Wer kann im „digitalen“ Zeitalter der Landwirtschaft dafür sorgen, dass sich Schädlinge nicht mehr verstecken können? ｜Digitale Kompetenz

Auf der weiten Erde sind Insekten als die „großen Stars“ des Tierreichs mit ihrer erstaunlichen Vielfalt und enormen Anzahl zu einem unverzichtbaren Teil des Ökosystems geworden. Insekten gehören zur Klasse Insecta des Stammes Arthropoda. Ihr Körper besteht aus drei Teilen: Kopf, Brust und Hinterleib. Erwachsene Tiere haben normalerweise zwei Flügelpaare und drei Beinpaare, wie Bienen, Ameisen und Schmetterlinge. Zu den im Volksmund als Käfer bezeichneten Lebewesen zählen jedoch auch andere Arthropoden wie Spinnen, Milben und Tausendfüßler. Unabhängig davon, um welche Art von „Insekt“ es sich handelt, wird es als Schädling bezeichnet, solange es negative Auswirkungen auf das menschliche Leben und die Produktion hat, wie beispielsweise Mücken, Heuschrecken, Milben usw.

Um das öffentliche Bewusstsein für Schädlingsprobleme zu stärken und die Entwicklung von Technologien zur Schädlingsbekämpfung zu fördern, wird der 6. Juni jedes Jahres zum Weltschädlingstag erklärt. Dies ist ein wichtiger Tag, um über die Herausforderungen durch Schädlinge nachzudenken und innovative Wege zu ihrer Bekämpfung zu erkunden. Mit dem Fortschritt in Wissenschaft und Technologie, insbesondere der rasanten Entwicklung der digitalen Technologie, haben wir eine neue Ära der Schädlingsbekämpfung eingeläutet.

01 Kampf um Nahrung: Ein geheimer Krieg in der Insektenwelt

Wenn wir durch die Felder schlendern und die grünen Reisfelder und goldenen Weizenfelder bewundern, ist es schwer vorstellbar, was für ein „geheimer Krieg“ sich dahinter verbirgt. Einige listige Insekten ernähren sich von Nutzpflanzen und stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Nahrungsmittelproduktion dar. Statistiken zufolge belaufen sich die weltweiten Verluste durch Schädlinge auf Hunderte Milliarden Dollar pro Jahr. Daher ist die Schädlingsbekämpfung ein wichtiger Teil der landwirtschaftlichen Produktion, der nicht ignoriert werden kann.

Allerdings ist die Schädlingsbekämpfung keine leichte Aufgabe. Es gibt viele Insektenarten mit unterschiedlichen Gewohnheiten. Daher kann man sich leicht vorstellen, wie schwierig es ist, sie genau zu identifizieren und ihnen wirksam vorzubeugen und sie zu bekämpfen. Obwohl mit herkömmlichen Methoden der Schädlingsbekämpfung, wie dem Versprühen von Pestiziden oder dem manuellen Einfangen , gewisse Ergebnisse erzielt werden können, sind sie häufig mit Problemen verbunden, wie beispielsweise hohen Kosten, geringer Effizienz und Umweltverschmutzung . Deshalb brauchen wir eine intelligentere, effizientere und umweltfreundlichere Methode zur Schädlingsbekämpfung.

02Digitale Technologie hilft, ein neues Kapitel in der Schädlingsbekämpfung aufzuschlagen

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie wird die Anwendung digitaler Technologien im Bereich der Schädlingsbekämpfung immer umfassender. Von der „Insektengesichtserkennung“ über intelligente IoT-Überwachung und Frühwarnung bis hin zur präzisen Schädlingsbekämpfung hat die digitale Technologie neue Möglichkeiten in der Schädlingsbekämpfung eröffnet.

1. Insektengesichtserkennung: Der Meister der Schädlingsidentifizierung

Die Technologie zur Gesichtserkennung bei Insekten nutzt, wie der Name schon sagt, Deep-Learning-Methoden der künstlichen Intelligenz, um Maschinen in die Lage zu versetzen, Insekten wie Menschen zu identifizieren . Der Kern dieser Technologie besteht darin , ein intelligentes Algorithmusmodell zu trainieren, das verschiedene Insektenarten identifizieren kann . In der Praxis müssen Landwirte lediglich Bilder von Insekten auf ihrem Ackerland in das System hochladen, und das System kann die Insektenarten schnell und genau identifizieren. Dadurch wird nicht nur die Genauigkeit der Insektenidentifizierung verbessert, sondern auch der Arbeits- und Zeitaufwand wird erheblich reduziert.

