Klimatske promjene predstavljaju ozbiljne izazove za uzgajivače. Inteligentni terenski robot i tehnologija X-zraka pomažu im u odabiru uzoraka biljaka otpornih na toplinu za odabir. Senzore u visokotehnološkom stroju razvio je Fraunhoferov centar za razvoj tehnologije X-zraka, odjel IIS Fraunhofer instituta za integrirane krugove. Portal Phys.org.
Ljeto postaje sve toplije. Samo ovo ljeto Njemačka je iskusila ekstremne vrućine, s temperaturama koje su dosezale i do 40°C. Suša je pogodila i biljke.
Uz dovoljnu opskrbu vodom biljke se mogu hladiti isparavanjem. Međutim, to ne mogu učiniti kada su pod stresom zbog suše. Zato se uzgajivači nadaju da će razviti biljke otporne na toplinu i sušu koje mogu preživjeti s manje vode i još uvijek davati dobre usjeve, a zahtijevaju najmanju moguću količinu gnojiva i pesticida.
Uzgajivači dobivaju potporu od istraživača na Fraunhofer EZRT, gdje se godinama provode istraživanja o tehnologijama za određivanje fenotipa biljaka. To se odnosi na njihov izgled, koji uključuje mnoge čimbenike kao što su veličina lista, položaj lista, debljina korijena i prinos. “Ljudi su tisućama godina birali usjeve na temelju vanjskih karakteristika,” objašnjava dr. Stefan Gert, voditelj AMS odjela u Fraunhoferovom centru za razvoj tehnologije X-zraka. "Razvijamo tehnologije za objektivno mjerenje ovih fenotipskih karakteristika i optimizaciju uzgoja na temelju tih podataka."
Istraživački tim predvođen dr. Gertom razvio je DeBiFix, poljskog robota za poljoprivredu. Može kontinuirano snimati rendgenske snimke biljaka. Istovremeno generira 3D slike pomoću optičkog sustava. Ovo je važna informacija za uzgajivača - omogućuje mu da, zapravo, pogleda unutar klasja pšenice ili ispod grma krumpira i utvrdi daje li sorta koju uzgajaju dobar urod.
Najvažniji cilj međuregionalnog Fraunhofer projekta pametne poljoprivrede je podrška uzgajivačima. Unutar tog okvira otvara se Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center u Triesdorfu, Bavarska. U ovom trenutku dr. Gert i njegovi kolege namjeravaju razviti iskustvo i primijeniti ga u stvarnom životu.
U laboratoriju za fenotipizaciju biljaka pod klimatski kontroliranim uvjetima na Fraunhofer EZRT u Fürthu, dr. Gert pokazuje kako će uzgajivači raditi u budućnosti. Na uskoj pokretnoj traci ispred rendgenske jedinice u urednim redovima poredane su posude s raznim kulturnim biljkama. Vrata rendgenskog aparata se otvaraju i unutra ulazi lonac. Čim se vrata zatvore, lonac se podvrgava CT-u.
“Prije više od deset godina počeli smo rendgenski snimati biljke krumpira kako bismo dobili informacije o rastu gomolja”, izvještava dr. Gert. “Na temelju 3D rendgenskih snimaka možemo odrediti težinu gomolja bez da ih iskopamo.” Ovaj se postupak koristi za zadatke poput odabira posebno otpornih sorti. U tu svrhu biljke se stavljaju u laboratorij u uvjetima toplinskog stresa. Skeniranje zatim otkriva koje su biljke najučinkovitije u suočavanju sa stresom, dajući jake gomolje unatoč vrućini.
Dok su prva CT skeniranja mogla pokazati samo kroz debelo korijenje i gomolje, noviji sustavi također mogu uhvatiti finu podzemnu strukturu korijena pšenice. "Naš novi rendgenski uređaj najnapredniji je i najsnažniji sustav za skeniranje dijelova biljaka pod zemljom", kaže dr. Gert.
Istraživači s Fraunhofer EZRT-a također rade 3D digitalno snimanje dijelova biljaka koji su iznad zemlje, poput lišća i klasja pšenice. Ovi se podaci mogu koristiti ne samo za određivanje površine lišća - 3D slike također pružaju informacije o otpornosti biljke na toplinu. Podiže li biljka svoje listove kako bi se zaštitila od sunca? Uvija li se lišće zbog stresa?
Učinkovitost Fraunhofer EZRT optičkih sustava za prepoznavanje biljaka jasno je demonstrirana na ispitnom polju tvrtke za sjemenje Strube D&S GmbH. U ovom slučaju korišten je drugi prototip BlueBoba, poljski robot koji se samostalno kreće i automatski uklanja korov na poljima šećerne repe. Krećući se između redova, multispektralnim kamerama snima slike svih živih biljaka.
"Kroz umjetna inteligencija fenotip svake pojedinačne biljke se analizira i klasificira ili kao korov ili kao biljka repe,” objašnjava Christian Hügel, voditelj Tehničkog centra za istraživanje sjemena u Strubu.
Jedno od glavnih područja rada u novom centru u Triesdorfu bit će obrada podataka dobivenih tijekom fenotipizacije. “Naš glavni cilj je korištenje naše tehnologije za podršku malim i srednjim tvrtkama uzgajivači bilja“, naglašava dr. Gert.