De tuinbouw is een belangrijke economische factor voor de landelijke gebieden. Door de hogere eisen op het gebied van milieubescherming, voedselkwaliteit en duurzaamheid, met tegelijkertijd minder grond, fossiele grondstoffen en vooral een tekort aan geschoolde arbeidskrachten, staan de telers echter voor steeds grotere uitdagingen.
Met behulp van kunstmatige intelligentie detecteren multi- en hyperspectrale camera's de eerste symptomen van ziekten of plagen op aardbeiplanten - een slimme tuinbouwoplossing van de Fraunhofer Instituten IGD en IGP.
Fraunhofer wil deze uitdagingen aangaan met de ontwikkeling van slimme tuinbouwtechnologieën. Dit verwijst naar het gebruik van digitale oplossingen en geautomatiseerde processen in de tuinbouw, bijvoorbeeld met behulp van sensoren of autonome voertuigen. Karls is een van de grootste fruittelers in Mecklenburg-Vorpommern en een belangrijke werkgever in de regio. In samenwerking met Karls ontwikkelen het Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD en het Fraunhofer Institute for Large Structures in Production Engineering IGP verschillende slimme tuinbouwtechnologieën om de aardbeienteelt in de regio voor de komende jaren veilig te stellen. De prototypes van de ontwikkelingen worden al gebruikt in het aardbeienseizoen van dit jaar. "Bij Fraunhofer is ons onderzoek praktijkgericht, d.w.z. altijd gericht op de zeer specifieke behoeften van degenen die later met onze ontwikkelingen zullen werken. Voor ons spelen zowel de concrete input van onze praktijkpartners als de vraag hoe we de bevindingen van de wetenschap zinvol kunnen overbrengen naar de praktijk een grote rol," legt Dr. Philipp Wree, afdelingshoofd bij Fraunhofer IGD, uit. De technologieën die ontwikkeld en getest zijn aan de hand van het voorbeeld van aardbeiplanten kunnen ook winstgevend gebruikt worden in andere fruit- en tuinbouwbedrijven of andere agrarische sectoren.
Smart technology voor de aardbei: van de Frigo-stekken tot aardbei uit de vollegrond
Het planten van Frigo-stekken, d.w.z. bevroren jonge planten met wortelkluiten, was tot nu toe een puur handmatige taak: een gat graven, de plant erin zetten, de grond aandrukken. Dit seizoen ondersteunde een eerste prototype van het Fraunhofer IGP al het beplanten van een complete foliekas: plantbakken gevuld met substraat werden onder het station geschoven, acht boorspiralen groeven de gaten. De stekken moesten wel met de hand worden geplaatst, maar door de speciale vorm van de boren was het niet meer nodig om de grond handmatig aan te drukken. Dit betekende dat de planttijd zelfs in deze eerste ontwikkelingsfase gehalveerd kon worden. Naast de enorme tijdsbesparing is de kwaliteitsverhoging ook een van de voordelen van het geautomatiseerde proces, dat wordt bereikt door identieke afstanden tussen de planten, uniforme dieptes en een gelijkmatige substraatdichtheid. In de toekomst zal de plantrobot alle stappen overnemen die anders met de hand gedaan zouden moeten worden bij het planten van de aardbeienstekken in de stellages.
Zodra de jonge planten in de folietunnel staan, is het de taak om ze voortdurend te controleren op ziekten of plagen. Hiervoor worden de meettechnologie van Fraunhofer IGP en de expertise van Fraunhofer IGD op het gebied van visual computing, d.w.z. beeldgebaseerde informatica, gebruikt. Een op AI gebaseerde software herkent de eerste symptomen van schimmelziekten zoals phytophthora en meeldauw of schade veroorzaakt door rupsen op beelden van speciale multi- en hyperspectrale camera's, zelfs voordat deze zichtbaar zijn voor het menselijk oog. Op deze manier kunnen geïnfecteerde planten worden behandeld voordat de ziekte zich over een groot gebied verspreidt.
Als de aardbei buiten wordt geplant, wordt hij zonder bescherming blootgesteld aan de weersomstandigheden. Hoe groter het teeltgebied, hoe moeilijker het is voor ondernemers om het te bewaken en om locatiespecifieke maatregelen te nemen, zoals irrigatie of bemesting. Fraunhofer IGD test momenteel samen met de start-up Agvolution een grootschalig sensornetwerk op het land van Karls om bodem- en luchtparameters te registreren op basis van Mioty® radiotechnologie. Mioty® werd oorspronkelijk ontwikkeld door het Fraunhofer Instituut voor Geïntegreerde Schakelingen IIS voor gebruik in industriële infrastructuren en maakt datatransmissie over meerdere kilometers mogelijk met zeer weinig energieverbruik. In de landbouw kan het dus gebruikt worden voor langeafstandsregistratie van het microklimaat. Een concreet toepassingsscenario op basis van deze technologie is bijvoorbeeld een vorstwaarschuwing in realtime.
"De samenwerking tussen Karls en de Fraunhofer Instituten IGD en IGP werpt in ons geval letterlijk vruchten af," zegt Thomas Hahmann, projectmanager bij Karls Erdbeerhof. "Innovatieve geest, flexibiliteit en snelheid bij het implementeren van nieuwe ideeën en benaderingen zijn uitstekende kenmerken die dit partnerschap karakteriseren. De zinvolle koppeling van theorie en praktijk is hier bijzonder opmerkelijk."
Geconcentreerde expertise: samenwerking in het hele land
De onderzoeksteams werken nauw samen met telers in Mecklenburg-Vorpommern, wier ideeën en feedback waardevolle input vormen voor verdere ontwikkelingen. Fraunhofer maakt deel uit van een zeer sterke infrastructuur op het gebied van agrarisch onderzoek, is met alle spelers verbonden en probeert de wetenschappelijke bevindingen in combinatie met de eisen en feedback uit de praktijk om te zetten in bruikbare oplossingen.
De twee Rostockse instituten Fraunhofer IGP en Fraunhofer IGD maken deel uit van het overkoepelende Fraunhofer Initiative for Biogenic Value Creation and Smart Farming. In samenwerking met drie Fraunhofer-instituten uit Beieren werken de onderzoeksteams aan toepassingsgericht onderzoek op alle gebieden van voeding en landbouw, zoals plantenteelt, veeteelt of het gebruik van heideland. De interdisciplinaire teams brengen uitgebreide expertise in op het gebied van robotica en automatisering, sensoren, analyse en actuatoren, AI en Big Data, evenals constructie-, productie- en procestechniek. Hun doel is om nieuwe technologieën te ontwikkelen voor duurzame productie en verwerking van tuinbouwproducten: van zaad tot eindproduct. Met sterk geïndividualiseerde, geautomatiseerde en duurzame technologieën draagt het initiatief bij aan de veiligheid en duurzaamheid op lange termijn van de regionale tuinbouw en voedselproductie. Voor het initiatief is 40 miljoen euro van het federale ministerie van Onderzoek nodig en 20 miljoen euro van de wetenschapsministeries van de deelstaten Mecklenburg-Vorpommern en Beieren.
Voor meer informatie:
www.igd.fraunhofer.de