Dansk opfindelse kan sænke sprøjtemiddel-forbruget med 95 procent

En algoritme, som får et kamera til at skelne ukrudt fra afgrøder, kan potentielt begrænse landmændenes brug af sprøjtemidler med 95 procent.

Pesticider og herbicider fra landbrugets sprøjtemidler er en af de største trusler mod vores grundvand.

I mange år har man forsøgt at mindske antallet af giftstoffer, der trænger ned i undergrunden og dermed udgør en sundhedsfare i vores drikkevand. Nu har en dansk opfindelse fundet en måde, hvorpå landmænds brug af sprøjtemidler kan nedsættes med helt op til 95 procent.

Læs også: KORT: Her er jorden mest belastet med sprøjtegifte

Løsningen er et kamera med en patenteret algoritme, som skelner ukrudt fra afgrøder. Når algoritmen opfanger noget ukrudt i billedet, aktiveres den computerstyrede sprøjtedyse, som sprøjter giften ud over ukrudtet. Når ukrudtet er væk fra billedet, stopper sprøjtedysen.

»Styreprogrammet i computeren er lavet, så bommen kun sprøjter pesticider ud i små afgrænsede områder, hvis kameraet ser ukrudt i dem. Derved reduceres brugen af sprøjtemidler betragteligt,« siger Morten Stigaard Laursen, som har udviklet systemet i forbindelse med sin ph.d-afhandling på Syddansk Universitet.

Bladene kan overlappe

Kortet her er et såkaldt sprøjtekort. De røde felter indikerer de områder, hvor algoritmen opfangede noget ukrudt og derfor besluttede sig for at sprøjte. I de grå områder stoppede sprøjtebommen. (Foto: Morten Stigaard Laursen)

At brugen af sprøjtemidler reduceres betragteligt, er ikke nogen overdrivelse. Testresultaterne påviste et forbrug af sprøjtemidler, der var 70-95 procent lavere end normalt forbrug, afhængigt af andelen af ukrudt på testområderne.

Målet inden testen var at reducere forbruget med 50 procent. Så de reelle testresultater oversteg det opsatte mål markant.

Ifølge Morten Stigaard Laursen skyldes det, at besparelserne var større end forudset, at ukrudt kommer i plamager. Så selvom kameraet måske ikke opfanger alt ukrudt, bliver de fleste planter ramt af sprøjtemidlet, fordi de er så koncentrerede i enkelte områder.

Læs også: Pesticider ender i vandløbene på trods af bufferzoner

Metoden med en intelligent sprøjteløsning har været kendt og benyttet længe, og der findes allerede kameraløsninger på markedet, der minder om Morten Stigaard Laursens. Men med sin algoritme har han løst et problem, som de eksisterende systemer kæmper med.

Når to planter lapper ind over hinanden, opfatter de eksisterende systemer det nemlig som én plante, hvilket får systemet til at bryde sammen.

»Det er det, jeg er lykkedes med at finde en løsning på. Systemet bryder ikke sammen, når to blade overlapper hinanden. Der kommer bare lidt mere støj på målingen,« siger han.

De eksisterende systemer har, for at undgå at bryde sammen, kun filmet efter ukrudt uden for rækkerne med afgrøder og derefter udregnet et estimat for mængden af ukrudt inde i rækkerne, hvor der er for mange overlappende blade til, at planterne kan detekteres.

Men i praksis kan man ikke udregne mængden af ukrudt inde i rækkerne på baggrund af data uden for, fortæller Morten Stigaard Laursen. Jorden inde i rækken er nemlig behandlet anderledes end jorden i sporene uden for, hvor eksempelvis trykket fra traktordæk giver andre forhold i jorden og dermed også andre forhold for ukrudtet.

Morten Stigaard Laursen er uddannet diplomingeniør i svagstrøm fra Ingeniørhøjskolen i Århus og civilingeniør i robotteknologi fra Syddansk Universitet. (Privatfoto)

Det er her, danskerens løsning er mere specifik.

»Når systemet ikke bliver ramt af, at bladene lapper ind over hinanden, kan vi også kigge inde i rækken i stedet for at lave et estimat ud fra koncentrationen af ukrudt uden fra rækkerne. Det giver et mere retvisende billede,« siger han.

Landbrugets situation rammer

Selvom resultaterne peger i en så entydigt positiv retning, kan man dog ikke forvente at se produktet på markedet lige foreløbig.

