těkavých chemických sloučenin uvolňovaných infikovanými rostlinami. Patogeny na rostlinách uvolňují specifické těkavé organické sloučeniny, které jsou charakteristické pro každý typ patogenu. Totéž se děje, když je rostlina namáhána mechanickým poškozením. V tomto ohledu mohou senzory využívající plynovou chromatografii přesně identifikovat typ a povahu infekce, v čemž spočívá jejich nesporná výhoda, která do budoucna umožní např i automatickou aplikaci správných účinných látek proti chorobám, popřípadě doporučí včas farmáři správný postup.

Jak se tedy zdá, IoT najde v zemědělství opravdu široké využití.

Nechte si doporučit správné IoT technologie pro zemědělství a chovatelství

Zkuste nezávaznou konzultaci se specialistou