Изменението на климата поставя сериозни предизвикателства за животновъдите. Интелигентен полеви робот и рентгенова технология им помагат да избират топлоустойчиви проби от растения за селекция. Сензорите във високотехнологичната машина са разработени от Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology, подразделение на IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Портал Phys.org.
Лятото става все по-горещо. Само това лято Германия преживя екстремни горещини, като температурите достигаха до 40°C. Сушата засегна и растенията.
При достатъчно количество вода растенията могат да се охладят чрез изпаряване. Те обаче не могат да направят това, когато са стресирани от суша. Ето защо животновъдите се надяват да разработят топлоустойчиви и устойчиви на суша растения, които могат да оцелеят с по-малко вода и все пак да произвеждат добри култури, като същевременно изискват възможно най-малко количество тор и пестициди.
Развъдчиците получават подкрепа от изследователи във Fraunhofer EZRT, където от много години се провеждат изследвания върху технологии за определяне на фенотипове на растенията. Това се отнася до техния външен вид, който включва много фактори като размер на листата, позиция на листата, дебелина на корена и добив. „Хората са избирали култури въз основа на външни характеристики в продължение на хиляди години“, обяснява д-р Щефан Герт, ръководител на отдела AMS в Центъра за развитие на рентгенови технологии Fraunhofer. „Ние разработваме технологии за обективно измерване на тези фенотипни характеристики и оптимизиране на размножаването въз основа на тези данни.“
Изследователски екип, ръководен от д-р Герт, разработи DeBiFix, полеви робот за селското стопанство. Той е в състояние непрекъснато да прави рентгенови снимки на растения. В същото време той генерира 3D изображения с помощта на оптична система. Това е важна информация за селекционера - тя му позволява всъщност да погледне вътре в житните класове или под картофения храст и да определи дали сортът, който отглеждат, дава добра реколта.
Най-важната цел на междурегионалния проект за интелигентно земеделие Fraunhofer е подпомагането на животновъдите. В рамките на него се открива Технологичният център за фенотипиране на растения Fraunhofer в Трисдорф, Бавария. На този етап д-р Герт и колегите му възнамеряват да развият опита и да го приложат в реалния живот.
В лабораторната зала за фенотипиране на растения при контролирани климатични условия във Fraunhofer EZRT във Фюрт, д-р Герт демонстрира как ще работят животновъдите в бъдеще. На тесен конвейер пред рентгеновия апарат са подредени в спретнати редици саксии с различни културни растения. Вратата на рентгеновия апарат се отваря и вътре се плъзга гърне. Веднага щом вратата се затвори, гърнето се подлага на компютърна томография.
„Преди повече от десетилетие започнахме рентгеново облъчване на картофени растения, за да получим информация за растежа на грудките“, съобщава д-р Герт. „Въз основа на 3D рентгеновите снимки можем да определим теглото на грудките, без да ги изкопаваме.“ Този процес се използва за задачи като избор на особено топлоустойчиви сортове. За целта растенията се поставят в лаборатория в условия на топлинен стрес. След това сканирането разкрива кои растения са най-ефективни при справяне със стреса, произвеждайки силни грудки въпреки топлината.
Докато първите CT сканирания можеха да показват само през дебели корени и грудки, по-новите системи могат също да уловят фината подземна структура на корените на пшеницата. „Нашият нов рентгенов апарат е най-модерната и мощна система за сканиране на растителни части под земята“, казва д-р Герт.
Изследователи от Fraunhofer EZRT също правят 3D цифрови изображения на части от растения, които са над земята, като листа и житни класове. Тези данни могат да се използват не само за определяне на площта на листата - 3D изображенията предоставят и информация за толерантността на растението към топлина. Растението повдига ли листата си, за да се предпази от слънцето? Извиват ли се листата поради стрес?
Ефективността на оптичните системи за разпознаване на растения Fraunhofer EZRT беше ясно демонстрирана в тестовото поле на компанията за семена Strube D&S GmbH. В случая е използван вторият прототип на BlueBob, полски робот, който се движи самостоятелно и автоматично премахва плевелите в нивите със захарно цвекло. Движейки се между редовете, той записва изображения на всички живи растения с помощта на мултиспектрални камери.
- С помощта на изкуствен интелект фенотипът на всяко отделно растение се анализира и класифицира или като плевел, или като цвекло“, обяснява Кристиан Хюгел, ръководител на Техническия център за изследване на семена в Струб.
Едно от основните направления на работа в новия център в Трисдорф ще бъде обработката на данните, получени при фенотипизиране. „Основната ни цел е да използваме нашата технология за подкрепа на малки и средни предприятия растениевъди“, подчертава д-р Герт.