Landbrugets hårde vilkår har gjort det vanskeligt at kommercialisere løsningen. Der er simpelthen ikke penge til at investere, mener Morten Stigaard Laursen og fortsætter:

»Der er ikke nogen tvivl om, at markedet ser potentialet i den her løsning. Men landbruget har ikke de bedste kår for tiden, så branchen er konservative i forhold til at investere.«

Læs også: Aarhus-forskere i unik advarsel: Verdens mest solgte sprøjtemiddel kan gøre dyr syge

Næste skridt er nu at udvikle et kamera, der kan få kapaciteten i vejret, samtidig med at produktionsprisen bliver lavere. En af de store udfordringer er, at kameraet skal kunne opfange ukrudtet i en hastighed på op mod 25 kilometer i timen.

Ifølge Morten Stigaard Laursen er kameraet den manglende brik, for at løsningen kan sendes på markedet. Der arbejdes lige nu med en treårig tidsplan på udviklingen af kameraet, som sker i samarbejde med et andet projekt.

Kommentarer (36)

Den ser ud til kun at kunne skelne imellem planter og bar jord, ikke imellem forskellige typer planter (nytteplanter og ukrudt)...

Har der været lavet forsøg med at indsætte gener i nytteplanterne, så det bliver muligt at genkende dem som nytteplanter vs ukrudt? F.eks. gener, som gør at planterne reflekterer bestemte bølgelængder af lys?

  • 0
  • 0

Jo det har der vidst været leget med :-) Men plante er jo allerede genetisk forskelle... Faldt lige over en præsentation, hvor forskelle i planterne fotosystem søges udnyttet til at skelne afgrøder og ukrudt:

Fluorescence imaging - a new tool for weed sensing? (www.ewrs.org/SSWM/powerpoints/2000_klem.ppt) ... Desværre skal planterne være i mørke i en kort periode - så det bliver svært på en 48 meter sprøjtebom :-)

  • 0
  • 0

Journalisten "glemte" at nævne projektet med tegnebogen, samt alle de andre bidragende projektpartnere ....

http://robocluster.dk/projekter/den-intell...


Super fedt projekt, teknologien skal nok blive bedre så det er nok heldigvis blot et spørgsmål om tid før vi ser sådan et produkt på markedet.

Men ifølge det link foregik projektet fra 01.10.2009 til 30.09.2012. Hvad får Ingeniøren til at tage det op nu?

  • 2
  • 0

Prof. David Slaugther fra U.C. Davis, har fået en bevilling til at undersøge hvorvidt man kan gøre noget der minder meget om dit forslag, hvor man ved overflade behandlingen som i forvejen benyttes til gødning m.m. afsætter spor stoffer på planten som så kan detekteres ved hjælp af fluorescerende lys. Da ukrudtet ikke har modtaget overflade behandlingen er der ikke det samme respons og man kan derfor skelne ukrudtet af nytteplanten i plantens tidlige stadier direkte på rester fra overflade behandlingen. Da der er tale om et projekt der lige er startet op her i Januar er det stadig for tidligt at sige noget om hvor godt det virker i praksis.

  • 2
  • 0

I foråret var jeg hos University of California, Davis, hvor de netop arbejder på et projekt, der skal gøre salatplanter genkendelige ved at coate frøene med fluorescerende farve. Rester af denne farve kan ses på kimbladene, hvorved det er muligt at styre en mekaniske lugemaskine udenom disse planter. Kimbladene visner normalt hen efter et par uger, og de farvede blade ender derfor ikke ude i køledisken.
Vores forsøg har vist at farven holder sig helt frem til høsten, men at den dog er svær at detektere efter ca. to uger, da de farvede blade bliver skjult af de øvrige blade. På dette tidspunkt er salatplanten dog så stor, at den nemt kan skelnes fra ukrudt, ud fra dens størrelse.
Se evt. mere her: http://ucanr.edu/sites/roboticweedcontrol/
http://www.bizjournals.com/sacramento/news...

Min erfaring siger mig dog, at det sagtens kan lade sig gøre at skelne afgrøderne fra ukrudt i billeder uden denne fluorescerende farve. Udfordringen ligger derimod i at gøre det hurtigt og billigt nok til at kunne konkurrere med en sprøjtebom på over 20m, som køres med 10km/t.

