Job de Swart MW over ‘zijn’ app – to spray, or not to spray

Drinks & Drinks vrijdag, 19 oktober 2018

De derde Master of Wine van Nederland Job de Swart voltooide zijn opleiding met een research paper over de Grape Compass, een web-based applicatie voor duurzame wijnbouw.

Daar willen we meer van weten.

Hoe voelt het om de derde Master of Wine van Nederland te zijn?

Het eerste gevoel is overweldigend. Een emotie van ongeloof, dat het er na 7 slopende studiejaren in combinatie met een drukke baan en een jong gezin ineens op zit. Daarna volgde al snel een gevoel van trots. En blijdschap dat de finish gehaald is.

Het is een intensieve studie. Lang niet iedereen haalt de eindstreep. Zijn er momenten van twijfel geweest?

Jazeker. Bijna elke MW-student gaat tijdens het lange studietraject – dat gemiddeld 5-6 jaar duurt – door diepe dalen. Mijn eerste reality-check kwam al tijdens het eerstejaars seminar in Rust (Oostenrijk). Daar kreeg ik te horen dat slechts 1 op de 10 kandidaten de eindstreep haalt. Als je dan om je heen kijkt en weet dat slechts 7 personen uit jouw jaar gaan slagen en 63 niet, gaat er wel iets door je heen.

Mijn progressie en motivatie heb ik elk half jaar met mijn vriendin geëvalueerd tijdens een fijn diner. Na drie keer gezakt te zijn voor het proefexamen hebben wij samen besloten dat de vierde poging (van in totaal vijf) de laatste zou zijn. Je moet eerlijk zijn naar jezelf en je omgeving. Zo’n studie betekent namelijk een behoorlijke aanslag op je privéleven. In 2017 was ik dan ook tot tranen geroerd dat ik eindelijk geslaagd was voor het praktijkexamen. Hierna wist ik ook meteen dat niets mij in de weg zou staan om de finish te halen.

Hoe is het idee voor Grape Compass tot stand gekomen?

Het idee ontstond eigenlijk al tijdens mijn stage op de wijnbouwfaculteit van UC Davis (Californië) in 2004. Hier kwam ik in aanraking met irrigatie- en schimmelinfectie-modellen. Het viel mij toen al op dat de toepassingen voor effectieve irrigatie zich in een veel verder gevorderd stadium bevonden dan die voor gewasbescherming. Heel veel producenten sproeien namelijk routinematig preventief tegen schimmelinfecties, dus bijvoorbeeld elke 14 dagen. Er is echter volop bewijs dat een slim beleid op basis van lokale weersverwachtingen minstens zo effectief kan werken en tegelijk de nodige kosten aan bestrijdingsmiddelen, mankracht en brandstof kan besparen. Om over de impact op mens en milieu nog maar te zwijgen. Een win-win-win situatie zou je zeggen.

Vervolgens kwam een goede vriendin – Leanne Reichard van HydroLogic – met het idee om een subsidie aan te vragen voor daadwerkelijke ontwikkeling van een app die kan bijdragen aan een duurzame wijze van gewasbescherming. Vanuit haar ICT-achtergrond heeft ze hier veel expertise in. Na toewijzing van subsidie van Partners voor Water in 2013 zijn we aan de slag gegaan met een aantal wijnproducenten in Zuid-Afrika.

Wat was het moeilijkste of tijdrovendste onderdeel bij het bouwen van de app?

Het kostte allereerst behoorlijk veel tijd om tot de kernwaarde van de nieuw te ontwikkelen app te komen. Welk probleem willen we nou precies oplossen? Voor wie, en op welke manier? Hieruit volgde een duidelijke projectafbakening. Grape Compass moet wijnbouwkundigen in staat stellen om hun gewasbescherming af te stemmen op een schimmeldrukverwachting van meeldauw, valse meeldauw en grijze rot (botrytis) tot 5 dagen in de toekomst.

Naast de technische uitdaging om überhaupt een goed functionerende software-app te ontwikkelen, was het cruciaal om tot een zo simpel mogelijk en gebruiksvriendelijk design te komen waarmee wijngaardmanagers goed uit de voeten kunnen. Daar hebben we heel veel aandacht aan besteed. Al snel bleek ook dat beslissingen om wel of niet te sproeien eenvoudig en snel genomen moeten kunnen worden, dus op basis van een risicokaart en grafiek.

