Hvor stor er avlingen før høsting og hvor god er kvaliteten? Hvor i åkeren befinner ugraset seg? Og trenger plantene mer eller mindre vann, gjødsel eller plantevernmidler?

Presisjonslandbruk kalles det og er noe landbruksforskerne har holdt på med i over ti år, hjulpet frem av stadig billigere og bedre teknologi. 

– Det å ta i bruk ny teknologi for å gjøre ting miljøvennlig, samtidig som vi øker produksjonen er helt klart viktig for det grønne skiftet, sier seniorforsker og avdelingsleder for landbruksteknologi og systemanalyse, Audun Korsæth. Han har vært med siden starten i 2001. 

Droner påviser varme soner

For eksempel kan satellittbilder brukes til å få oversikt over større arealer i åkeren. Sensorer og kamera montert på droner og bakkegående roboter kan gi detaljert informasjon om små områder i samme åker.

Ved å kombinere flere sensorer er det mulig for forskerne å finne ut hva som er status i åkeren og hva plantene trenger. Til slutt sendes prøver av avlingen fra aktuelle steder i åkeren til analyse i et laboratorium.

For eksempel kan droner med termiske kamera påvise soner i åkeren som er varmere enn omgivelsene. Plantene blir nemlig varme ved sykdom og stress. Informasjon fra andre sensorer kan bidra til å skille mellom ulike stressfaktorer som påvirker plantene.

Presisjonslandbruk er framtida

Presisjonslandbruk handler om nettopp presisjon. Det vil si å tilpasse måten vi behandler jorda og vekstene etter deres behov.

Forskerne måler mengden på avlingene, bekjemper flerårig ugras og sørger for mer presis vanning, gjødsling og bruk av plantevernmidler. De utvikler også plukkeroboter som kan høste bær og grønnsaker på en effektiv måte.

Ifølge Korseth handler presisjonslandbruk om å skåne miljøet, produsere mer mat og bedre bondens økonomi.

For eksempel vil det å gjødsle etter behov øke utnyttelsesgraden av nitrogenet, noe som vil minske både klimagassutslipp og vannforurensning.

Vannstress eller nitrogenmangel

En vanskelig problemstilling i presisjonsjordbruket har vært å skille mellom når kornplanter trenger mer eller mindre nitrogen og når de har fått for mye eller for lite vann. De blir likere.

– Når kornplantene får for mye eller for lite vann, påvirker det hvordan planten ser ut når vi analyserer lysrefleksjoner fra åkeren, forklarer Audun Korsæth.

I 2014 fant forskerne ved NIBIO metoder for å skille mellom stress fra for mye eller lite vann og behovet for nitrogengjødsel. Nå tester de metodene videre på flere steder og i flere kornarter, noe som er viktig i utviklingen av neste generasjons gjødselsensorer. Det vil si gjødselspredere som justerer gjødselmengden etter nitrogenbehovet, uten å bli lurt av om det er vannstress i åkeren på gjødslingstidspunktet.

Målet er at mye av teknologien til slutt skal ende opp på bondens traktor, slik at sensorer skanner åkeren i sanntid og at det settes inn tiltak umiddelbart. Slike sensorer finnes allerede for gjødselspredning, men forskerne jobber med å gjøre gjødslingen enda mer presis, få til riktigere sprøyting med plantevernmidler og bedre ugrashåndtering i åkeren.  

En stor utfordring for lakseoppdretterne er sykdommer. Når fisken blir syk, blir den ofte behandlet med antibiotika, slik som hos mennesker.

Tidligere var laksenæringen faktisk storforbruker av antibiotika, men dette har endret seg radikalt de siste årene fordi forskere har utviklet effektive vaksiner mot bakteriesykdommer. De nye vaksinene har ført til at produsenter av oppdrettslaks i dag har god kontroll på infeksjoner fra bakterier i laksen.

Det som fortsatt gjenstår, er å få bedre kontroll på virusinfeksjoner, som for eksempel lus. Nå har flere av oss som forsker på trygg bioteknologi ved Senter for biosikkerhet (GenØk) i samarbeid med Norges Fiskerihøgskole funnet fram til en ny måte å lage DNA-vaksine som kan være en del av løsningen for virusinfeksjoner i laks.

DNA-vaksiner kan være beskyttende

I Canada har de allerede godkjent og gjort bruk av en DNA-vaksine som beskytter laks mot en bestemt virussykdom, en sykdom som heldigvis enda ikke er påvist hos laks i Norge.

Også i Europa har de kommet langt i å utvikle DNA-vaksine. Her har legemiddelmyndighetene nettopp tillatt markedsføring av en DNA-vaksine som kan beskytte laks mot pankreassykdom, altså sykdom i bukspyttkjertelen.

I Norge ble det i løpet av 2015 påvist ikke mindre enn 137 tilfeller med smittet fisk på ulike steder i landet, mens det hittil i år er funnet adskillig høyere forekomst enn i første halvår i fjor. Dette er foruroligende.

• Les også: Reker dør av lakselusmedisin

DNA fra plantevirus er aktivt i laks

Til nå har forskere oftest brukt DNA fra virus som kun smitter dyr – som for eksempel mus, rotter, svin eller menneske. Et eksempel er cytomegalovirus promotor, et gen som alle herpesvirus har. Herpesvirus er navnet på en virusfamilie som blant annet består av viruset som gir kyssesyke hos oss.

En promotor er med på å øke produksjonen av proteiner, og det er denne produksjonen som fører til at laksen selv klarer å lage beskyttelse mot sykdommen. Dette er en kraftig promotor som gjør at det blir en effektiv DNA-vaksine. Men vi ønsker jo ikke at oppdrettsfisk som inneholder for eksempel herpesvirus, skal bli mat til mennesker. Derfor bør vi unngå bruk av virus fra dyr og mennesker. 

Men hva så med virus fra planteverdenen? Våre forsøk viser for første gang at DNA fra plantevirus kan brukes i DNA-vaksiner hos laks. 

DNA vaksiner er lette å lage

DNA-vaksiner er veldig enkle å lage: Vi setter inn et gen fra det viruset eller den bakterien vi ønsker å forhindre at fisken skal bli syk fra.

Vaksinen blir satt via et sprøytestikk i ryggmuskelen til fisken. Etter injeksjonen tar fiskens celler opp DNA-vaksinen, noe som fører til at fisken selv begynner å lage beskyttelse mot viruset eller bakterien.

• Les også: Halvparten av all oppdretts-laks har nedsatt hørsel

Beskytter laksen over lengre tid

I dette forskningsprosjektet brukte vi en promotor fra et virus som vanligvis infiserer blomkål og nepe for å øke produksjon av et fremmed protein i atlantisk laks.

Ikke nok med at promoteren var i stand til å styre aktiviteten under kalde forhold, som det er i havet. Det var også aktivt over ett og et halvt år. Dette er like lang tid som livssyklusen til oppdrettslaks.

Det at DNAet overlever så lenge i laksen, gjør at vi kan få en mye mer langvarig beskyttelse fra DNA-vaksiner enn vi tidligere hadde tenkt.

Dette viser også at vi bør ha god kunnskap om proteinene og produktene som genene i DNA-vaksinen produserer, og hvilken effekt disse kan ha på laksen. Slik kunnskap er viktig for å si noe om hvor trygg en DNA-vaksine er.