Kuinka torjua kasvitauteja älykkään maatalouden avulla

Maatalousjärjestelmät kohtaavat paitsi ihmisten ja eläinten ruoantuotannon myös ympäristönsuojeluongelmia. Siksi torjunta-aineiden käytön vähentämiseen kohdistuu tällä hetkellä kasvavaa painetta mahdollisten tuotantokustannusten ja ympäristövaikutusten pienentämiseksi.

Sadon seuranta mahdollistaa potentiaalisesti riskialttiiden alueiden tunnistamisen ja niiden yksilöllisen hoitamisen, mikä johtaa tautien hallinnan tehokkuuden merkittävään kasvuun.

Kasvitautien esiintyminen maatiloilla maksaa viljelijöille paljon rahaa. IRJET-tutkimuksen mukaan eläinten, tautien, tuholaisten ja rikkaruohojen aiheuttamat satotappiot muodostavat 20–40 prosenttia maailmanlaajuisesta maatalouden tuottavuudesta.

Perinteinen menetelmä, jossa lehtien tiettyjä ominaisuuksia, kuten rakennetta, väriä ja muotoa, analysoidaan fyysisesti infektioiden tunnistamiseksi, ei ole aina tehokas. Tämän seurauksena useimmat maanviljelijät ympäri maailmaa palkkaavat ammattimaisia maanviljelijöitä diagnosoimaan tauteja sadoissaan suurilla tiloilla. Se on kuitenkin aikaa vievä ja kallis prosessi.

Joidenkin viljelijöiden perinteisestä menetelmästä puuttuu moderni tekniikka kasvitautien tunnistamisen ja luokittelun automatisoimiseksi. Viljelijät eivät havaitse kasvitauteja suurilla tiloilla, mikä johtaa maataloustuotannon määrän ja laadun merkittävään vähenemiseen.

Tämän seurauksena älykäs maatalous on väistämätön digitaalinen resurssi maanviljelijöille, joka mahdollistaa kasvitautien jatkuvan seurannan ilman paljon työvoimaa, erityisesti syrjäisillä viljelyalueilla.

Mikä on viljelykasvien sairaus?

Yleensä kasvi sairastuu, kun tietty aiheuttaja häiritsee sitä jatkuvasti, mikä johtaa fysiologisen prosessin poikkeavuuteen, joka häiritsee kasvin normaalia toimintaa ja kasvua muiden toimintojen ohella.

Patologiset tilat ja oireet johtuvat yhden tai useamman kasvin kriittisen biokemiallisen ja fysiologisen järjestelmän häiriöistä.

Kasvitautien esiintyvyys ja yleisyys vaihtelevat kausittain taudinaiheuttajan esiintyvyyden, ympäristöolosuhteiden sekä viljeltyjen viljelykasvien ja lajikkeiden mukaan. Jotkut kasvilajikkeet ovat alttiimpia kasvitautien puhkeamisille kuin toiset.

Kasvitautien luokittelu

Kasvitaudit luokitellaan geneettisesti niiden pääasiallisen aiheuttajan luonteen perusteella, joka voi olla tarttuva tai ei-tarttuva. Tarttuvia kasvitauteja aiheuttaa patogeeninen organismi, kuten virus, viroidi, bakteeri, sieni, mykoplasma, loiskasvi tai sukkulamato.

Tarttuva taudinaiheuttaja voi lisääntyä isäntäkasvin sisällä tai pinnalla ja levitä haavoittuvasta isännästä toiseen. Ei-pahanlaatuiset kasvisairaudet johtuvat epäsuotuisista kasvuolosuhteista, kuten korkeista lämpötiloista, huonoista happi-kosteussuhteista, ilmakehän tai maaperän myrkyllisistä kemikaaleista sekä ravinteiden puutteesta tai liikakäytöstä.

Koska ne eivät ole lisääntymiskykyisiä organismeja isännässä, tarttumattomat aiheuttajat eivät ole tarttuvia.

Maataloudessa kasveja voivat vaivata useat taudinaiheuttajat samanaikaisesti. Kasvi, joka kärsii ravinteiden puutteesta tai maaperän kosteuden ja hapen välisestä epätasapainosta, on usein alttiimpi taudinaiheuttajatartunnalle, ja yhden taudin tartuttama kasvi on usein altis toisille taudinaiheuttajille.