Abbildung 1 Weißgebänderter Sägeflügelfalter (Copyright-Bild aus der Galerie, Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

Das Miniprogramm zur Insektenidentifizierung identifiziert den Weißband-Sägezahn (Quelle: Screenshot des Miniprogramms)

Die Anwendung der Technologie zur Gesichtserkennung bei Insekten ist sehr breit gefächert und wir verwenden häufig bestimmte Applets, um Insekten und andere Arthropoden zu identifizieren. Auch im Bereich der wissenschaftlichen Forschung haben Wissenschaftler diese Technologie genutzt, um eine Reihe von Studien durchzuführen. Beispielsweise ist es mit dem intelligenten Bilderkennungssystem für landwirtschaftliche Schädlinge, das von Wissenschaftlern wie Shao Zezhong entwickelt wurde, gelungen, 66 häufige landwirtschaftliche Schädlinge genau zu identifizieren und so eine starke technische Unterstützung bei der Schädlingsbekämpfung zu bieten [1].

2. Intelligente IoT-Überwachung und Frühwarnung: Die „Augen am Himmel“ zur Schädlingsbekämpfung

Eine weitere wichtige Anwendung digitaler Technologien in der Schädlingsbekämpfung ist die intelligente Überwachung und Frühwarntechnologie des Internets der Dinge. Diese Technologie nutzt Fernerkundungssatelliten, GPS-Ortungssysteme und andere Mittel, um eine Echtzeitüberwachung und Frühwarnung hinsichtlich des Wachstumsstatus von Nutzpflanzen durchzuführen. Gleichzeitig können die Fang- und Erkennungsgeräte sowie die Technologie zur Insektengesichtserkennung, die in Kombination mit den physiologischen und biochemischen Eigenschaften von Schädlingen entwickelt wurden, Echtzeitinformationen über Art, Menge, Aktivitätsmuster und andere Merkmale von Schädlingen liefern. Dies stellt eine wichtige Grundlage für ein frühzeitiges Monitoring sowie eine umfassende Prävention und Kontrolle dar [2].

Durch den Einsatz intelligenter IoT-Überwachungs- und Frühwarntechnologie können wir Spuren von Schädlingen im Voraus erkennen und Fallen entlang ihrer Bewegungsrouten aufstellen, um sie auf einen Schlag zu beseitigen. So konnte beispielsweise das Institut für Pflanzenschutz der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften die Migration des Apfel-Heerwurms erfolgreich überwachen und mithilfe von Insektenfallen in großen Höhen mehr als 1,5 Millionen Schädlinge töten und so die Ernten wirksam vor Schäden schützen [3].

Abbildung 2: Intelligente Landwirtschaft und das Internet der Dinge (urheberrechtlich geschütztes Bild aus der Galerie, Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

3. Präzise Schädlingsbekämpfung: Big Data ist die Zukunft

Auf der Grundlage von Schädlingsüberwachung und Frühwarnung können wir mithilfe von Big-Data-Technologie Schädlingen gezielt vorbeugen und sie bekämpfen. Durch die Analyse von Daten zu Schädlingsarten, -zahlen, Aktivitätsmustern usw. können wir den besten Zeitpunkt zum Eingreifen bestimmen und Management- und Kontrollstrategien entwickeln . Anschließend werden der IoT-Cloud-Controller und die Cloud-Plattform verwendet, um Schädlinge aus der Ferne zu kontrollieren und die Automatisierung der Schädlingsbekämpfung zu realisieren [4, 5].

Wenn festgestellt wird, dass die Schädlingsdichte einen bestimmten Wert erreicht, können wir automatisierte Sprühmaschinen einsetzen, um automatisch Pheromone zu versprühen und so die Paarung der Schädlinge zu stören , oder wir können Drohnen verwenden, um Pestizide präzise auszubringen . Durch diese präzise Präventions- und Kontrollmethode können Schädlinge nicht nur rechtzeitig bekämpft, sondern auch der Missbrauch von Pestiziden und die Umweltverschmutzung reduziert werden . Wissenschaftler haben mithilfe von Multirotor-Drohnen ein intelligentes Trägersystem für Trichogrammatiden-Kapseln entwickelt und dabei eine erstaunliche 100%ige Abdeckung der natürlichen Feinde erreicht [6].

