Vermindering drift en middelengebruik via spuittoestel met variabele luchtondersteuning

Deze innovatieve technieken worden gecombineerd met een ziektevoorspellingsmodel en een ziektedetectiesysteem. De testen gebeurden na een ontwikkelingsfase van 2 jaar binnen het Europees Horizon 2020-project Optima. Optima is een driejarig project dat een geoptimaliseerde IPM aanpak wil uitwerken voor de teelt van meerjarige gewassen en vollegrondsgroenten. Het richt zich daarbij op valse meeldauw in wijngaarden, op schurft in appelboomgaarden en op alternaria in wortelen.

Naast de ontwikkeling van precieze en slimme spuittoestellen onderzoekt het project nieuwe en bestaande gewasbeschermingsmiddelen op hun werking tegen deze schimmelziekten. Het project beoogt zo om het gebruik van synthetische gewasbeschermingsmiddelen, alsook de impact van behandelingen op het milieu en de menselijke gezondheid, te verminderen.

Camera’s bepalen of en waar te spuiten

Bij ziekten en plagen is het belangrijk tijdig in te grijpen. Binnen het project ontwikkelden de onderzoekers een ziektedetectiesysteem. Al rijdend door het gewas maakt het detectiesysteem beelden van het gewas door middel van kleurencamera’s en spectrale camera’s. Op basis van deze beelden en met behulp van zelflerende computermodellen worden de hoeveelheid infectie en de locatie in het gewas bepaald.

Daar ging een leerproces aan vooraf waarbij het systeem op basis van grote hoeveelheden beelden getraind werd om de juiste patronen te herkennen. Van de infecties werd 58% correct geïdentificeerd als valse meeldauw.

Variabele dosering en pulserende spuitdoppen

Op basis van de beelden gemaakt met het ziektedetectiesysteem wordt vervolgens een taakkaart gemaakt met aanwijzingen van waar en hoeveel te spuiten. Dit gebeurt op voorhand, zodat de landbouwer indien gewenst nog wijzigingen kan aanbrengen, en zo dus controle behoudt.

Om te komen tot het slimme spuittoestel optimaliseerde de Italiaanse machinefabrikant Caffini zijn Synthesis-spuittoestel. Om een variabele spuittoepassing te realiseren, is het toestel uitgerust met pulserende spuitdoppen. Hiertoe werd samengewerkt met TeeJet. Hun Dynajet- systeem opent en sluit de doppen 20 keer per seconde (20 Hz). De duur dat de doppen openstaan kan worden gestuurd en bepaalt zo het dopdebiet (L/min). Door de doppen gestuurd te pulseren worden de druk, en bijgevolg de druppelgroottes, behouden, wat de spuitkwaliteit ten goede komt.

Elektrische ventilator

Het spuittoestel is ook uitgerust met een elektrische ventilator. Dat is een erg vernieuwende innovatie. Deze ventilator is niet enkel stiller, maar ook energie-efficiënter. Zijn energieconsumptie ligt gemiddeld 30% lager dan de energieconsumptie van een conventionele, mechanische ventilator met dezelfde diameter. Het laat bovendien toe om de luchtondersteuning in realtime aan te passen op basis van de densiteit van het gewas.

Ultrasone sensoren, geïnstalleerd net voor de spuittank, scannen hiertoe het gewas. Daarna verwerkt een besturingseenheid de data en stuurt deze de nodige informatie voor afstelling snel door naar de ventilator.

Onderzoekers in Italië hebben de ultrasone sensoren op voorhand gevalideerd voor verschillende druivenrassen en hebben deze sensoren vergeleken met eigen waarnemingen gedurende het groeiseizoen.

Slim spuittoestel geeft verhoogde depositie

Door gebruik te maken van spleetdoppen, van een lagere druk (4 bar), van variabele dosering én van variabele luchtondersteuning, verhoogt het slimme spuittoestel de depositie op het gewas met maar liefst 60 tot 104% ten opzichte van het referentietoestel van de landbouwer voorzien van werveldoppen, uniform spuitend over het volledige veld bij 14 bar.

Ten opzichte van hetzelfde toestel zonder variabele toepassing, maar afgesteld volgens de beste beheerspraktijken en uitgerust met werveldoppen, is dit nog steeds 30 tot 57%. Nochtans lag de hoeveelheid spuitvolume 20% lager bij het slimme spuittoestel. De resultaten werden bekomen tijdens 2 groeistadia (BBCH 65 versus 89). Daarnaast is ook de overbespuiting (bladbedekking >30%) het laagst met het slimme spuittoestel.