  • 2
  • 0

Hvis det er muligt at ramme ukrudtet så præcist, vil denne teknologi kunne bruges til produktion uden sprøjtemidler mod ukrudt.
En kraftig dosis skadeligt lys/stråling vil kunne slå planten ihjel. Infrarød, laser og mikrobølger vil kunne bruges.

Det er stadig ikke muligt at gå efter skadedyr, så helt økologisk bliver det nok ikke.

  • 5
  • 0

Som flere kommentarer bemærker, er der flere løsninger på markedet, og også "game changere" som klynger af robotter.

Gad vide, om ikke kernen er den nyudviklede og testede algoritme til genkendelse af overlappende planter mv. ? Det kan vel bruges i både eksisterende løsninger og robotklynger. Altså dér ligger en umiddelbar salgsmulighed for denne teknologi.

  • 0
  • 0

Som vi dyrker planter i dag, har vi en de facto monokultur på hver mark. Måske kan det være relevant at overveje "duokulturer" hvor den ene (den sene planteart) dækker jorden mellem den den anden planteart (den tidlige eller hovedafgrøden) for dermed at reducere udtørring. Det vil nok kræve et højere genkendelsesniveau end blot at kunne genkende én afgrøde fra resten (altså en binær algoritme).

Beklager, det blev måske lidt for meget tankespind.

  • 1
  • 0

Det er saa spoergsmaalet, hvad er forurener mest: et pift roundup eller den energi, der skal bruges til at slaa planten ihjel med mikroboelger

Jeg tror ikke helt man kan sammenligne de 2 ting.

Ved brug af sprøjtegifte kommer til at gå ud over grundvandet,
hvor brugen af laser/mikrobølger ville kræve energi fra en kilde der kan være forurenende for atmosfæren... De to er ikke nødvendigvis forbundet.

Når det så er sagt, tænker jeg da at løsingen med brug af laser ville være "sundest" for verden.
eftersom energien på sigt kommer fra mere og mere miljørigtige kilder.

  • 3
  • 3

En kraftig dosis skadeligt lys/stråling vil kunne slå planten ihjel. Infrarød, laser og mikrobølger vil kunne bruges.

Det er saa spoergsmaalet, hvad er forurener mest: et pift roundup eller den energi, der skal bruges til at slaa planten ihjel med mikroboelger.

Det er klart et relevant spørgsmål, selvom udgangspunktet - at undgå sprøjtegift - nok ikke er uvæsentligt, bla. fordi vi ser en risiko for begyndende resistens mod roundup i små mængder.
En for voldsom eller upræcis brug af laser/mikrobølger vil udtørre jorden, er heller ikke er godt, men det er jo i princippet muligt at udvikle en tilstrækkeligt præcis laser/stråle som kun rammer den uønskede plante.

Mht. energiforbrug og oprindelse, er der dels en praktisk udfordring med at få tilstrækkeligt med energiforsyning ud til markerne uden brug af en meget stor og tung traktor med batterianhænger.
Problemerne over tid med store tunge traktorer er velkendte, og giver derfor mulighed for alternativer, da der jo ligger en værdi i at udnytte en mindre areal til kørespor.
Alternativet, en væsentligt mindre og meget let robot med kabel tilsluttet energikilden/batterivogn udstyret med en kabeltromle som blot køres hen til kanten af marken, hvorfra robotten så kører ud fra.
Energikilden kunne jo være sol- eller vindenergi, der oplader den omtalte mobile batterivogn med kabeltromle, som i sagens natur gerne må være stor, klodset (og ret grim, dvs. ikke særligt Tesla-agtig).

  • 2
  • 0

http://m.phys.org/news/2015-10-wild-carniv...

Nårh men vi er skam ved at udvikle metoder til brug imod skadedyr helt uden pesticider og den mest effektive metode at udnytte den på er gennem den mytebelastede GMO teknik.

Derudover beskytter disse GMO afgrøder som er så stor modstand imod jo sig selv imod skadedyr, så det er jo ikke fordi vi ikke har teknologien til ja faktisk at droppe pesticider.

Det er dog mest økologerne der kæmper imod den.

  • 3
  • 5

"Men landbruget har ikke de bedste kår for tiden, så branchen er konservative i forhold til at investere."
Hmmm? Sprøjtemidler må være for billige.....

  • 4
  • 4

Laser:
Mindre end 1 W

Jeg er normalt stor tilhaenger af at loese problemer med laserkanoner, men hvor effektiv er den til at slaa ukrudt ihjel - hvor mange Wh skal der til?