Abbildung 3: Drohne/automatisches Sprühgerät beim Versprühen von Pestiziden (urheberrechtlich geschütztes Bild aus der Galerie, Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

03Zusammenfassung und Ausblick

Die Anwendung digitaler Technologie im Bereich der Schädlingsbekämpfung lässt uns die Macht der Wissenschaft und Technologie erkennen und gibt uns Hoffnung für die Zukunft. Durch technische Mittel wie die Gesichtserkennung von Insekten, intelligente Überwachung und Frühwarnung durch das Internet der Dinge sowie eine präzise Schädlingsbekämpfung können wir eine genaue Identifizierung sowie eine wirksame Vorbeugung und Bekämpfung von Schädlingen erreichen und so die landwirtschaftliche Produktion sichern. Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Innovation digitaler Technologien haben wir Grund zur Annahme, dass die Schädlingsbekämpfung in Zukunft intelligenter, effizienter und umweltfreundlicher wird. Lassen Sie uns gemeinsam für eine bessere landwirtschaftliche Zukunft sorgen!

Verweise

[1] Shao ZZ, Yao Q, Tang J, Li HQ, Yang BJ, Lv J, Chen Y. Forschung und Entwicklung eines intelligenten Erkennungssystems für Bilder landwirtschaftlicher Schädlinge auf der Basis mobiler Endgeräte[J]. Chinesisches Journal für Agrarwissenschaften, 2020, 53(16): 3257-3268.

[2] Chen Shaoping, Zhao Jian, He Yuxian, Weng Qiyong, Huang Meiling, Chi Meixiang, Liang Yong, Qiu Rongzhou. Intelligente Überwachung der Populationsdynamik erwachsener Herbst-Heerwürmer basierend auf Sexuallockstoffen und dem Internet der Dinge[J]. Pflanzenschutz, 2022, 48(04): 94-99.

[3] Institut für Pflanzenschutz, Chinesische Akademie der Agrarwissenschaften. Das Institut für Pflanzenschutz hat die Radarwarntechnologie zur Erkennung wandernder Schädlinge aus der Luft erfolgreich getestet[N]. Institut für Pflanzenschutz, Chinesische Akademie der Agrarwissenschaften, 29.05.2020

[4] Ghazanfara Latif, Jaafara Alghazo, Rb Maheswar, Vc Vijayakumar, Mohsind Butt. Auf Deep Learning basierende intelligente kognitive Vision-Drohne zur automatischen Erkennung und Besprühung von Pflanzenkrankheiten[J]. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 2020, 39(6):8103-8114.

[5] Zhan Yousong, Xu Xinxin, Zheng Luying, Shen Weilie. Digitale Stärkung der Überwachung von Schädlingen und Krankheiten bei Nutzpflanzen und des Aufbaus von Frühwarnsystemen[J]. Zeitschrift für Agrarwissenschaften in Zhejiang, 2022, 63(05): 1082-1087.

[6] Yilong Zhan, Shengde Chen, Guobin Wang, Jinwei Fu, Yubin Lan. Biologische Kontrolltechnologie und -anwendung basierend auf der intelligenten Auslieferung von Trägern natürlicher Insektenfeinde (Trichogramma) durch landwirtschaftliche unbemannte Luftfahrzeuge (UAV). Wissenschaft der Schädlingsbekämpfung. 2021, 77,7: 3259-3272.

Autor:

Gao Qionghua, Dozent, College of Agriculture, Guangxi University

Chen Weichao, Postgraduiertenstudent für Ressourcennutzung und Pflanzenschutz an der Guangxi-Universität

Gutachter : Lan Mingying, Außerordentlicher Professor, Schule für digitale Medien und Designkunst, Universität für Post und Telekommunikation Peking

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: China Science and Technology Press Co., Ltd., China Science and Technology Publishing House (Beijing) Digital Media Co., Ltd.