Sensorsystem advarer om gråskimmel i drivhuse
I et projekt støttet af GUDP erTeknologisk Institut ved at udvikle et varslingssystem, som kan detektere de skadelige gråskimmelsporer tidligt, før de når at gøre skade på planterne.
Usynlige trusler koster millioner
Gartneribranchen står over for betydelige udfordringer i bekæmpelsen af skadelige svampesporer som gråskimmel. Svampesporerne er usynlige for det blotte øje, og angrebene opdages ofte for sent, når skaden allerede er omfattende. Det resulterer i rapporterede udbyttetab på op til 25-50% for danske gartnerier.
I projektet ”Sensorbaseret varslingssystem til tidlig detektion af luftbårne gråskimmelsporer i drivhuse” er Teknologisk Institut gået sammen med Senmatic, AmiNIC, Aarhus Universitet samt tre gartnerier, for at udvikle et avanceret varslingssystem, der kan detektere disse mikroskopiske trusler tidligt og reducere behovet for sprøjtemidler.
Smarte sensorer kan lette luften for gartnerier
Det innovative sensorsystem, som projektet har sat sig for at udvikle, består af to hoveddele - en partikeltæller og en biosensor. Partikeltælleren måler kontinuerligt antallet og størrelsen af partikler i luften og kan dermed indikere, om der er sandsynlighed for tilstedeværelse af gråskimmelsporer. Hvis det er tilfældet, aktiveres biosensoren.
Biosensoren er udstyret med mikroskopiske "fangarme" kaldet peptider, der er designet til at binde sig specifikt til netop gråskimmelsporer. Ved at kombinere partikeltælleren og biosensoren opnår gartnerierne dermed en pålidelig og tidlig varsling om den skadelige svamp. De kan således iværksætte bekæmpelse, inden sporerne når at inficere planterne og forårsage ødelæggende skader. Varslingssystemet vil ikke blot redde udbytter, men også mindske gartneriernes forbrug af sprøjtemidler og generelle miljøbelastning markant.
"I løbet af vores forsøg på Fyn kortlagde vi ventilationsraten i et væksthus. Derudfra lavede vi en matematisk model for, hvordan der skal ventileres i drivhuset. Her kunne vi se, at korrekt ventilation både kan reducere smittetrykket fra skadelige svampesporer og sænke energiforbruget til opvarmning. Så det kan være en god investering for et gartneri at få lavet en databaseret beregning på, hvordan der skal udluftes fremfor at gå med mavefornemmelsen", fortæller Thor- Bjørn Ottosen, der er specialist i luftkvalitet på Teknologisk Institut.
Det innovative varslingssystem bliver det første af sin art i verden og kan potentielt åbne døren for lignende detektionssystemer rettet mod luftbårne skadevoldere.
Udstyr til måling af ventilationsrater i et gartneri ved hjælp af sporgasmetoden
Læs pressemeddelelse om projektet
Fremskridt i projektet
Ny viden om variationer i sporeantal
Ved hjælp af Hirst Sporefælden, en metode der er anerkendt for sin præcision og pålidelighed, har forskerne i projektet dokumenteret betydelige variationer i antallet af gråskimmelsporer i luften gennem døgnet, hvilket strider imod den tidligere opfattelse, at sporekoncentrationer var konstante. Denne nye indsigt er af stor betydning for gartnerierne, da det fremhæver nødvendigheden af overvågning. Tidligere antog man, at sporekoncentrationerne var relativt stabile, men de nye data viser, at antallet af sporer kan svinge dramatisk, fra så lidt som 26 til over 2.800 sporer pr. kubikmeter luft. Dette indikerer, at risikoen for planteinfektioner kan ændre sig fra dag til dag og understreger vigtigheden af et realtids overvågningssystem for effektivt at kunne håndtere og forebygge gråskimmelangreb.
(Denne nyhed er bl.a. bragt i Gartner Tidende 8, 2023)
Gråskimmelsvampe dyrket på agarplader
OPC-teknologi kan være et lovende værktøj til miljøovervågning af biologiske aerosoler i gartnerier
Projektet har bl.a. undersøgt, om prisvenlige optiske partikeltællere (OPC'er) kan bruges til realtidsovervågning af biologiske aerosoler som svampesporer.
Hovedresultater:
- OPC'er blev testet i laboratoriet med aerosoliserede sporer fra svampen Botrytis cinerea og sammenlignet med et referenceinstrument.
- De prisvenlige sensorer kunne næsten korrekt detektere størrelsesfordelingen af sporerne sammenlignet med referenceinstrumentet.
- Alle partikeltællere registrerede en stigning i koncentrationen under aerosoliseringen, hvilket viser deres evne til at registrere ændringer i realtid.
Potentielle fordele:
- Real-tidsdetektion: Hurtig identifikation og reaktion på patogene udbrud.
- Omkostningsreduktion: Lavpris OPC'er kan reducere omkostningerne ved traditionelle overvågningsmetoder.
