Precisie-landbouw AI-onkerbestrijding zou het gebruik van herbiciden kunnen verminderen, maar stuit op kostenbarrières

Door AI aangestuurde lasers, robotcultivatoren en precisiespuitmachines zouden het gebruik van onkruidverdelgers en de hoeveelheid handarbeid op boerderijen kunnen verminderen. In een nieuw overzicht wordt hun potentieel onder de loep genomen, maar ook de hoge kosten, de beperkingen bij het opsporen van onkruid en het risico dat onkruid zich zou kunnen aanpassen om bestrijding te ontwijken.

Vooruitgang op het gebied van onkruidbestrijdingstechnologie zou de afhankelijkheid van herbiciden en handmatig werk kunnen verminderen, maar uit een nieuw onderzoek van de Universiteit van Mississippi en Cornell University blijkt dat deze middelen ook hoge kosten en mogelijke uitdagingen met zich meebrengen.

Lasers, robots en precisiespuitmachines zouden een „derde revolutie“ op het gebied van onkruidbestrijding kunnen betekenen, aldus Stephen Duke, onderzoeksprofessor aan het Ole Miss National Center for Natural Products Research. „In de afgelopen 100 jaar hebben er twee revoluties plaatsgevonden op het gebied van onkruidbeheer: synthetische herbiciden en herbicideresistente gewassen”, zei hij. „Het lijkt mij dat AI-gestuurd precisieonkruidbeheer de volgende revolutie zal zijn. Dit heeft het potentieel om de manier waarop we onze gewassen beheren drastisch te veranderen.”

Duke en Lynn Sosnoskie, universitair hoofddocent aan de School of Integrative Plant Science van Cornell University, beschreven de mogelijke voordelen en uitdagingen van robotgestuurde onkruidbestrijding in een overzichtsartikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Engineering. De onderzoekers richtten zich op drie opkomende technologieën: door AI aangestuurde lasers, robotcultivatoren en precisiesproeiers.

Elk van de drie technologieën die de onderzoekers hebben onderzocht, maakt gebruik van realtime beeldanalyse om onkruid in de gewasrijen op te sporen. Wanneer er onkruid wordt gedetecteerd, kan de machine het bestralen met een krachtige lichtstraal, het besproeien met een herbicide of het mechanisch uit de grond verwijderen.

"Er zijn veel redenen om alternatieve technologieën voor onkruidbestrijding te overwegen," zei Sosnoskie. "Een daarvan is de veiligheid van het gewas. Ik werk op het gebied van speciale gewassen, en fruit en groenten kunnen erg gevoelig zijn voor herbiciden, die de opkomst van het gewas kunnen vertragen of schade of groeiachterstand kunnen veroorzaken."

"We accepteren deze mate van schade aan het gewas omdat het bestrijden van onkruid zoveel belangrijker is. Maar wat we merken is dat we met precisietechnologie een deel, en soms zelfs al het herbicide, uit de buurt van het gewas kunnen houden."

Voor biologische boeren, die geen synthetische onkruidverdelgers gebruiken, zouden lasers en robotgestuurde grondbewerking kunnen helpen om grote akkers onkruidvrij te maken zonder zware handmatige arbeid, aldus Duke.

"Biologische boeren beschikken niet over goede middelen voor onkruidbestrijding," zei hij. "Ze zijn grotendeels aangewezen op handarbeid, die steeds duurder en moeilijker te vinden wordt."

Door het gebruik van herbiciden te verminderen, zou ook de blootstelling aan chemische stoffen op boerderijen kunnen afnemen. Uit onderzoek blijkt dat het jaarlijks sproeien van grote hoeveelheden herbiciden op gewassen het lokale ecosysteem kan schaden.

"Dit is iets waar ook de mensen die op deze boerderijen werken baat bij zouden kunnen hebben," zei Sosnoskie. "Minder blootstelling, bescherming van werknemers, mogelijk minder residu op gewassen en minder vervuiling van het milieu – er zijn veel voordelen en pluspunten verbonden aan de invoering van deze technologie."

