Hoe aphea.bio drones gebruikt om biostimulantia te evalueren

Bij aphea.bio bestaat onze kernactiviteit uit het ontwikkelen van nieuwe biostimulantia en biocontroleproducten op basis van natuurlijke micro-organismen.
Tijdens de productontwikkeling worden deze biostimulantia getest in verschillende natuurlijke omgevingen om de beste kandidaten en doseringen te selecteren. Tijdens het laatste groeiseizoen hebben we enkele tests gedaan om te zien hoe drones ons kunnen ondersteunen bij het monitoren van onze proefvelden. Ontdek hoe deze nieuwe technologie ons heeft geholpen bij het evalueren van de doeltreffendheid van biostimulantia in verschillende plantstadia. Wie is aphea.bio?
Aphea.Bio, een spin-off van VIB, ontwikkelt een nieuwe generatie biostimulantia en biocontroleproducten gebaseerd op natuurlijke micro-organismen, d.w.z. micro-organismen die de groei van gewassen stimuleren, bijvoorbeeld door de opname van voedingsstoffen uit de bodem te bevorderen.
We concentreren ons op producten die het gebruik van meststoffen helpen verminderen (biostimulantia) en schimmelziekten (biocontroleproducten) in maïs en tarwe bestrijden op een duurzame manier. Biologische middelen kunnen chemische producten voor de landbouw aanvullen of vervangen en leiden tot een duurzamere landbouw. De effecten van onze biologische producten worden geëvalueerd in onze laboratoria, in kassen en ten slotte getest in verschillende omgevingen onder veldomstandigheden op gewassen zoals tarwe, maïs en gerst.

Hulp van drones

Tijdens het groeiseizoen in 2019 kregen de micro-organismen van Aphea.Bio hulp uit onverwachte hoek: van drones. We wisten al dat drones zeer efficiënt en betrouwbaar zijn in het bepalen van bijvoorbeeld de algemene gezondheidstoestand (NDVI) en de hoogte/biomassa van gewassen, maar we wilden zien welke andere eigenschappen en milieu-informatie kunnen worden gemeten met behulp van dronebeeldvorming.

Zo is bijvoorbeeld de "canopy coverage index" (CCI) een interessante eigenschap om de effecten van biostimulerende producten op de vroege plantengroei te bestuderen. Gewassen met een hoge CCI vangen meer licht op en accumuleren meer biomassa, een eigenschap die nauw samenhangt met de graanopbrengst. De CCI is echter een eigenschap die moeilijk te meten is met traditionele methoden.
Tijdens het laatste groeiseizoen voerden we verschillende dronevluchten uit en gebruikten we het mapEO-platform om onze veldproeven in België en Frankrijk te monitoren:

• tevoorschijn komen van de plant
• uitstoeling
• bloei
• rijpheid

Zonder enige voorkennis over deze dronetechnologie konden we uit eerste hand zien wanneer, hoe en in welke mate de  biostimulantia de plantengroei in onze experimenten beïnvloeden.

Evaluatie van de plantengroei in een vroeg stadium

Multispectrale dronebeelden stelden ons in staat de CCI te berekenen en plotstatistieken weer te geven in een gebruiksvriendelijk, uitgebreid en gepersonaliseerd online dashboard. Al deze statistieken, verzameld gedurende meerdere missies tussen het tevoorschijn komen van de plant en het einde van de uitstoeling toonden verschillen in de CCI tussen verschillende biostimulantia.
Deze informatie is uiteraard zeer waardevol voor ons om de selectie van de beste kandidaten voor verdere ontwikkeling te ondersteunen. Daarom lijkt de dronegebaseerde CCI een veelbelovend hulpmiddel om de plantengroei in een vroeg stadium te evalueren zonder de noodzaak van visuele beoordelingen of destructieve bemonstering.

Naast de plantengroei hebben we ook enkele tests uitgevoerd voor het tellen van de aren. Hiervoor combineerden we RGB-beelden met een zeer hoge resolutie (1 mm) en convolutionele neurale netwerken (F-RCNN) die veelbelovende resultaten lieten zien. We konden de individuele aren detecteren en het aantal aren per vierkante meter kwantificeren, een belangrijk onderdeel van de graanopbrengst bij tarwe.

Innovatie is de sleutel

De evaluaties van de CCI en het tellen van de aren door middel van drones lijken veelbelovende hulpmiddelen om de doeltreffendheid van biostimulantia te evalueren in verschillende plantstadia.

Volgend jaar zullen we het gebruik van op drone gebaseerde fenotypering voortzetten in onze experimenten en zouden we geïnteresseerd zijn om het gebruik ervan voor bijvoorbeeld aarziekte (d.w.z. Fusarium) en bladziekte (d.w.z. Septoria, gele roest) te evalueren door aar- of bladdetectie te combineren met eigenschappen die verband houden met het chlorofylgehalte. Dit kan nieuwe wegen openen voor de ontwikkeling van kwantitatieve hulpmiddelen voor het onderzoek naar plantenziekten.