- Forbedret præcision: Evnen til at skelne mellem partikelstørrelser kan forbedre nøjagtigheden i detektionen af specifikke patogener.
Studiet understreger potentialet i at bruge OPC'er til at forbedre overvågningen af biologiske aerosoler i gartnerier. Yderligere forskning og udvikling er nødvendig for at vurdere teknologiens fulde potentiale i praktiske gartnerimiljøer.
Nyheden er publiceret i Atmospheric Environment.
Effektiv analyse af sensordata i væksthuse
For at low-cost sensorer skal kunne anvendes i væksthuse er det vigtigt, at al data, der bruges til analyse, er præcis og pålidelig.
På Teknologisk Institut blev to modeller trænet til at forudsige svampesporerkoncentrationer baseret på sensordata. Den bedste model nåede en nøjagtighed på 81,4%, og kun 4,9% af høje svampesporehændelser blev overset.
Denne teknologi giver gartnere mulighed for at overvåge svampesporekoncentrationer i deres væksthuse meget præcist. Ved at vide, hvornår og hvor mange svampesporer der er i luften, kan gartnere tage hurtige og effektive beslutninger for at beskytte deres planter. For eksempel, hvis der er en høj koncentration af svampesporer, kan gartnerne hurtigt reagere ved at justere ventilationen, anvende passende fungicider eller ændre andre miljøforhold for at reducere risikoen for sygdomme i planterne.
Leverandører af gartneriteknologi kan integrere den avancerede dataanalyse og rengøringsteknologi i deres overvågningssystemer. Dette vil hjælpe dem med at levere bedre produkter til de kunder, der ønsker mere præcise og pålidelige data om svampesporerkoncentrationer i deres væksthuse og derved holde afgrøder sunde og produktive.
Peptider kan skelne mellem gråskimmel og andre svampesporer
Teknologisk Instituts forskere beskriver, i en artikel under review i Archives of Phytopathology and Plant Protection, hvordan de har udviklet en innovativ metode til at opdage gråskimmel, som er forårsaget af svampen Botrytis cinerea, der kan være ødelæggende for afgrøder i drivhuse. Metoden bruger en avanceret teknik kaldet fagdisplayteknologi til at finde små proteiner, kendt som peptider, der kan binde sig specifikt til Botrytis cinerea-sporer. Den store fordel ved denne teknologi er, at disse peptider kan integreres i forskellige typer testudstyr eller sensorer. Disse enheder kan installeres direkte i drivhuset og give hurtige og præcise resultater om tilstedeværelsen af gråskimmel. Det gør det muligt for gartnerne at opdage sygdommen meget tidligt, før den når at sprede sig og gøre stor skade.
(Artikel i Archives of Phytopathology and Plant Protection er under review)
Forsøgsopstilling i et af gartnerierne
Bachelorprojekt undersøger ventilation i drivhuse
I et bachelorprojekt udført i efteråret 2022 ved Teknologisk Institut og Aarhus Universitet, har den studerende Benjamin Clement Johannsen fulgt ovenstående projekt og haft fokus på at undersøge, hvordan man kan forbedre forståelsen og styringen af ventilation i drivhuse.
Ved at anvende lattergas (N2O) som sporgas, blev der udviklet og testet matematiske modeller for at forudsige, hvor effektivt to drivhuse nær Odense kunne udskifte luft under forskellige vejrforhold. Projektet viste, at ventilationen i drivhuse påvirkes betydeligt af både vindretning, vindhastighed og drivhusenes fysiske design. Dette understreger vigtigheden af at kende ventilationsraterne præcist, især i forhold til bekæmpelse af luftbårne plantesygdomme, temperatur- og fugtighedsstyring. De udviklede matematiske modeller kan hjælpe gartnere med at styre indendørsklimaet bedre, hvilket potentielt kan reducere behovet for kemiske sprøjtemidler og øge produktiviteten. For leverandører af ventilationssystemer giver resultaterne indsigt i, hvordan forskellige designparametre som vinduesplacering og -størrelse påvirker luftudskiftningen. Dette kan anvendes til at designe mere effektive ventilationssystemer tilpasset specifikke driftsbetingelser.
FAKTA OM PROJEKTET
Projektets titel
Sensorbaseret varslingssystem til tidlig detektion af luftbårne gråskimmelsporer i drivhuse
Projektperiode
2021-2025
Projekttype
GUDP – Grønt Udviklings- og Demonstrationsprogram under Landbrugs- og Fødevareministeriet
Projektsum
8,3 mio. kr.
Formål
At udvikle og demonstrere et sensorbaseret varslingssystem til gartnerier for at advare om tilstedeværelsen af luftbårne gråskimmelsporer.
Partnere
Senmatic, AmiNIC, Aarhus Universitet, Teknologisk Institut, og gartnerierne PKM, Lundegaard og Hjortebjerg.
Understøttede verdensmål
