Miljoenenbeurs voor baanbrekend AI-onderzoek naar duurzame landbouw

Dankzij een investering van 4 miljoen euro kan kunstmatige intelligentie mogelijk op grote schaal te hulp schieten om de landbouw duurzamer te maken. Een groep onderzoekers, onder leiding van de Universiteit Utrecht, ontvangt de beurs vanuit het Europese programma EIC Pathfinder Challenges.

Met de beurs kunnen de onderzoekers een nieuwe technologie ontwikkelen die voorspelt welke bacteriën nuttig zijn voor landbouwgewassen. De bacteriën kunnen de gewassen helpen om beter te groeien, gezonder te blijven en beter bestand te zijn tegen droogte, verzilting, insecten en andere verstorende factoren. Met deze bacteriën op en nabij de wortels kunnen planten beter groeien, en kunnen ze toe met minder kunstmest en bestrijdingsmiddelen.

Weerbaar tegen klimaatverandering

Het onderzoeksteam, geleid door de bioinformaticus Ronnie de Jonge, stelt dat deze nieuwe aanpak nodig is om gewassen weerbaarder te maken tegen klimaatverandering. Wereldwijd staat de voedselproductie onder druk door klimaatverandering en bodemuitputting. Traditionele landbouwmethoden, die sterk afhankelijk zijn van kunstmest en pesticiden, zijn volgens de onderzoekers niet langer houdbaar. 

Wisselend succes

Micro-organismen die in de bodem leven rondom de plantenwortels bieden een veelbelovend alternatief. Zij kunnen planten helpen beter te groeien, voedingsstoffen efficiënter op te nemen en meer weerstand te bieden tegen ongunstige omstandigheden.

Het is nu al mogelijk om zulke nuttige bacteriën toe te voegen aan de bodem. Toch blijft het succes daarvan in de praktijk wisselend. “We begrijpen nog onvoldoende hoe deze microbiële gemeenschappen zich vormen en precies werken,” zegt De Jonge. “Daardoor blijft het vaak een kwestie van proberen op goed geluk, en maar hopen op een goed resultaat.”

Zoeken naar optimale combinaties

Het project van De Jonge moet daar verandering in brengen. Met behulp van geavanceerde AI-technieken ontwikkelt het team een rekenmodel dat kan voorspellen welke combinaties van microben optimaal zijn voor specifieke gewassen en omstandigheden.

Doorbraak met AI en big data

Het model wordt getraind met honderdduizenden gegevens over plantenmicroben, en vervolgens verrijkt met gedetailleerde informatie over planten, bodem en klimaat. Door deze enorme hoeveelheid data te combineren, kunnen onderzoekers nieuwe samenstellingen van microben ontwerpen die de prestaties van gewassen verbeteren.

Van lukraak uitproberen naar doordacht experimenteren

“Dit is een fundamenteel andere aanpak bij het verbeteren van gewassen met behulp van microben,” legt De Jonge uit. “We gaan van lukraak ‘uitproberen’ en maar hopen op mooie resultaten naar doelgerichte en grondig doordachte experimenten. Dat kan de ontwikkeling van duurzame landbouw enorm versnellen.”

Dit kan de ontwikkeling van duurzamere landbouw enorm versnellen

De onderzoekers gaan hun aanpak eerst testen in verschillende gewassen, waaronder tarwe, tomaat en appel, en onder uiteenlopende klimaatomstandigheden. Gaandeweg wordt het systeem steeds verder verfijnd.

Wereldwijd beschikbaar

Uiteindelijk moet het AI-systeem uitgroeien tot een hulpmiddel voor onderzoekers en bedrijven die werken aan duurzame landbouw. Het model moet kunnen voorspellen welke combinaties van microben het beste werken voor bepaalde gewassen en omstandigheden, en zelfs nieuwe combinaties bedenken die planten sterker en gezonder maken. 

De onderzoekers verwachten ook dat het model in de toekomst kan helpen voorspellen hoe gezond en weerbaar gewassen zijn op basis van het bodemleven. Zo kan het bijvoorbeeld inzicht geven in hoe goed planten bestand zijn tegen ziektes, insectenvraat en droogte.

Met deze technologie kunnen we veel beter begrijpen wat een bodem gezond maakt en hoe we gewassen weerbaarder moeten maken

De Jonge: “Met deze technologie kunnen we veel beter begrijpen wat een bodem gezond maakt en hoe gewassen beter bestand worden tegen droogte, ziektes en andere gevolgen van klimaatverandering. Zo kunnen we boeren wereldwijd helpen om duurzamer en weerbaarder voedsel te produceren.”