Hightech friet dankzij statistiek

Ze is dol op friet, geeft Puck Mulders lachend toe. Maar meer nog vindt ze het heel waardevol dat ze met haar promotieonderzoek heeft kunnen bijdragen aan een stukje toekomstbestendiger boeren, vervolgt ze op serieuzere toon. “Er is steeds meer voedsel nodig voor de groeiende wereldbevolking. Tegelijkertijd heeft de landbouw een negatieve impact op het milieu, en hebben we steeds vaker te maken met extreem weer door klimaatveranderingen. Aanpassingen in de landbouw zijn daarom hard nodig. Data-analyse kan hier een belangrijke rol in spelen.” Woensdag 6 maart verdedigt Mulders haar proefschrift aan de faculteit Mechanical Engineering.

Met een opa die directeur was van coöperatieve landbouworganisatie Cehave, een andere opa die handelde in veevoer en een vader die als voorzitter bij de Nederlandse Fruitteelt Organisatie actief is, kreeg Mulders al van kleins af aan veel mee over land- en tuinbouw. Ze weet hoe de appels en aardappels groeien, maar ook dat het boerenleven hard werken is. Toen ze besloot meer over statistiek te willen leren, wist ze al snel dat haar promotieonderzoek een landbouwkundige link moest hebben. “Getallen en graven in de grond, daar word ik heel blij van.”

Big data boer

In samenwerking met Wageningen University & Research (WUR) heeft Mulders afgelopen jaren data geanalyseerd van de innovatieve aardappelboer Jacob van den Borne. Een koploper op het gebied van precisielandbouw, die al jaren alle mogelijke data over zijn aardappelen verzamelt. Met diverse sensoren, maar ook met drones die onder meer de groei van zijn gewassen detecteren. Verder neemt hij, zeker in de groeiperiode, heel regelmatig bodem- en plantmonsters. Een schat aan data, die inzicht moeten geven in hoe duurzaamheid en economie kunnen samengaan. Hoe kan precisielandbouw bijdragen aan minder schade voor de omgeving, minder verspilling én een hogere opbrengst?

Mulders had een helder doel voor ogen. Door modellen op te stellen die variabiliteit in aardappelopbrengst kunnen voorspellen, zou boer Jacob nog beter kunnen inschatten welke impact een bepaalde keuze heeft, legt Mulders uit. “We zagen al heel snel dat de keuzes die gemaakt worden tijdens de pootperiode, zoals de pootdatum en de plantafstand een zeer grote invloed had op de latere opbrengst. Niet vreemd, boer Jacob heeft wel 160 verschillende velden, die ook nog eens ver uit elkaar liggen. Blijkt een zuidelijk ding te zijn, waar de landbouwgrond verdeeld werd onder alle zonen. In andere regio’s zie je minder versnippering doordat alles aan de oudste zoon werd doorgegeven. Maar al die afzonderlijke velden kan een boer niet op dezelfde dag poten. Boer Jacob doet er zelfs een ruime maand over, en daarom zijn de keuzes die hij maakt extra belangrijk. Wat je op de ene dag doet, kan je niet meer op de andere doen.”

Wortels wegen

Een jaar lang stond Mulders daarom geregeld met haar laarzen tussen de aardappelplanten om monsters te nemen. Alles werd gemeten en geteld: van aantal stengels en stengellengte tot aan het gewicht van knollen, loof en wortels. “We konden zo een goed beeld van het seizoen krijgen, en het leverde data om per veld een groeicurve te schatten.” Uit de data-analyses van Mulders komt naar voren dat voornamelijk het loofgewicht en de stengellengte een sterke voorspellende waarde hebben voor de opbrengst, en dat deze parameters het meest worden beïnvloed door de keuzes die gemaakt worden tijdens de pootperiode. “Waar boer Jacob eerst zijn beste pootgoed op de velden pootte die als eerste droog waren, is hij overgestapt naar een andere aanpak. Op basis van onze data kan ik nu een pootplan voor hem maken, zodat het beste pootgoed op de beste velden terecht komt. Dat leverde al een aanzienlijke winst in opbrengst op.”