Welk soort gegevens stelt het weerstation ECMWF ter beschikking?

De weersverwachtingen van het ECMWF zijn erg geavanceerd en staan tevens aan de basis van het weerbericht dat we van het KNMI kennen. Voor de schimmeldrukverwachting is vooral de luchtvochtigheid van belang die we gebruiken om de ‘leaf wetness duration’ te berekenen. Deze variabele is naast de omgevingstemperatuur in grote mate bepalend voor schimmelinfectiegevaar.

Bijzonder aan de ECMWF weerdata is ook de beschikbaarheid van scenario’s, waardoor de betrouwbaarheid van de verwachting beter te duiden is. Voor de berekening van de schimmeldrukverwachting berekent de app elke 3 uur de risico’s op basis van een ‘worst-case scenario’ om mogelijk infectiegevaar uit te sluiten. Er bestaan maar liefst 50 scenario’s per parameter – regenval, luchtvochtigheid, temperatuur etc – dus we praten over miljoenen modelberekeningen die per tijdvak uitgevoerd moeten worden om tot een doodsimpel advies te komen: sproeien, of niet sproeien. (In het Engels klinkt het fraaier: to spray, or not to spray…)

Welke eigen gegevens voeren de wijnbouwers in het systeem in?

Voor de configuratie moeten de locaties van de wijngaarden eenmalig in de app worden ingeladen. De enige input van de gebruiker is het moment van knopzetting (50% bud break) om het model voor meeldauw te laten starten. Verder is er geen input noodzakelijk om de app te laten functioneren. De modellen die Grape Compass gebruikt zijn gevalideerd in een mediterraan klimaat, dus ook bruikbaar in de West-Kaap. Dit vormde de basis van de toepassing.

Zijn er nog andere factoren dan vocht en regen die een rol spelen?

Het groeistadium van de plant is mede bepalend voor de gevoeligheid voor schimmelinfecties. Meeldauw en valse meeldauw zijn vooral een gevaar aan het begin van het groeiseizoen als de bladeren nog jong, dun en lichtgroen zijn. Grijze rot is daarentegen vooral een gevaar rond de bloei en sluiting van de trossen. De modellen van Grape Compass houden hier geen rekening mee. Ze berekenen op elk moment van het groeiseizoen het schimmelinfectiegevaar. Uiteindelijk bepaalt de wijnbouwkundige zelf wat hij met het advies doet.

Hoe kan het dat de weersomstandigheden zo nauwkeurig tot op wijngaardperceel te voorspellen zijn?

De datamodellen van het ECMWF maken gebruik van heel ingewikkelde algoritmes om elke 3 uur tot een weersverwachting te komen. Voor Zuid-Afrika geldt momenteel een schaalgrootte van 10 x 10 km. Vanzelfsprekend zijn er binnen zo’n gebied onderlinge verschillen in weersomstandigheden. Het uitgangspunt is echter dat gebruikmakende van het worst-case scenario de verschillen in schimmelinfectiegevaar verwaarloosbaar klein zijn. Daarnaast is de schimmeldrukverwachting voor meeldauw afhankelijk van knopzetting. Hierdoor treden in het begin van het seizoen verschillen op tussen wijngaarden. De bijbehorende risico’s per perceel worden getoond in de app.

Hoe ging het testen van het systeem in de wijngaarden in zijn werk?

Om tot het huidige ontwerp te komen, hebben we tientallen Zuid-Afrikaanse wijnbouwkundigen gesproken. Met 7 van hen, waaronder Delheim, DeMorgenzon en Quoin Rock, zijn we vervolgens een traject gestart voor implementatie van de eerste beta-versies. De wijnbouwkundigen van de bedrijven hebben het advies van de Grape Compass tijdens de groeiseizoenen 2015-2016 en 2016-2017 dagelijks gevolgd in de periode van september t/m maart om tot een optimale gewasbeschermings-strategie te komen. De evaluatie van de testresultaten vormde uiteindelijk de basis van mijn MW-scriptie.

De eerste resultaten waren veelbelovend. Is er al een schatting van de kostenbesparing op jaarbasis?

De focus van de app ligt op het optimaliseren van het aantal sproeirondes. Dit brengt een besparing van bestrijdingsmiddelen met zich mee (gemiddeld 24.8% voor meeldauw en 46.7% voor valse meeldauw). Op grijze rot is tijdens de proefperiode niet bespaard, omdat er tijdens beide groeiseizoenen geen infectiegevaar is opgetreden.

