Η κλιματική αλλαγή θέτει σοβαρές προκλήσεις για τους κτηνοτρόφους. Ένα έξυπνο ρομπότ πεδίου και η τεχνολογία ακτίνων Χ τους βοηθούν να επιλέξουν δείγματα φυτών ανθεκτικών στη θερμότητα για επιλογή. Οι αισθητήρες στο μηχάνημα υψηλής τεχνολογίας αναπτύχθηκαν από το Κέντρο Ανάπτυξης Τεχνολογίας ακτίνων Χ Fraunhofer, τμήμα του IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Πύλη Phys.org.
Το καλοκαίρι γίνεται πιο ζεστό. Μόνο αυτό το καλοκαίρι, η Γερμανία γνώρισε υπερβολική ζέστη, με θερμοκρασίες που φτάνουν έως και τους 40°C. Η ξηρασία επηρέασε και τα φυτά.
Με επαρκή παροχή νερού, τα φυτά μπορούν να ψύχονται με εξάτμιση. Ωστόσο, δεν μπορούν να το κάνουν αυτό όταν πιέζονται από την ξηρασία. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κτηνοτρόφοι ελπίζουν να αναπτύξουν φυτά ανθεκτικά στη θερμότητα, ανθεκτικά στην ξηρασία που μπορούν να επιβιώσουν με λιγότερο νερό και να παράγουν καλές καλλιέργειες, ενώ απαιτούν τη μικρότερη δυνατή ποσότητα λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων.
Οι κτηνοτρόφοι λαμβάνουν υποστήριξη από ερευνητές στο Fraunhofer EZRT, όπου διεξάγεται έρευνα για πολλά χρόνια σχετικά με τεχνολογίες για τον προσδιορισμό των φαινοτύπων των φυτών. Αυτό αναφέρεται στην εμφάνισή τους, η οποία περιλαμβάνει πολλούς παράγοντες όπως το μέγεθος του φύλλου, τη θέση του φύλλου, το πάχος της ρίζας και την απόδοση. «Οι άνθρωποι επιλέγουν καλλιέργειες με βάση εξωτερικά χαρακτηριστικά εδώ και χιλιάδες χρόνια», εξηγεί ο Δρ Στέφαν Γκερτ, επικεφαλής του τμήματος AMS στο Κέντρο Fraunhofer για την Ανάπτυξη της Τεχνολογίας ακτίνων Χ. «Αναπτύσσουμε τεχνολογίες για να μετρήσουμε αντικειμενικά αυτά τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και να βελτιστοποιήσουμε την αναπαραγωγή με βάση αυτά τα δεδομένα».
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ Γκερτ ανέπτυξε το DeBiFix, ένα ρομπότ αγρού για τη γεωργία. Είναι σε θέση να λαμβάνει συνεχώς ακτινογραφίες φυτών. Ταυτόχρονα, δημιουργεί τρισδιάστατες εικόνες χρησιμοποιώντας ένα οπτικό σύστημα. Αυτή είναι σημαντική πληροφορία για τον κτηνοτρόφο - του επιτρέπει, στην πραγματικότητα, να κοιτάξει μέσα στα στάχυα ή κάτω από τον θάμνο της πατάτας και να προσδιορίσει εάν η ποικιλία που καλλιεργεί παράγει καλή σοδειά.
Ο πιο σημαντικός στόχος του διαπεριφερειακού προγράμματος έξυπνης γεωργίας Fraunhofer είναι η υποστήριξη των κτηνοτρόφων. Στο πλαίσιο του, ανοίγει το Κέντρο Τεχνολογίας Φαινοτύπων Φυτών Fraunhofer στο Triesdorf της Βαυαρίας. Σε αυτό το σημείο, ο Δρ Γκερτ και οι συνεργάτες του σκοπεύουν να αναπτύξουν την εμπειρία και να την εφαρμόσουν στην πραγματική ζωή.
