Een rode kever, geclassificeerd als de meest destructieve dadelpalmplaag, veroorzaakt wereldwijd jaarlijks miljoenen dollars aan economische verliezen. Nutsvoorzieningen, een klein team in Saoedi-Arabië heeft een kosteneffectieve aanpak gevonden die laserpulsen gebruikt om de zeer vroege stadia van besmetting te detecteren, boeren genoeg tijd geven om hun bomen te redden.

De rode palmkever is een vliegende kever die zich voedt met en zijn eieren legt in dadelpalmen. Tegen de tijd dat de keverplaag zichtbare tekenen van ongerief in de bomen veroorzaakt, het is te laat om ze te redden, legt KAUST-onderzoeker uit, Islam Ashry. "Er worden momenteel verschillende methoden gebruikt om besmetting met rode palmkever op te sporen, maar ze zijn niet betrouwbaar of haalbaar in grote palmkwekerijen, " zegt hij. Deze methoden omvatten het gebruik van speurhonden, bomen screenen met computertomografie, en het inbrengen van geluidssondes in de stam van een boom om de kauwende geluiden van snuitkeverlarven te detecteren.

Tijdens het lezen van een artikel over de destructieve effecten van deze plagen, KAUST Professor Boon S. Ooi erkende dat zijn werk over fotonica relevant zou kunnen zijn. "Optische vezels kunnen zeer zwak geluid efficiënt detecteren over meerdere kilometers, " legt hij uit. Hij leidde een team van onderzoekers, in samenwerking met Yousef Al-Fehaid van het Ministerie van Milieu van Saoedi-Arabië, Water en landbouw, om te onderzoeken of glasvezel kan worden gebruikt als een kosteneffectieve en niet-invasieve manier om de zeer vroege kauwgeluiden van jonge larven te detecteren.

Ze ontwikkelden een aanpak waarbij laserpulsen van een sensorapparaat naar een optische vezel worden gestuurd, die over een groot gebied om de stammen van meerdere bomen kan worden gewikkeld. Geluid interageert met het lichtsignaal in de vezel, het veranderen van de frequentie. De vezel voert de gegevens terug in de sensor die, met relatieve nauwkeurigheid, kan boeren informeren welke bomen gezond zijn en welke besmet zijn.

Voordat u hun systeem gebruikt, de onderzoekers namen 12 dagen oude larven op om hun geluidssignatuur te identificeren. Ze registreerden en identificeerden ook de geluidssignaturen van typische achtergrondgeluiden, zoals wind en vogels. De frequenties van de geluiden waren zo verschillend dat ze een filter op hun sensor konden toepassen dat de meeste irrelevante geluiden weggooit. Ze ontwikkelden ook een algoritme dat het binnenkomende signaal analyseert om larvale geluiden uit te werken.

Laboratoriumtests op kleine bomen toonden aan dat het systeem op betrouwbare wijze gezonde bomen onderscheidde van aangetaste bomen.

"Onze sensor kan niet-invasieve, 24/7, goedkoop, gelijktijdige bewaking van ongeveer 1, 000 palmbomen met een 10 kilometer lange glasvezel, het detecteren van larven die zo jong zijn als 12 dagen oud, ", zegt KAUST-onderzoeker Yuan Mao.

Het team is van plan om hun detectiesysteem op grote schaal in te zetten, openluchtboerderijen. "Dit vereist aanpassingen aan het systeem om geavanceerde signaalverwerkingstechnieken op te nemen die de ruis in deze omgevingen kunnen weggooien, ' zegt Ashry.