Op basis van kostenopgaves is de minimale besparing op bestrijdingsmiddelen tenminste € 73 per hectare per jaar, maar bedragen variëren enorm tussen bedrijven. Dit bedrag is overigens exclusief kosten voor mankracht, brandstof en afschrijvingen op materiaal. Nadere uitkomsten kan ik niet noemen, want de scriptie is gebonden aan geheimhouding vanwege bedrijfsgevoelige informatie. Heel erg belangrijk is natuurlijk ook de winst voor mens en milieu.

Kwamen er ook onvolkomenheden aan het licht?

Ja, de app bleek namelijk beter om te kunnen gaan met het bepalen van schimmeldrukverwachting in Stellenbosch dan in Elim (South Coast). Logisch ook, want het weer is grilliger aan de kust dan meer landinwaarts. Dat betekent concreet dat wijngaardmanagers in Stellenbosch een schimmelinfectiegevaar gemiddeld genomen eerder zien aankomen dan in Elim, dus tevens meer tijd hebben om hierop te anticiperen.

Zijn er plannen om de applicatie ook in andere wijnlanden te introduceren?

Inmiddels bestaat er interesse in Chili, Duitsland, Frankrijk en Israël. Bij voorkeur starten we wederom een testfase met partijen in nieuwe landen en gebieden alvorens de app verder uit te rollen. De komende tijd gaan wij ons in ieder geval inzetten om de applicatie tot een succes te maken. Eerst in Zuid-Afrika en daarna elders.

Het is tevens denkbaar om in de toekomst op te schalen naar andere landbouwproducten in de West-Kaap, zoals rozen, citrusvruchten en appels. Uiteraard gelden hiervoor wel weer andere modellen.

Daarnaast wordt binnen het project Rain 4 Africa de opgedane kennis van de Grape Compass gebruikt voor een andere app, waarmee kleinschalige Zuid-Afrikaanse landbouwers zaai-, sproei-, irrigatie- en oogstadvies krijgen om de productiviteit van hun graan- en maisteelt te verhogen. Het doel is om in 2019 ruim 125.000 boeren te bereiken middels deze AgriCloud Smartphone Applicatie. Dat is een heel ambitieus plan, maar het geeft enorm veel energie om deel uit te maken van zo’n geweldig project dat het leven van zoveel Zuid-Afrikanen kan verbeteren.

___

Grape Compass in het kort

Sinds 2013 werken Job de Swart MW en het bedrijf HydroLogic aan de ontwikkeling van Grape Compass, een web-based applicatie voor duurzame wijnbouw.

HydroLogic is een Nederlands bedrijf (Amersfoort en Delft) dat zich bezighoudt met het toepassen van slimme IT-toepassingen ter ondersteuning van het waterbeheer in binnen- en buitenland. Zo kwamen gedetailleerde gegevens van HydroLogic over de plaatselijke actuele waterstanden, vocht in de bodem, de mate van verdamping, de watervoorraden en weersverwachtingen goed van pas tijdens de afgelopen droge zomer in Nederland.

Grape Compass maakt gebruik van het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), een onafhankelijke internationale organisatie waaraan 34 staten meewerken en meebetalen.

Grape Compass combineert de gegevens van het ECMWF, de IT-toepassingen van HydroLogic en gegevens van de wijnbouwers om de kans op schimmelziektes in de wijngaarden te voorspellen, opdat de preventie ervan verbetert. Met name het gebruik van bestrijdingsmiddelen kan hierdoor worden beperkt.

Een en ander wordt inzichtelijk gemaakt in grafieken en tabellen. Tevens worden ze letterlijk in kaart gebracht. In een webbrowser op de pc (of tablet/telefoon) zoomen de wijnbouwers op een landkaart van HydroLogic in op hun wijngaarden om te zien hoe groot de kans is op de schimmelziektes meeldauw, peronospora (valse meeldauw) en botrytis (grijze rot) in de diverse plots van de wijngaarden.

Deze informatie wordt gevisualiseerd tot 5 dagen vooruit. Groene percelen zijn veilig, geel betekent ‘weinig risico’ en rood vraagt om maatregelen. Vervolgens kunnen de wijnboeren beslissen of het nodig is om in te grijpen. Dit helpt de wijnbedrijven om efficiënter, duurzamer en goedkoper te werken.