Tautikompleksi on kokoelma kaikkia kasvia vaivaavia tautia aiheuttavia tekijöitä. Tieto tyypillisistä kasvutavoista, lajikeominaisuuksista ja kasvien normaalista vaihtelusta lajin sisällä – siltä osin kuin ne liittyvät ympäristöön, jossa kasvit kasvavat – on välttämätöntä taudin diagnosoimiseksi.

Kasvitautien syyt

Kasvitaudit on perinteisesti luokiteltu kahteen tyyppiin: abioottisiin (tunnetaan myös ei-tarttuvina) ja bioottisiin (tarttuvina). Epäsuotuisat ympäristöolosuhteet johtavat usein tarttumattomiin tauteihin. Matala tai korkea lämpötila sekä liiallinen tai puute kosteudesta ovat muutamia esimerkkejä.

Infektioita aiheuttavat yleisesti myös haitalliset ilmansaasteet. Lähellä sijaitsevat kemian- tai metallurgiset tehtaat voivat aiheuttaa niiden kertymistä. Tauti johtuu yleensä maaperän epäterveellisestä fysikaalis-kemiallisesta koostumuksesta.

Jälkimmäinen tekijä on usein seurausta peltojen huonolaatuisesta rikkakasvien torjunta-ainekäsittelystä. Nämä esimerkit osoittavat kestävän maatalouden merkityksen paitsi ympäristönsuojelulle myös liiketoiminnan kannattavuudelle.

Jopa epäsuotuisalla valo-ohjelmalla voi olla kielteinen vaikutus, erityisesti kasvihuoneissa kasvatettaviin kasveihin. Joidenkin alkiokasvustojen (korkeampien kasvien) ja sienten maaperään vapauttamat toksiinit voivat myös aiheuttaa viljelykasvien sairauksia.

Infektioiden aiheuttajia ovat:

• Bakteerit.
• Loiskasvit.
• Virukset.
• Sienet.
• Sukkulamadot.

Seuraavissa osioissa tarkastelemme asiaankuuluvia viljelykasvien tauteja ja niiden oireita.  Elottomat ympäristöolosuhteet tai huono tilanhoito ovat esimerkkejä abioottisista eli tarttumattomista taudinaiheuttajista. Ne eivät siirry muihin kasveihin. On olemassa muutamia yleisesti tunnustettuja abioottisia taudinaiheuttajia:

• Äärimmäiset lämpötilat.
• Tuuli.
• Kuivuus tai tulva.
• Kosteus.
• Usein ja rankasti sadetta.
• Maaperän tiivistyminen.
• Ravinteiden liika- tai puutostila.
• Epäasianmukainen vedenkäyttö.
• Torjunta-aineiden tai suolojen aiheuttamat kemialliset vauriot.

Bioottiset taudinaiheuttajat, jotka tunnetaan myös tartuntatautien aiheuttajina, ovat eläviä taudinaiheuttajia, jotka voivat levitä isännästä toiseen ja levittää tauteja.
Patogeenit luokitellaan seuraaviin luokkiin:

Sienet: Yleisin maatalouden ongelma on patogeeniset sienet. Tutkimusten mukaan tämä kasvitautityyppi tuhoaa vuosittain noin kolmanneksen kaikista ruokakasveista.

Tässä mielessä ongelma on vakava sekä humanitaarisesta että taloudellisesta näkökulmasta. Nämä infektiot, kuten bakteeriperäiset kasvitaudit, vaikuttavat kasveihin ensisijaisesti haavojen, vesihuokosten ja ilmarakojen kautta. Lisäksi sieni-itiöitä kulkeutuu usein tuulenpuuskien mukana.

Virukset: Viroidit ja virukset ovat kasvien vähäisimpiä mutta kriittisimpiä vihollisia (subviraalisia tartuntatauteja aiheuttavia aineita). Kasvia on lähes mahdotonta pelastaa tartunnan jälkeen.

Useimmissa tilanteissa tartunta leviää terveiden ja sairaiden kasvien välisessä kosketuksessa. Virukset voivat levitä myös kasvullisesti lisääntymällä siementen, siitepölyn ja hyönteisten muodossa. Virukset leviävät kuitenkin yleisimmin maaperän kautta.

Bakteerit: Bakteeriperäiset satosairaudet, jotka yleensä johtuvat bakteereista, ovat yleisimpiä maatalouden infektioita. Tämän tyyppisten tautien ehkäisy ja torjunta on tässä suhteessa vaikeaa.

