Niedawno na naszym blogu opublikowaliśmy tekst „Jak rozmawiać z roślinami?”. Mimo nieco przewrotnego tytułu, materiał był jak najbardziej merytoryczny – opisywaliśmy w nim możliwość odczytywania i interpretacji sygnałów elektrofizjologicznych wysyłanych przez rośliny w odpowiedzi na czynniki stresowe. Dziś czas przejść o krok dalej i przyjrzeć się bliżej temu, jak działa system Vivent i dlaczego może ona zrewolucjonizować sposób zarządzania uprawami w praktyce.
Jeśli po raz pierwszy słyszycie o technologi „podsłuchiwania” roślin to gorąco zachęcam do zapoznania się w pierwszej kolejności z materiałem „Jak rozmawiać z roślinami?”. W ramach krótkiego podsumowania napiszę jedynie, że system Vivent umożliwia monitorowanie stanu fizjologicznego rośliny w czasie rzeczywistym. System zbiera dane po czym przy wykorzystaniu danych bazowych jest w stanie rozkodować zebrane informacje i poinformować użytkownika, o tym co dzieje się z rośliną. Dzięki temu użytkownik otrzymuje alerty o konkretnych zagrożeniach i jest w stanie podejmować aktywne działania z wyprzedzeniem.
Jak działa system Vivent w praktyce?
Zainstalowany na polu system wygląda dość niewinnie, ponieważ oparty jest na działaniu dwóch niewielkich elektrod, które są wkłuwane w łodygi wybranych roślin. Raz ustawione elektrody pozostają w roślinie do końca okresu wegetacyjnego. Zebrane za ich pomocą dane przesyłane są do serca systemu, który korzystając z bazy danych elektrofizjologicznych oraz sztucznej inteligencji odpowiada za odkodowanie sygnałów oraz ocenę aktualnego stanu rośliny. W ten sposób możliwe jest nie tylko wykrycie stresu u rośliny, ale także rozpoznanie jego przyczyny – np. niedobór wody, infekcja, żerowanie szkodnika czy niedobory składników pokarmowych.
System wychwytując zmiany w przepływie jonów jest w stanie „zrozumieć” co w danym momencie dzieje się w roślinie. Co ciekawe, sygnały, o których mowa zostały odkryte przez naukowców 120 lat temu. Jednak dopiero dzisiaj, za pomocą nowatorskiego sprzętu oraz dużej mocy obliczeniowej komputerów jesteśmy w stanie rozkodować zbierane informacje.
Pełną skuteczność systemu Vivent gwarantuje połączenie kilku głównych czynników:
- danych zebranych przez elektrody,
- największej na świecie biblioteki danych elektrofizjologicznych roślin,
- korzystanie z zaawansowanych algorytmów sztucznej inteligencji oraz modeli diagnostycznych opartych na uczeniu maszynowym,
- efekty analizy systemu dostępne są na ekranie komputera za pomocą przejrzystego panelu.
Ważnym elementem systemu jest sensor Vita 1, który odpowiedzialny jest za odbieranie sygnałów z elektrod i przekazywanie ich do routera. Co więcej, połączony jest on również z tzw. sensorem środowiskowym, który mierzy nasłonecznienie, temperaturę i wilgotność w łanie. Czujnik ten ma własne zasilanie i działa przez cały sezon. Po wszystkim jest on ponownie ładowany i gotowy do użycia w kolejnym sezonie wegetacyjnym lub na innych polach.
Od impulsu do alertu
Sama obecność elektrod i urządzeń pomiarowych nie wystarczy – kluczowym elementem systemu Vivent jest baza wiedzy. Biblioteka danych opracowana przez firmę powstała na podstawie tysięcy eksperymentów, w których rośliny poddawano kontrolowanym stresom: braku wody, atakom patogenów, niedoborom składników itd.
Na podstawie porównań sygnałów z roślin zdrowych i zestresowanych, stworzono modele klasyfikacyjne, stanowiące coś na kształt mapy umożliwiającej identyfikację, czyli rozkodowanie wszystkich informacji zebranych za pomocą elektrod. Modele klasyfikacyjne pozwalają systemowi:
- rozpoznawać określone wzorce sygnałów,
- identyfikować typ stresu,
- określić jego intensywność i wpływ na fizjologię rośliny.
Dzięki temu, użytkownik dostaje informację niemal w czasie rzeczywistym, zanim objawy staną się widoczne gołym okiem.
Wskaźnik cyklu dobowego i kontrola aktywności
Rośliny funkcjonują w rytmie dobowym, reagując na zmiany światła, temperatury czy wilgotności. System Vivent analizuje te naturalne fluktuacje sygnałów bioelektrycznych, tworząc tzw. wskaźnik stabilności cyklu dobowego.
Wskaźnik ten informuje, jak bardzo roślina musi się adaptować do zmiennych warunków środowiskowych. Jest to istotne, bowiem adaptacja do zmian powoduje, że rośliny nie wykorzystują energii w sposób agronomiczne optymalny, co może skutkować obniżoną jakością lub wielkością plonu.
System wyróżnia trzy strefy wskaźnika cyklu dobowego:
- 0,8–1,0 – rytm dobowy jest stabilny, brak stresu,
- 0,4–0,8 – umiarkowany wpływ stresu, roślina adaptuje się, ale nie traci potencjału plonotwórczego,
- 0,0–0,4 – silna adaptacja, stres znacząco wpływa na fizjologię i rozwój rośliny.
Vivent umożliwia także pośrednią ocenę wydajności fotosyntezy i aktywności fizjologicznej rośliny. Gwałtowne zmiany światła lub temperatury wywołują charakterystyczne odpowiedzi elektrofizjologiczne. Analizując te odpowiedzi (np. amplitudy dobowe sygnału lub szybkość zmian po nagłej ekspozycji na światło), system może:
- określić tempo absorpcji energii słonecznej,
- wykrywać spadki aktywności rośliny,
- wychwytywać sytuacje, w których roślina wykorzystuje dostępne zasoby poniżej swojego potencjału.
Pulpit Vivent – graficzna prezentacja danych
Wszystkie kluczowe dla rolnika dane prezentowane są w formie przejrzystego pulpitu, który aktualizuje się co 5 minut. Panel informacyjny wskazuje poziom równowagi roślin, stan wody, stan składników pokarmowych (N, P, K, Fe, Ca, Mn) oraz prezentuje aktywność fizjologiczną roślin. Co więcej, narzędzie umożliwia ustawienie alertów przy osiągnięciu progów krytycznych.
Dodatkowo, możliwa jest analiza trendów (dobowych, tygodniowych, miesięcznych), porównywanie odmian, działek czy strategii zabiegowych. Dzięki temu system Vivent staje się realnym narzędziem wsparcia decyzji agrotechnicznych.
Technologia ta umożliwia bezpośredni wgląd w to, jak rośliny reagują na otoczenie – szybciej niż jakiekolwiek inne metody. Otwiera to drogę do precyzyjniejszego zarządzania uprawą, szybszego reagowania na stres i optymalizacji zabiegów.
W dobie zmian klimatycznych, rosnących kosztów produkcji i konieczności ograniczania środków chemicznych, słuchanie roślin może być nie tylko innowacją, ale wręcz koniecznością.
System dostarcza dowodów skuteczności ochrony upraw i może być zastosowany do określenia terminowych zaleceń dotyczących stosowania dodatkowych zabiegów, takich jak aplikacja biostymulatorów. System Vivent może być także użyta w zautomatyzowanych systemach uprawy, gdzie nawadnianie, a wkrótce także odżywianie, są kontrolowane bezpośrednio przez same rośliny.