Schimbările climatice ridică provocări serioase pentru crescători. Un robot inteligent de câmp și tehnologia cu raze X îi ajută să selecteze mostre de plante rezistente la căldură pentru selecție. Senzorii din mașina de înaltă tehnologie au fost dezvoltați de Centrul de Dezvoltare Tehnologică cu Raze X Fraunhofer, o divizie a Institutului IIS Fraunhofer pentru Circuite Integrate. Portalul Phys.org.
Vara devine mai caldă. Numai în această vară, Germania s-a confruntat cu căldură extremă, temperaturile ajungând până la 40°C. Seceta a afectat și plantele.
Cu o cantitate suficientă de apă, plantele pot fi răcite prin evaporare. Cu toate acestea, nu pot face acest lucru atunci când sunt stresați de secetă. De aceea, crescătorii speră să dezvolte plante tolerante la căldură, tolerante la secetă, care să supraviețuiască cu mai puțină apă și să producă totuși culturi bune, în timp ce necesită cea mai mică cantitate posibilă de îngrășăminte și pesticide.
Crescătorii primesc sprijin de la cercetătorii de la Fraunhofer EZRT, unde au fost efectuate cercetări de mulți ani privind tehnologiile de determinare a fenotipurilor plantelor. Aceasta se referă la aspectul lor, care include mulți factori, cum ar fi dimensiunea frunzelor, poziția frunzelor, grosimea rădăcinii și randamentul. „Oamenii aleg culturile pe baza caracteristicilor externe de mii de ani”, explică dr. Stefan Gert, șeful departamentului AMS la Centrul Fraunhofer pentru Dezvoltarea Tehnologiei cu raze X. „Dezvoltăm tehnologii pentru a măsura în mod obiectiv aceste caracteristici fenotipice și pentru a optimiza reproducerea pe baza acestor date.”
O echipă de cercetare condusă de Dr. Gert a dezvoltat DeBiFix, un robot de câmp pentru agricultură. Este capabil să ia în mod continuu raze X ale plantelor. În același timp, generează imagini 3D folosind un sistem optic. Aceasta este o informație importantă pentru crescător - îi permite, de fapt, să se uite în interiorul spicelor de grâu sau sub tufa de cartofi și să determine dacă soiul pe care îl cultivă produce o recoltă bună.
Cel mai important obiectiv al proiectului interregional de agricultură inteligentă Fraunhofer este sprijinirea crescătorilor. În cadrul său, Centrul Tehnologic de Fenotipizare a Uzinei Fraunhofer se deschide în Triesdorf, Bavaria. În acest moment, dr. Gert și colegii săi intenționează să dezvolte experiența și să o aplice în viața reală.
În sala de laborator pentru fenotiparea plantelor în condiții climatice controlate de la Fraunhofer EZRT din Fürth, dr. Gert demonstrează cum vor lucra crescătorii în viitor. Pe o bandă transportoare îngustă în fața unității de raze X, ghivece cu diferite plante cultivate sunt aranjate în rânduri îngrijite. Ușa aparatului cu raze X se deschide și o oală alunecă înăuntru. Imediat ce ușa se închide, oala este supusă unei tomografii.
„În urmă cu mai bine de un deceniu, am început radiografierea plantelor de cartofi pentru a obține informații despre creșterea tuberculilor”, raportează dr. Gert. „Pe baza razelor X 3D, putem determina greutatea tuberculilor fără a le dezgropa.” Acest proces este utilizat pentru sarcini precum selectarea soiurilor deosebit de tolerante la căldură. În acest scop, plantele sunt plasate într-un laborator în condiții de stres termic. Scanarea dezvăluie apoi care plante sunt cele mai eficiente în a face față stresului, producând tuberculi puternici în ciuda căldurii.
În timp ce primele scanări CT au putut arăta doar prin rădăcini groase și tuberculi, sistemele mai noi pot captura, de asemenea, structura subterană fină a rădăcinilor de grâu. „Noul nostru aparat cu raze X este cel mai avansat și mai puternic sistem de scanare a părților plantelor sub pământ”, spune dr. Gert.
Cercetătorii de la Fraunhofer EZRT fac, de asemenea, imagini digitale 3D ale părților plantelor care se află deasupra solului, cum ar fi frunzele și spicele de grâu. Aceste date pot fi folosite nu numai pentru a determina suprafața frunzelor - imaginile 3D oferă și informații despre toleranța la căldură a plantei. Planta își ridică frunzele pentru a se proteja de soare? Frunzele se ondulează din cauza stresului?
Performanța sistemelor optice de recunoaștere a plantelor Fraunhofer EZRT a fost demonstrată în mod clar în câmpul de testare al companiei de semințe Strube D&S GmbH. În acest caz, a fost folosit al doilea prototip BlueBob, un robot de câmp care se mișcă independent și îndepărtează automat buruienile din câmpurile de sfeclă de zahăr. Mișcându-se între rânduri, el înregistrează imagini ale tuturor plantelor vii folosind camere multispectrale.
"Cu ajutorul lui inteligență artificială fenotipul fiecărei plante individuale este analizat și clasificat fie ca buruiană, fie ca plantă de sfeclă”, explică Christian Hügel, șeful Centrului Tehnic de Cercetare a Semințelor din Strub.
Unul dintre principalele domenii de lucru în noul centru din Triesdorf va fi prelucrarea datelor obținute în timpul fenotipării. „Scopul nostru principal este să folosim tehnologia noastră pentru a sprijini micile și mijlocii amelioratorii de plante“, subliniază dr. Gert.