Ny växtsensor kan minska vattenåtgången med 50 procent

Italienska forskare har utvecklat en sensor som mäter vattenstress direkt i växter och kan hjälpa jordbrukare att anpassa bevattningen efter plantornas behov. Vid försök med tomatodling har tekniken gjort det möjligt att minska vattenförbrukningen med mellan 30 och 50 procent, enligt forskaren Michela Janni vid det italienska statliga forskningsrådet CNR.

Tekniken, som kallas Bioristor, bygger på att två tunna fibrer förs in i växtens stam. Där registrerar sensorn förändringar i jonkoncentrationen i växtsaven. Informationen bearbetas med hjälp av algoritmer som kan identifiera fysiologiska förändringar och tecken på vattenbrist innan några synliga symptom uppstår på bladen.

Michela Janni arbetar vid forskningsinstitutet IMEM, som ingår i CNR. Hon beskriver hur mätningarna ger forskarna möjlighet att följa processer inne i växten i stället för att enbart bedöma dess tillstånd utifrån yttre förändringar.

Den 22 oktober 2026 publicerade forskargruppen en studie i den vetenskapliga tidskriften Plant Methods. Edoardo Marchetti, Michela Janni och deras kollegor undersökte hur Bioristor kan användas för att bedöma tomatsorters förmåga att hantera torka samt kombinationen av vattenbrist och höga temperaturer.

I undersökningen ingick de tre kommersiella tomatsorterna Mariner, Faber och Red Setter. Genom sensorernas mätningar kunde forskarna skilja mellan sorternas fysiologiska reaktioner under perioder med begränsad vattentillgång och efter att plantorna återhämtat sig.

Teknikens grundprincip har undersökts under flera år. Redan 2019 publicerade Michela Janni, Nicola Coppedè och andra forskare vid CNR en vetenskaplig studie som visade att sensorn kunde registrera förändringar i tomatplantor när deras försvar mot torka aktiverades.

Forskarna beskrev då Bioristor som en organisk elektrokemisk transistor med två textilfibrer behandlade med det elektriskt ledande materialet PEDOT:PSS. Förändringar i växtsavens sammansättning påverkar sensorns elektriska egenskaper och kan därmed registreras.

Ett praktiskt användningsområde är att avgöra när grödor behöver vatten och hur stora mängder som ska tillföras. Vid traditionell bevattning kan vatten gå förlorat genom avdunstning eller genom att det tränger längre ned i marken än växternas rötter når.

I det italienska systemet ansluts fem sensorer till en gemensam enhet som skickar mätinformationen vidare. Jordbrukaren kan därefter följa plantornas tillstånd i en mobilapplikation, bland annat om sensorerna registrerar tecken på stress.

Tomatproducenten Mutti har deltagit i tester av tekniken i Italien. Företagets odlingar har samtidigt påverkats av besvärliga väderförhållanden. Under årets odlingssäsong inträffade en rekordtidig tomatskörd, kraftiga hageloväder och ovanligt höga temperaturer. Den sammanlagda skörden blev lägre än genomsnittet för de senaste fem åren.

Muttis vd Francesco Mutti har i ett pressmeddelande betonat behovet av att hantera klimatförändringarnas påverkan på jordbruket, särskilt den tilltagande vattenbristen. Han har även pekat på att minskande glaciärer och snötäcken kan innebära torrare somrar.

Företaget arbetar sedan tidigare med vattenbesparande metoder i sina odlingskedjor. Enligt Mutti används bland annat droppbevattning, markfuktighetsmätare och väderstationer. Företaget har också stöttat kontrakterade tomatodlare vid införandet av droppbevattningssystem.

Mutti uppger dessutom att omkring 80 procent av vattnet som används i företagets fabriker återanvänds på något sätt. Parallellt arbetar företaget med att begränsa vattenförbrukningen i själva tomatodlingen, där en betydande del av vattenförbrukningen uppstår.

Tillsammans med Världsnaturfonden WWF i Italien har Mutti även genomfört insatser för att minska tomatodlares vattenförbrukning och koldioxidutsläpp. Arbetet har omfattat analyser av odlingsdata och åtgärder för en mer effektiv resursanvändning.

Ytterligare undersökningar av Bioristor har genomförts vid universitetet i Parma. Filippo Vurro, Riccardo Manfredi och deras forskarkollegor utförde fältförsök under odlingssäsongerna 2018 och 2020.

Resultaten visade att mängden bevattningsvatten teoretiskt hade kunnat reduceras med minst 36 procent under båda åren. Forskarna framhöll att beräkningen avsåg en möjlig besparing och inte en uppmätt minskning av den faktiska vattenförbrukningen.

Fältstudien, som publicerades i tidskriften Precision Agriculture, visade också att sensorn kunde registrera hur länge tomatplantornas blad var fuktiga. Under 2018 uppmättes sammanlagt 438 timmar med bladfuktighet, jämfört med 409 timmar under 2020. Forskarna kopplade dessa mätningar till möjligheten att planera växtskyddsåtgärder utifrån plantornas förhållanden.

Vid universitetet i Pisa har en annan forskargrupp under 2026 utvecklat ett system för att klassificera vattenstress hos tomatplantor. Giovanni Panella, Pietro Ducange, Manuele Bettelli, Filippo Vurro, Michela Janni, Michela Fazzolari och Riccardo Pecori använde fyra mätvärden från Bioristor i en maskininlärningsmodell som uppdateras när nya data samlas in.

Utvecklingsarbetet omfattar även forskningsprojektet IRRI-MIA, som pågår mellan 2024 och 2026. Enligt CNR ansvarar Michela Janni för forskningsinstitutet IMEM:s medverkan i projektet, där uppkopplade sensorer utvecklas för precisionsbevattning och övervakning av jordbrukets miljöpåverkan.

Projektet har beviljats 499 916,83 euro i stöd. Samarbetet leds av Stuard Lab och omfattar bland andra CNR-IMEM, CER Acqua Campus, CIRI AGRO och RI.NOVA LAB samt flera italienska livsmedelsföretag.

Bioristor är inte begränsad till tomatplantor. Enligt Michela Janni kan tekniken användas på i princip alla växtarter, däribland majs och fruktträd.

I afrikanska Burundi pågår projekt med tomater, som främst exporteras som tomatsås till rikare grannländer. Det ska byggas ut till att också omfatta sötpotatis och majs.

Michela Janni uppger att intresset för tekniken är stort bland deltagarna i Burundi eftersom de ser möjligheter att förändra hur odlingarna hanteras.

Mottagandet bland jordbrukare har dock inte varit odelat positivt. Enligt Michela Janni finns det odlare som oroar sig för att tekniken på längre sikt ska ersätta deras arbetsuppgifter. Samtidigt beskriver hon ett betydande intresse och uppger att flera forskningsprojekt pågår.

Forskargruppen arbetar också med att utöka sensorernas funktioner. Utöver vattenstress undersöker forskarna möjligheten att identifiera särskilda molekyler som kan kopplas till växternas näringsbehov och sjukdomstillstånd.

Michela Janni uppger att forskarna särskilt vill kunna upptäcka vanliga växtpatogener i ett tidigt skede. Enligt henne skulle en sådan utveckling kunna minska behovet av kemiska växtskyddsmedel inom jordbruket.