Ett webbaserat beslutstödssystem för integrerad skadebekämpning i svensk äppelodling

In this suggested project, we wish to implement, initiate, and establish long-term management of a web-based decision-support system for integrated pest management in Swedish apple orchards. The system provides support regarding the precision required when modern selective pesticides are used for pest control, where precise timing and choice of pesticide have profound effects on crop volume and quality. It operates under local Swedish conditions, and synchronically handles seven tortricidae species (incl. Codling moth) and one tenthredinidae species (Apple sawfly). Our objective is to maximise the effect of selective pest control while simultaneously minimising the total amount of pesticides. In addition, we wish to study how the decision-support system is received by the apple-farmers, in order to adjust and further develop its functionalities.

I detta projektförslag vill vi implementera, driftsätta och skapa långsiktig förvaltning av ett webbaserat beslutsstödsystem för bekämpning av skadegörare i svensk äppelodling. Systemet erbjuder stöd i den precision som krävs för bekämpning med moderna selektiva preparat, där tidpunkt och val av bekämpningsmedel har stor betydelse för skördeutfallet. Det är ett helsvenskt system som opererar under lokala förutsättningar, och som hanterar sju vecklararter (bl.a. äpplevecklaren) och en stekelart (äpplestekel) samtidigt. Målsättningen är att optimera effekten av bekämpning samtidigt som den totala mängden bekämpningsmedel minimeras. Dessutom vill vi studera hur beslutstödssystemet bemöts av odlarna så att vi kan justera och vidareutveckla dess funktionalitet.

Som en förberedelse för driftsättning av ett webbaserat beslutsstödsystem för integrerad skadebekämpning i svensk äppelproduktion visar föreliggande studie att det är fullt möjligt att basera en simulering av skadeinsekters årscykel på till systemet inströmmade omvärldsdata. I den nödvändiga identifieringen av simuleringssamband har dessutom grundläggande kunskaper om vilka omvärldsvariabler som reglerar skadepopulationerna ifråga vunnits.
De resulterande algoritmerna har implementerats i en prototyp kallad ”Vecklarportalen” som kombinerar simuleringar gällande sju vecklararters (Tortricidae) årliga utveckling med information rörande de bekämpningsmedel som finns tillgängliga för arterna ifråga. Vecklarportalen tillhandahåller rekommendationer gällande hur bekämpningsmedel kan kombineras för att vid samma bekämpningstillfälle nå så många arter som möjligt.

Synen på användandet av bekämpningsmedel i svensk frukt- och grönsaksodling har förändrats de senaste tiotal åren. Från bredverkande bekämpningsmedel går utvecklingen mot selektiva preparat med kortare verkningstider. Där de bredverkande preparaten låg kvar i odlingen med giftverkan under lång tid är de selektiva medlen känsligare för hur och när de appliceras; de måste ofta appliceras i en smal fas av skadegörarens livscykel, och då endast om väder och vind är gynnsamma. En viktig effekt av denna utveckling är att andra organismer än skadegörarna skonas, och att den biologiska mångfalden därmed bevaras bättre än förut. En annan viktig effekt är att många av de nya bekämpningsmedlen kräver detaljerad kunskap om artsammansättning och utvecklingsfas i den enskilda odlingen. Eftersom speciellt den senare faktorn varierar starkt från ett år till ett annat så krävs närmast expertkunskaper av den enskilde odlaren. Till detta skall läggas kunskapen om olika bekämpningsmedels specifikation, dvs. vilket bekämpningsmedel som har bäst effekt mot en viss artsammansättning, och exakt vid vilken tidpunkt applicering bör utföras. Om odlaren lyckas pricka rätt tidpunkt med bekämpningsmedlet så finns en potential att minimera skadeangreppen i odlingen såväl som bekämpningsåtgärdens miljöpåverkan. Om, å andra sidan, en felaktig bekämpningsstrategi har valts så kan bekämpningsåtgärden behöva upprepas eller så riskeras mera omfattande skadeangrepp i odlingen. Det finns också anledning att befara att misslyckad selektiv bekämpning riskerar att introducera negativ skepticism i odlarleden.
Eftersom väl fungerande precisionsbekämpning är principiellt eftersträvansvärt och förordas från myndighetshåll, så ter det sig naturligt att bemöta kravet på högre kunskapsnivå med beslutstöd riktat mot odlarna. Sådant beslutstöd har traditionellt utformats som enskild eller gruppvis rådgivning där odlaren diskuterar sina behov med en konsult. På senare tid har emellertid webbaserade beslutsstödsystem blivit vanligare, där webbtjänsten är mera kollektiv till sin natur men ändå måste erbjuda den precision och flexibilitet som krävs för att fånga enskilda odlingars särdrag. Detta ställer stora krav på webbtjänstens funktionalitet, den måste innehålla algoritmer som kombinerar skadegörarnas livscykel med bekämpningsmedlens specifikationer samtidigt som olika odlingars karaktär påverkar den webbaserade rådgivningen.
Föreliggande studie försöker besvara några av de ovanstående frågorna genom att fokusera på de grundläggande förutsättningarna för att ett webbaserat beslutsstödsystem för integrerad skadebekämpning alls skall kunna utvecklas. Den mest grundläggande frågan är därvidlag om det råder tillräckligt starka samband mellan, å ena sidan, omvärldsinformation som går att strömma in i det webbaserade systemet och, å andra sidan, den årsvisa progressionen i skadeinsekternas utvecklingscykel. Om så är fallet så kan en relativt tillförlitlig simulering av skadeinsekternas årscykel utföras med hjälp av algoritmer som drivs med inströmmade omvärldsdata. Eftersom sådana data skiljer sig från en odling till en annan så blir i så fall den resulterande simuleringen odlingsspecifik.
Med hjälp av fyra års experimentell verksamhet utförd i elva sydsvenska äppelodlingar, där sju skadearter tillhörande den s.k. vecklarfamiljen (Tortricidae) har detaljstuderats under skiftande bekämpningsförhållanden, och med skiftande skördeutfall, har nämnda samband studerats med hjälp av avancerade statistiska metoder. Som ett resultat dras slutsatsen att det är fullt möjligt att bygga ett beslutsstödsystem som baserar en simulering av skadeinsekters årscykel på inströmmade omvärldsdata. I identifieringen av de nödvändiga simuleringsalgoritmerna har dessutom grundläggande kunskaper om vilka omvärldsvariabler som reglerar populationerna ifråga vunnits.
De resulterande algoritmerna har implementerats i ett prototypsystem kallat ”Vecklarportalen” som kombinerar simuleringar gällande de sju vecklararternas årliga utveckling med information rörande de bekämpningsmedel som finns tillgängliga för arterna ifråga. Vecklarportalen visar, för varje ansluten odling, den simulerade årscykeln för inrapporterade skadearter, och tillhandahåller rekommendationer gällande hur bekämpningsmedel kan kombineras för att vid samma bekämpningstillfälle nå så många arter som möjligt. Den longitudinella förändringen av utvecklingsfaser inom enskilda arter möjliggör dessutom en distinktion mellan bekämpningsmedel avsedda för ägg- respektive larv-fas.