Dit duidt erop dat met minder product de depositie kan geëvenaard of zelf verbeterd worden door slimme, en soms kleine ingrepen.

Driftpotentieel daalt

Het slimme spuittoestel vermindert daarenboven het driftpotentieel. Bij hoge gewasdensiteit is dit bijna 30%, en bij lage densiteit zelf 40% driftreductie. Dit is 20% meer dan het goed afgestelde toestel met werveldoppen. De doppenkeuze en spuitdruk blijven dus belangrijk.

Ook het aanpassen van de luchtondersteuning en het spuitvolume aan de gewasdensiteit zijn in dit opzicht veelbelovend en kunnen bijkomend de drift reduceren.

Minder behandelingen

Er werd binnen het project ook aandacht besteed aan de selectie van nieuwe en bestaande biologische en synthetische fungiciden. Hoewel op basis van eerste proeven met potplanten in serres verschillende veelbelovende biologische producten tegen valse meeldauw in druiven waren geselecteerd, bleken deze jammer genoeg in de veldtesten onvoldoende effectief.

Niettemin werd een reeks nieuwe alternatieve synthetische en biologische gewasbeschermingsmiddelen geïdentificeerd voor de bestrijding van valse meeldauw. Verwacht wordt dat de optimalisering van hun gebruik, in combinatie met de reeds bestaande producten zal leiden tot een vermindering van de hoeveelheid toegepaste synthetische fungiciden, en meer specifiek tot de vervanging van pesticiden die in de EU zijn opgenomen als stoffen die in aanmerking komen om te worden vervangen.

Dit zal worden ondersteund door het gebruik van het Optima-ziektevoorspellingsmodel, dat in staat is meteorologische voorspellingen en voorspellingen van de verspreiding van ziekten met een hoge ruimtelijke resolutie te verstrekken. Dit ziektevoorspellingsmodel is namelijk gedurende 2 jaar getest in het veld en is doeltreffend gebleken in het verminderen van het aantal behandelingen in vergelijking met standaardstrategieën.

Levensvatbaarheid biofungiciden niet aangetast

Het effect van temperatuur en mechanische stress op de levensvatbaarheid van 2 micro-organismen gebruikt als biofungiciden (Bacillus subtilis en Trichoderma harzianum ) werd nagegaan in het labo. Spuitvloeistoftemperaturen boven 40°C hebben een duidelijk negatief effect op de levensvatbaarheid van beide organismen, terwijl geen van beide organismen negatief beïnvloed worden door de mechanische handelingen eigen aan het spuiten (zoals het mengen van de tank, rondpompen spuitvloeistof, verspuiten). Het is dus aangewezen om te hoge spuitvloeistoftemperaturen te vermijden wanneer gewerkt wordt met biologische producten. Daarom houdt men het best rekening met het type pomp, met de buitentemperatuur en met de zonnestraling. Het wordt aanbevolen om niet te spuiten bij zeer warm en zonnig weer en om de toepassingen enige tijd uit te stellen.

Veldtesten

De verschillende innovaties zijn in 2021 in het veld getest op hun efficiëntie: het slimme spuittoestel, het ziektevoorspellingsmodel, het ziektedetectiesysteem en de geselecteerde biologische en synthetische gewasbeschermingsmiddelen. De testen vonden plaats in Italië (regio Piemonte). De voorgestelde Optima IPM-strategie, die een combinatie is van biologische en synthetische behandelingen, gaf eenzelfde bescherming tegen valse meeldauw als de standaard, synthetische strategie. Met deze aangepaste strategie kon meer dan 14 kg/ha aan bestaande synthetische gewasbeschermingsmiddelen vervangen worden door biologische en nieuwe synthetische gewasbeschermingsmiddelen met een lager risicoprofiel.

Ook variabele dosering met het slimme spuittoestel gaf een goede bescherming tegen de schimmelinfectie, terwijl minstens 15% minder product werd toegepast.

Op de projectwebsite http://optima-h2020.eu krijg je meer informatie over het project, over de verschillende innovaties en over de resultaten.

I. Zwertvaegher & D. Nuyttens

ILVO, Merelbeke