Klimaendringene byr på store utfordringer for oppdrettere. En intelligent feltrobot og røntgenteknologi hjelper dem å velge varmebestandige planteprøver for utvelgelse. Sensorene i den høyteknologiske maskinen ble utviklet av Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology, en avdeling av IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Phys.org-portalen.
Sommeren blir varmere. Bare denne sommeren har Tyskland opplevd ekstrem varme, med temperaturer opp mot 40°C. Tørken rammet også planter.
Med tilstrekkelig tilførsel av vann kan planter avkjøles ved fordampning. Dette kan de imidlertid ikke når de er stresset av tørke. Derfor håper oppdrettere å utvikle varmetolerante, tørketolerante planter som kan overleve på mindre vann og fortsatt produsere gode avlinger samtidig som de krever minst mulig mengde gjødsel og sprøytemidler.
Oppdrettere får støtte fra forskere ved Fraunhofer EZRT, hvor det i mange år har blitt forsket på teknologier for å bestemme plantefenotyper. Dette refererer til utseendet deres, som inkluderer mange faktorer som bladstørrelse, bladposisjon, rottykkelse og utbytte. "Folk har valgt avlinger basert på ytre egenskaper i tusenvis av år," forklarer Dr. Stefan Gert, leder for AMS-avdelingen ved Fraunhofer-senteret for utvikling av røntgenteknologi. "Vi utvikler teknologier for objektivt å måle disse fenotypiske egenskapene og optimalisere avl basert på disse dataene."
Et forskerteam ledet av Dr. Gert har utviklet DeBiFix, en feltrobot for landbruk. Den er i stand til kontinuerlig å ta røntgenbilder av planter. Samtidig genererer den 3D-bilder ved hjelp av et optisk system. Dette er viktig informasjon for oppdretteren - den lar ham faktisk se inn i hveteørene eller under potetbusken og finne ut om sorten de dyrker gir en god avling.
Det viktigste målet med det interregionale Fraunhofer smart farming-prosjektet er å støtte oppdrettere. Innenfor rammen åpner Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center i Triesdorf, Bayern. På dette tidspunktet har Dr. Gert og hans kolleger til hensikt å utvikle opplevelsen og bruke den i det virkelige liv.
I laboratorierommet for plantefenotyping under klimakontrollerte forhold ved Fraunhofer EZRT i Fürth, demonstrerer Dr. Gert hvordan oppdrettere vil jobbe i fremtiden. På et smalt transportbånd foran røntgenapparatet står potter med ulike kulturplanter i pene rekker. Døren til røntgenapparatet åpnes og en gryte glir inn. Så snart døren lukkes, gjennomgår potten en CT-skanning.
"For mer enn et tiår siden startet vi røntgenfotografering av potetplanter for å få informasjon om knollvekst," rapporterer Dr. Gert. "Basert på 3D-røntgenbilder kan vi bestemme vekten på knollene uten å grave dem opp." Denne prosessen brukes til oppgaver som å velge spesielt varmetolerante varianter. For dette formålet plasseres plantene i et laboratorium under forhold med varmestress. Skanningen avslører deretter hvilke planter som er mest effektive til å takle stress, og produsere sterke knoller til tross for varmen.
Mens de første CT-skanningene bare kunne vise gjennom tykke røtter og knoller, kan nyere systemer også fange opp den fine underjordiske strukturen til hveterøtter. "Vår nye røntgenmaskin er det mest avanserte og kraftige systemet for å skanne plantedeler under jorden," sier Dr. Gert.
Forskere ved Fraunhofer EZRT gjør også 3D digital avbildning av deler av planter som er over bakken, for eksempel blader og hveteaks. Disse dataene kan ikke bare brukes til å bestemme bladarealet - 3D-bilder gir også informasjon om plantens varmetoleranse. Hever planten bladene for å beskytte seg mot solen? Krøller bladene seg på grunn av stress?
Ytelsen til Fraunhofer EZRT optiske plantegjenkjenningssystemer ble tydelig demonstrert i testfeltet til frøfirmaet Strube D&S GmbH. I dette tilfellet ble den andre BlueBob-prototypen brukt, en åkerrobot som beveger seg uavhengig og automatisk fjerner ugress i sukkerbeteåkrene. Han beveger seg mellom radene og tar opp bilder av alle levende planter ved hjelp av multispektrale kameraer.
"Gjennom kunstig intelligens fenotypen til hver enkelt plante analyseres og klassifiseres som enten ugress- eller beteplante, forklarer Christian Hügel, leder for Teknisk senter for frøforskning i Strub.
Et av hovedarbeidsområdene i det nye senteret i Triesdorf vil være behandling av data innhentet under fenotyping. «Vårt hovedmål er å bruke teknologien vår til å støtte små og mellomstore planteforedlere", understreker Dr. Gert.