Lyssensorer registrerer skadedyr, der gumler på daddelpalmer

En rød bille, klassificeret som den mest ødelæggende daddelpalmeskadedyr, forårsager millioner af dollars i årlige økonomiske tab på verdensplan. Nu, et lille team i Saudi-Arabien har fundet en omkostningseffektiv tilgang, der bruger laserimpulser til at opdage de meget tidlige stadier af angreb, giver bønderne tid nok til at redde deres træer.

Den røde palmesnudebille er en flyvende bille, der lever af og lægger sine æg inde i daddelpalmer. På det tidspunkt, hvor snudebilleangreb forårsager synlige tegn på nød i træerne, det er for sent at redde dem, forklarer KAUST-forsker, Islam Ashry. "Der bruges i øjeblikket flere metoder til at opdage angreb af rød palmesnudebille, men de er ikke pålidelige eller gennemførlige i store palmefarme, " siger han. Disse metoder omfatter brug af snifferhunde, screening af træer med computerbaseret tomografi, og indsættelse af lydsonder i et træs stamme for at opdage gnaskelydene fra snudebillelarver.

Mens du læser en artikel om de destruktive virkninger af disse angreb, KAUST Professor Boon S. Ooi erkendte, at hans arbejde med fotonik kunne være relevant. "Optiske fibre kan effektivt registrere meget svag lyd over flere kilometer, " forklarer han. Han ledede et team af forskere, i samarbejde med Yousef Al-Fehaid i Saudi-Arabiens miljøministerium, Vand og Landbrug, at undersøge, om fiberoptik kunne anvendes som et omkostningseffektivt og ikke-invasivt middel til at opdage de meget tidlige gnaskelyde fra unge larver.

De udviklede en tilgang, der involverer at sende laserimpulser fra en sensorenhed ind i en optisk fiber, som kan vikles rundt om stammerne af flere træer over et stort område. Lyd interagerer med lyssignalet inde i fiberen, ændrer dens frekvens. Fiberen fører data tilbage til sensoren, med relativ nøjagtighed, kan informere landmændene, hvilke træer der er sunde og hvilke der er angrebne.

Før du bruger deres system, forskerne optog 12 dage gamle larver for at identificere deres lydsignatur. De optog og identificerede også lydsignaturerne for typiske baggrundsstøj, som vind og fugle. Frekvenserne af lydene var forskellige nok til, at de kunne anvende et filter på deres sensor, der kasserer de fleste irrelevante lyde. De udviklede også en algoritme, der analyserer det indkommende signal for at udfylde larvestøj.

Lab-baserede tests på små træer viste, at systemet pålideligt adskilte sunde træer fra angrebne træer.

"Vores sensor kan give ikke-invasiv, 24/7, lavpris, samtidig overvågning af omkring 1, 000 palmer med en 10 kilometer lang optisk fiber, opdage larver, der er så unge som 12 dage gamle, " siger KAUST-forsker Yuan Mao.

Holdet planlægger derefter at implementere deres sensorsystem i stor skala, frilandsgårde. "Dette vil kræve modifikationer af systemet for at inkludere avancerede signalbehandlingsteknikker, der kan kassere de støj, der findes i disse miljøer, " siger Ashry.