Det er jo ikke nok, bare at braende et par huller i bladene, og selv om du braendte alle bladene af, ville rodnettet stadig vaere der, og saa skal du koere med laserkanonen igen om tre uger.

  • 5
  • 0

  • 2
  • 0

Forsøg med laser har været lavet før, men laseren har det problem, at den skal rettes meget præcist mod vækstpunktet for at fungere med en kort eksponering. Dette kan godt give nogle udfordringer på et køretøj i fart. Alternativt kan laseren gøres mere diffus, hvilket har den bivirkning, at den nødvendige eksponeringstid øges.
Mikrobølger er heller ikke en praktisk løsning. Matjaz Vidmar fra University of Ljubljana har lavet forsøg med mikrobølger, hvor han fandt ud af, at der skal bruges over 150J/cm2 før en Bakkestjerne tager skade. Dette skyldes at en stor del af energien blive absorberet i jorden i stedet for i planten.
Så har jeg mere tiltro til at bruge ild, som i Frank Poulsens robot:
http://www.visionweeding.com/Products/Intr...

  • 6
  • 0

Nogle typer ukrudtsplanter så som kvik har deres vækst fra rødderne. det vil sige at selvom du brænder den for oven vil den stadig vokse videre fra sine rødder og stadig forvolde problemer.

  • 3
  • 0

Nu er jeg selv landmand og har ikke noget større viden inden for ingeniør faget.

Men jeg har et par spørgsmål.

Hvor lille en række afstand kan systemet fungere med?

Ville det kunne fungere i korn og andre typer af afgrøder som så´s på en rækkeafstand på 12cm og efter planten har nået busknings stadiet?

Ville det fungere om foråret i høje afgrøder?.

Jeg kan virkeligt se potentialet i denne her teknologi, men det vil kræve at systemet vil kunne fungere i de mest gængse afgrøder som der dyrkes herhjemme.

Jeg vil mene at hvis der kan være en besparelse på 70% i indkøb af sprøjte midler så vil der også være penge til at forrente og afskrive investeringen med.
Så hvis i kan holde prisen af systemet i et rimeligt leje så ser jeg ingen problemer at folk vil investere i det for den besparelse i omkostninger vil jo være med at gøre det til en fornuftig investering men det vil kræve at vi kan udnytte systemet i alle vores afgrøder og ikke kun nogle få rækkeafgrøder.

  • 9
  • 0

Er det efterhånden sådan, at noget bliver sandt, når blot man siger det tilstrækkeligt mange gange? Eller er udsagnet mon en del af pensum på journalistuddannelsen?
"Pesticider og herbicider fra landbrugets sprøjtemidler er en af de største trusler mod vores grundvand." - og NEJ, det er ikke korrekt!

  • 4
  • 8

Anders Jakobsen:

Måske du bare skulle følge med i debatten inden du skriver et indlæg i den ;-)

Mit svar var ligesom til Nicky Precht's: "Det er stadig ikke muligt at gå efter skadedyr, så helt økologisk bliver det nok ikke."

  • 0
  • 3

"Pesticider og herbicider fra landbrugets sprøjtemidler er en af de største trusler mod vores grundvand."
Nævnes en usandhed ofte nok, bliver den efterhånden til sandhed.
Det må være ren uvidenhed, at man pr. automatik sætter lighedstegn ved pesticider og landbrug!
Sandheden er, at mange andre end landbruget anvender pesticider.
I vor byggemarked kan man finde pesticider til haveejere, som for længst er forbudt at
anvende af landbruget!
Ser man alene på årsagerne til at man har lukket vandboringer ud fra GEUS tal, så må man konstatere, at den overvejende del af lukninger skyldes stoffer, der ikke anvendes af landbruget.
Det burde være let forståeligt, men det er det ikke, for her lukker de fleste af, det er for indviklet, at andre end landmænd bruger pesticider.
At lukninger af vandboringer skyldes sprøjtninger af private og det offentlige for ca. 30 år siden kan man åbenbart ikke fatte - eller hvad?
Stop for al sprøjtning vil ikke løse problemet, de "gamle" syndere er stadig på vej ned i de dybere grundvandsdepoter.

  • 3
  • 5

Hej Martin, Jeg har forsøgt at svare med kursiv nedenfor...