Taudinaiheuttajan on päästävä viljelmän kudokseen tartuttaakseen sen. Tartunta tapahtuu pääasiassa vaurioituneiden alueiden seurauksena, kuten maataloustyökalujen, hyönteisten (kuten kirppujen) tai yksinkertaisesti epäsuotuisien sääolosuhteiden (kuten pölyn, rankkasateiden ja tuulen) aiheuttamien vaurioiden seurauksena.

Bakteerit voivat puolestaan tartuttaa kasveja luonnollisten reikien tai rauhasten kautta (esimerkiksi mettä erittävien rauhasten).

Sukkulamadot: Sukkulamadot ovat kasveissa loisevia pyöreitä matoja, joita ei voida havaita ilman erikoislaitteita. Koska ne elävät maaperässä, ne vaikuttavat ensisijaisesti juuriin, sipuleihin ja mukuloihin. Yli 4100 vaarallista sukkulamatojen lajia on tunnistettu.

Loiskasvit: syövät viljelykasveja ja saavat klorofyllinsä isäntäkasvilta, koska niiltä sitä puuttuu. Esimerkiksi kääpiömeteli kasvaa muiden kasvien päällä ja saa niistä ravinteita.
Levät; Teoriassa ne eivät aiheuta merkittävää vahinkoa, mutta tietyissä olosuhteissa ne voivat olla ongelmallisia.

Mitä oireita kasvitaudeilla on?

Kasvitaudin havaittavaa seurausta kasvissa kutsutaan oireeksi. Yksi oireista voi olla havaittava muutos kasvin värissä, toiminnassa tai muodossa, kun se reagoi infektioon.

Verticillium-lakastumistaudille on ominaista lehtien nuutuminen, jonka aiheuttavat Verticillium albo-atrium ja Verticillium dahlias -sienet. Yleisiä bakteerilaikun oireita papukasveilla ovat ruskeat nekroottiset vauriot, joita ympäröi kirkkaan keltainen kehä lehtilavalla tai lehden keskellä.

Et havaitse tautia aiheuttavaa taudinaiheuttajaa, vaan pikemminkin infektion aiheuttaman oireen. Alla on esimerkkejä sieni-, bakteeri- ja virusperäisten kasvitautien yleisistä merkeistä ja oireista:

Sienitaudin oireet:

Sieni-infektio ilmenee usein paikallisena tai yleisenä nekroosina. Sienien aiheuttamat viljelykasvitaudit voivat myös häiritä normaalia kasvua tai edistää epänormaalia kasvunpurkausta, jota kutsutaan hypertrofiaksi.

Muita kasvitautien oireita ovat:

• Lehtiläiskät.
• Kuorinta.
• Mätä.
• Antraknoosi.
• Lehtihaavat.
• Syylien ja lehtien kiharat.

Sieni-infektion oireet:

• Lehtiruoste (yleinen maississa).
• Marjojen lintuperspektiivilaikku (antraknoosi).
• Taimien kuivuminen (Phytophthora).
• Kloroosi (lehtien kellastuminen).
• Varren ruoste (vehnän varren ruoste).
• Lehtitäplä (septoria ruskea täplä).
• Sklerotinia (valkohome).
• Jauheliha.

Bakteeritaudin oireet (vaikea havaita, mutta voi sisältää):

Kuten aiemmin todettiin, bakteerien suuri määrä aiheuttaa lukuisia erilaisia tauteja. Yleisimmät viljelykasvien taudit on lueteltu alla:

• Bakteerimätä.
• Vedessä kastuneet vauriot.
• Bakteerien virtaus vedessä leikatusta varresta.

Bakteeritaudin oireet:

• Hedelmäpaikka.
• Kruunun sappi.
• Lehtilaikku, jossa on keltainen kehä.
• Syöpä.
• Paimenen käyrävarsi päättyy puumaisiin kasveihin.

Virustaudin oireet:

Virusten aiheuttamat viljelykasvien sairaudet luokitellaan tyypillisesti neljään tyyppiin: epämuodostumat, kuten versojen epänormaali kasvu sekä lehtien ja kukkien vääristymä; nekroosi, nuutuminen ja rengasmaisten raitojen ja täplien esiintyminen; lyhytkasvuisuus, sekä yksittäisten osien että koko kasvin kasvun hidastuminen; ja värjäytymät, kuten kellastuminen ja suonten hämärtyminen.

Juurikasvien sairaudet, jotka ilmenevät mätänemisenä, ovat yksi viruksen läsnäolon paljastavista merkeistä. Jotkut kasvit eivät kuitenkaan välttämättä osoita oireita ja voivat olla piileviä taudin kantajia. Siksi tämän tyyppisen tartunnan torjunnassa vaaditaan äärimmäistä valppautta.