Maar deze voordelen gaan gepaard met mogelijke nadelen, waaronder de kosten. Sommige commerciële mechanische en robotgestuurde onkruidbestrijdingssystemen kunnen ongeveer 75.000 dollar of meer kosten, terwijl lasergestuurde systemen meer dan 1 miljoen dollar kunnen kosten.

"Ik heb een kennis in Duitsland die als adviseur voor Europese boeren werkt," zei Duke. "Hij kent een biologische boer in Nederland die een van die robotachtige laseronkruidverwijderaars heeft gekocht voor meer dan een miljoen dollar. Hij zei dat het hem zoveel gedoe bespaarde dat hij er nog een tweede heeft gekocht, maar dat zal niet voor iedereen het geval zijn."

"Sommige van deze boeren die hoogwaardige gewassen verbouwen, kunnen zich dat veroorloven, maar velen kunnen dat niet."

Hoewel de prijzen van machines die herbiciden nauwkeuriger toepassen waarschijnlijk zullen dalen naarmate meer mensen deze technologie gaan gebruiken, kunnen ze volgens de onderzoekers nog steeds het risico met zich meebrengen dat de evolutie en verspreiding van herbicideresistente onkruiden worden bevorderd. Veel boeren hebben te maken met herbicideresistente onkruiden, en het gebruik van minder herbicide en nauwkeuriger sproeien zal dat probleem waarschijnlijk niet oplossen, aldus de onderzoekers.

"Dat betekent niet dat elk onkruid resistent is tegen elk herbicide, maar er zijn wel heel veel herbicideresistente onkruiden," zei Duke. "Het is echt een groot probleem geworden."

Ook kan te veel grondbewerking – bijvoorbeeld met een robotfrees – de bodemkwaliteit aantasten, en veel van de AI-modellen waarop systemen voor live-detectie zijn gebaseerd, zijn alleen getraind op specifieke gewassen of in specifieke omgevingen.

"Veel van deze bedrijven hebben zich sterk gericht op het westen van de Verenigde Staten, omdat er in Arizona, Californië, Oregon en Washington enorm veel groenten worden geteeld, maar het klimaat daar is heel anders dan bijvoorbeeld in het zuidoosten," zei Sosnoskie. "Ik heb samengewerkt met een bedrijf waarvan het oorspronkelijke algoritme steeds één specifieke onkruidsoort over het hoofd zag: gewone ambrosia. Nou, het blijkt dat ze in Californië niet dezelfde ambrosia-soort hebben.

"Dat betekent dat als een groenteteler in Mississippi, Alabama of de regio deze technologie wil gaan gebruiken, we ervoor moeten zorgen dat deze is afgestemd op deze omgeving en deze onkruiden."

Het onkruid zelf zou ook kunnen evolueren als reactie op de technologie, aldus Sosnoskie. Als onkruid dat op gewassen lijkt – een fenomeen dat ‘gewasnabootsing’ wordt genoemd – overleeft, zou het zich kunnen voortplanten en meer gewasachtig onkruid kunnen voortbrengen.

Op den duur zou dat in het voordeel kunnen werken van onkruid dat in staat is om de machines te ontwijken die zijn ontworpen om het te vernietigen, aldus Sosnoskie.

"Wat ik altijd heb gezegd, is dat het feit dat we over deze technologie beschikken, ons nog niet van onkruid bevrijdt," zei ze. "Bij onkruidbestrijding moeten we altijd nadenken over hoe het onkruid zal reageren of zal proberen te 'winnen'. We moeten proactief zijn in de manier waarop we over deze problemen nadenken."

Oorspronkelijk artikel: Door kunstmatige intelligentie gestuurd onkruidbeheer met herbiciden, lasers en robotcultivatoren: kansen, beperkingen en onbedoelde gevolgen; Engineering; DOI:10.1016/j.eng.2026.08.020