Aardappels verzuipen

Verder gebruikte Mulders oudere data van zes aaneengesloten jaren om meer te kunnen zeggen over de impact van zware regenval of extreme droogte op de aardappelopbrengst. “Extreme regen kan voor een aardappelboer de genadeklap betekenen. Krijg je het water niet van het land af, dan verzuipen de aardappels gewoon. Kan er een streep door de opbrengst heen. Bij droog weer zien we dat de schade enigszins beperkt kan blijven door op een juiste manier extra water te geven. De onvoorspelbaarheid van het weer maakt alles heel lastig. Je kunt van te voren een perfecte strategie uitdenken, maar door de weersomstandigheden ben je soms veel beperkter in je keuzes. Toch is het juist dan fijn om een model te hebben, want die keuzes zijn des te belangrijker voor de uiteindelijke opbrengst.”

Het KNMI was onder de indruk van de gedetailleerde data-analyse die Mulders uitvoerde aan de hand van boer Van den Bornes data-berg. “Voor de meest recente klimaatscenario’s die ze opstelden, zijn wij een van de elf praktijkvoorbeelden. We kunnen laten zien dat data inzicht geven hoe je je kunt aanpassen aan extreem weer. Bijvoorbeeld door het verbeteren van de grond voordat het seizoen begint, dat goed werkt tegen droogte. Boer Jacob heeft aan de hand van mijn onderzoek al bepaalde keuzes gemaakt.”

Frietboekje

Volgens Mulders heeft precisielandbouw de toekomst. “We moeten op een andere manier naar het telen van ons voedsel gaan kijken. Gewassen krijgen met deze methode de juiste behandeling op het juiste moment, en dat is voordelig voor boer en milieu. Wel is het belangrijk om te bepalen wat de belangrijke factoren zijn en wat je wilt meten. Want te veel meten kost onnodig tijd en geld.”

Ook boer Van den Borne is overtuigd van zijn aanpak. Hij is op diverse evenementen te vinden, waar hij met ‘Frietje Precies’ aandacht vraagt voor landbouwinnovaties. De aardappelen, bataten en pastinaken die hij voor zijn duurzame zakje friet gebruikt, komen tot stand door een combinatie van precisieteelt en afwisselende strokenteelt. En hoewel Mulders peuterzoon trots spreekt over ‘mama’s frietboekje’, heeft ze ‘Frietje Precies’ zelf nog niet kunnen proeven. Ze haalt verontschuldigend haar schouders op. “Met twee kleine kinderen en een proefschrift om te schrijven blijft er weinig tijd voor festivals over.”

PhD in the picture

Wat zien we op je proefschriftkaft?
“Ik nam een foto toen ik tijdens een van de monsterdagen tussen de aardappelplanten stond. Een uitgestrekt veld, de planten in de bloei. Prachtig.”

Je bent op een verjaardagsfeestje. Hoe leg je uit wat je onderzoekt?
“Het komt er eigenlijk op neer dat ik heb gekeken hoe je op een duurzamere manier zoveel mogelijk aardappels kunt telen.”

Hoe kun je naast je onderzoek stoom afblazen?
“Verstand op nul en banen zwemmen vind ik heerlijk en ik ben ook geregeld op mijn racefiets te vinden. En sinds een tijdje staat er een schildersezel bij ons thuis. Maar in de praktijk zit ik daar minder achter dan ik zou willen.”

Hoe draagt je onderzoek bij aan de maatschappij?
“Er zijn steeds meer mensen op aarde en de klimaatverandering zorgt voor steeds grotere problemen. Innovaties in de landbouw zijn daarom essentieel. Door slim gebruik van data kunnen duurzaamheid en economie hand in hand gaan.”

Wat is je volgende stap?
“Ik werk nu als Operations Manager bij mijn vakgroep, een nieuwe uitdaging. Toch ik heb ik het veldwerk ook altijd fantastisch gevonden. Even uit de academische bubbel, je wordt meteen met beide benen op de grond gezet. En tegelijkertijd geeft het een enorme voldoening dat je daadwerkelijk iets kunt betekenen. Dus wie weet ben ik ooit nog wel weer tussen de aardappels of iets aanverwants te vinden.”

Titel van Puck Mulders proefschrift: Data Science on Farm Level: Explaining and Predicting Variability in Potato Yield

Begeleiders: Maurice Heemels en Edwin van den Heuvel