Kasvien hidastuminen

Kuten näette, virus-, bakteeri- ja sienitautien oireissa on paljon päällekkäisyyksiä. Kun kasvissa ilmenee tuntematon ongelma, on otettava huomioon rikkakasvien torjunta-aineiden aiheuttamat vauriot, abioottiset sairaudet ja sukkulamatojen aiheuttamat ongelmat.

Miten säästää satoja ja ennustaa satotauteja älykkään maatalouden avulla?

Säästötuotot Kasvien suojeleminen taudeilta on kiireellinen huolenaihe jokaiselle viljelijälle, joka haluaa saavuttaa parhaat tulokset. Ensimmäinen ja tärkein askel kasvinsuojelussa on tieto. Jokaisen viljelijän tulisi olla tietoinen kasvien alttiudesta tietyille taudeille sekä abioottisista tekijöistä, jotka edistävät tautien esiintymistä.

Vielä tärkeämpää on, että yksi tehokkaimmista käytännöistä on ennaltaehkäisevien toimenpiteiden käyttö, kuten:

• Resistenttien tai sietokykyisten lajikkeiden istuttaminen.
• Optimaalisten istutus- ja sadonkorjuuaikojen hallinta.
• Kasvilaatuinen ja terveellinen materiaali.
• Laitteiden desinfiointi.
• Kiertävät viljelykasvit.
• Kasvien ravinteiden hallinta kasvien tarpeiden perusteella.

Muutamat muut tekijät voivat vaikuttaa merkittävästi peltokasvien tauteihin ja niiden hallintaan. Säännöllinen sadon ja peltojen seuranta sekä oikea-aikainen reagointi voivat olla todellinen pelastus mille tahansa viljelykasvintuotannolle. Tässä on kolme tapaa, joilla älykäs maatalous voi auttaa tuholaiskasvien tautien torjunnassa.

Ympärivuorokautinen sadon seuranta

Viljelijät kaikkialla maailmassa kärsivät merkittävistä ruokahäviöistä taudinaiheuttajien, kuten sienten, virusten, bakteerien ja muiden, aiheuttamien satoinfektioiden seurauksena.

Viljelijät voivat käyttää edistynyttä tautien havaitsemis- ja tunnistusratkaisua satovaurioiden vähentämiseksi. Viljelijät voivat tutkia lehden kosteutta, lämpötilaa ja kosteuspitoisuutta havaitakseen ravinnepuutteita ja tautien aiheuttamia tartuntoja, jotka voivat levitä satoihin ja vähentää satoa.

Edistynyt lannoitelaskuri

Älykäs ratkaisu, joka sisältää lannoitelaskurin, voi auttaa laskemaan sopivan lannoitemäärän. Tämä säästää rahaa torjunta-aineissa ja suojelee ympäristöä maatalouskemikaaleilta.

Viljelijät voivat myös ryhtyä ennaltaehkäiseviin toimenpiteisiin hyvissä ajoin sadonmenetysten välttämiseksi tunnistamalla tilan alueen, jolla on suuri tautiepidemioiden riski.

Tehokas kasvinterveyden seuranta

Suurilla tiloilla kasvien tautien tunnistaminen silmämääräisen tarkastuksen perusteella voi johtaa virheelliseen diagnoosiin. Tässä kohtaa tekoälyyn perustuva älykäs maatalousratkaisu astuu kuvaan.

Tämä älykäs maatalousratkaisu voi auttaa viljelijöitä määrittämään lehden kuvasta, onko kasveissa tautia. Teknologiaa käytetään kasvien tautien ennustamiseen, ja otettujen kuvien perusteella voidaan suositella räätälöityä kasvitautien hoitoa lannoitteiden, laukaisevien tekijöiden ja oireiden perusteella.

Yhteenvetona

Kasvitaudit ovat vakava uhka koko sadolle. Siksi on erittäin tärkeää, että viljelijät puuttuvat niihin tehokkaasti ja torjuvat niitä oikea-aikaisella ennaltaehkäisyllä. Tämä tehtävä voi olla vaikeaa maatalousalueen koosta riippuen, varsinkin kun haitallisten viljelykasvien tautien luettelo on melko pitkä. Viljelijät voivat kuitenkin hyötyä nykyaikaisista teknologioista. Kasvien seurannan avulla voit tunnistaa riskialueet ja käsitellä kutakin viljelykasvia erikseen, mikä lisää merkittävästi tautien torjunnan tehokkuutta.