Nu er jeg selv landmand og har ikke noget større viden inden for ingeniør faget.

Men jeg har et par spørgsmål.

Hvor lille en række afstand kan systemet fungere med?

  • Systemet vil i princippet virke uafhængig af rækkeafstand - med er rækkeafstanden stor kan man nå meget langt med langt simplere systemer ala AmaSpot eller mekanisk radrensning og båndstprøjtning. Båndsprøjtningen i rækken kunne evt benytte Morten S. Laursens algoritme for at nå endnu længere ned i dosis

Ville det kunne fungere i korn og andre typer af afgrøder som så´s på en rækkeafstand på 12cm og efter planten har nået busknings stadiet?

  • Algoritmen er netop designet med henblik på vinterhvede efter buskningen. Den er dog kun testet i den "lette" case som er majs. Vi ville rigtig gerne komme det sidste skridt med MoDiCiVi algoritmen (som vi kalder den) - men vi har endnu ikke fundet en finansiering til dette ... :-/

Ville det fungere om foråret i høje afgrøder?.

  • Princippet for algoritmen er forskellen imellem lange smalle afgrødeblade i modsætning til de "runde" tokimbladede ukrudtsblade. Kan det opfyldes - så er svaret i princippet ja :-) ... men er afgrøden høj burde en ukrudtsbekæmpelsen allerede være sat ind for længe siden og afgrøde kan nu konkurrere med ukrudtet på egen hånd ... algoritmen er en "hammer" - men alt er jo ikke søm ;-)

Jeg kan virkeligt se potentialet i denne her teknologi, men det vil kræve at systemet vil kunne fungere i de mest gængse afgrøder som der dyrkes herhjemme.

Jeg vil mene at hvis der kan være en besparelse på 70% i indkøb af sprøjte midler så vil der også være penge til at forrente og afskrive investeringen med.
Så hvis i kan holde prisen af systemet i et rimeligt leje så ser jeg ingen problemer at folk vil investere i det for den besparelse i omkostninger vil jo være med at gøre det til en fornuftig investering men det vil kræve at vi kan udnytte systemet i alle vores afgrøder og ikke kun nogle få rækkeafgrøder.

  • Se det forrige svar

MVH Seniorforsker Rasmus Nyholm Jørgensen, kollega med PhD Morten S. Laursen på Institut for Ingeniørvidenskab på Aarhus Universitet

  • 4
  • 0

"Princippet for algoritmen er forskellen imellem lange smalle afgrødeblade i modsætning til de "runde" tokimbladede ukrudtsblade. Kan det opfyldes - så er svaret i princippet ja :-) ... men er afgrøden høj burde en ukrudtsbekæmpelsen allerede være sat ind for længe siden og afgrøde kan nu konkurrere med ukrudtet på egen hånd ... algoritmen er en "hammer" - men alt er jo ikke søm ;-)"

Her handler det ikke så meget om hvor tidligt du bekæmper ukrudt. Tager vi f.eks. mange græsukrudter så er de svære at bekæmpe da det mange gange spire senere end det første ukrudtssprøjtning i korn som vi typisk køre med ved 3-4 blade på kornet og det vil kræve en bekæmpelse i kornet om foråret.

Selv om korn planten er stor nok til at konkurrere vækst mæssigt med ukrudtet så vil det ukrudt som overvintre stadig optage nogle af de næringsstoffer som vi tildeler kornet og da vi har begrænset mængder af f.eks. kvælstof tilrådighed så er det vigtigt at vi holder marker så rene så muligt så der er mindst muligt kamp om næringstofferne.

Derfor ser jeg det meget vigtigt at den kan bruges senere på afgrødens vækststadie f.eks. fra strækningsstadie og frem.

  • 1
  • 0

Hmmm? Sprøjtemidler må være for billige.....

Ja, hvis det ikke kan betale sig, at spare 95% på udgiften til sprøjtemidler, så de da være for billige!??

  • 1
  • 0

Jeg godt lige pointerer at 95% er det absolut bedste resultat, som ing.dk selvfølgelig valgte at booste. Besparelsens størrelse er stærkt afhængig af ... ja ukrudtstætheden ;-) og vil i mange tilfælde være lavere end de 95%. Desuden er tallet fra majs og vi ved ikke, hvor godt det eksempelvis vil går i en busket vinterhvede.... men det vil nok ikke være lige så højt.

  • 1
  • 0