Στην αίθουσα εργαστηρίου για τον προσδιορισμό του φαινοτύπου των φυτών υπό συνθήκες ελεγχόμενες από το κλίμα στο Fraunhofer EZRT στο Fürth, ο Dr. Gert δείχνει πώς θα εργαστούν οι κτηνοτρόφοι στο μέλλον. Σε μια στενή μεταφορική ταινία μπροστά από τη μονάδα ακτίνων Χ, γλάστρες με διάφορα καλλιεργούμενα φυτά είναι τοποθετημένα σε τακτοποιημένες σειρές. Η πόρτα του ακτινογραφικού μηχανήματος ανοίγει και μια κατσαρόλα μπαίνει μέσα. Μόλις κλείσει η πόρτα, το δοχείο υποβάλλεται σε αξονική τομογραφία.
«Πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, ξεκινήσαμε την ακτινογραφία φυτών πατάτας για να λάβουμε πληροφορίες σχετικά με την ανάπτυξη κονδύλων», αναφέρει ο Δρ Gert. «Με βάση τις τρισδιάστατες ακτίνες Χ, μπορούμε να προσδιορίσουμε το βάρος των κονδύλων χωρίς να τους σκάψουμε». Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για εργασίες όπως η επιλογή ποικιλιών ιδιαίτερα ανθεκτικών στη θερμότητα. Για το σκοπό αυτό, τα φυτά τοποθετούνται σε εργαστήριο υπό συνθήκες θερμικής καταπόνησης. Στη συνέχεια, η σάρωση αποκαλύπτει ποια φυτά είναι πιο αποτελεσματικά στην αντιμετώπιση του στρες, παράγοντας ισχυρούς κονδύλους παρά τη ζέστη.
Ενώ οι πρώτες αξονικές τομογραφίες μπορούσαν να φανούν μόνο μέσα από χοντρές ρίζες και κονδύλους, τα νεότερα συστήματα μπορούν επίσης να καταγράψουν τη λεπτή υπόγεια δομή των ριζών του σιταριού. «Το νέο μας μηχάνημα ακτίνων Χ είναι το πιο προηγμένο και ισχυρό σύστημα για τη σάρωση τμημάτων φυτών υπόγεια», λέει ο Δρ Γκερτ.
Οι ερευνητές στο Fraunhofer EZRT κάνουν επίσης τρισδιάστατη ψηφιακή απεικόνιση τμημάτων φυτών που βρίσκονται πάνω από το έδαφος, όπως φύλλα και στάχυα σιταριού. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο για τον προσδιορισμό της επιφάνειας των φύλλων - οι τρισδιάστατες εικόνες παρέχουν επίσης πληροφορίες σχετικά με την ανοχή του φυτού στη θερμότητα. Το φυτό σηκώνει τα φύλλα του για να προστατευτεί από τον ήλιο; Τα φύλλα κατσαρώνουν λόγω άγχους;
Η απόδοση των συστημάτων αναγνώρισης οπτικών εγκαταστάσεων Fraunhofer EZRT αποδείχθηκε ξεκάθαρα στο πεδίο δοκιμών της εταιρείας σπόρων Strube D&S GmbH. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε το δεύτερο πρωτότυπο BlueBob, ένα ρομπότ αγρού που κινείται ανεξάρτητα και αφαιρεί αυτόματα τα ζιζάνια στα χωράφια με ζαχαρότευτλα. Κινούμενος ανάμεσα στις σειρές, καταγράφει εικόνες όλων των ζωντανών φυτών χρησιμοποιώντας πολυφασματικές κάμερες.
"Διά μέσου τεχνητή νοημοσύνη ο φαινότυπος κάθε μεμονωμένου φυτού αναλύεται και ταξινομείται είτε ως ζιζάνιο είτε ως φυτό τεύτλων», εξηγεί ο Christian Hügel, επικεφαλής του Τεχνικού Κέντρου για την Έρευνα Σπόρων στο Strub.
Ένας από τους κύριους τομείς εργασίας στο νέο κέντρο στο Triesdorf θα είναι η επεξεργασία των δεδομένων που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια της φαινοτυποποίησης. «Βασικός μας στόχος είναι να χρησιμοποιήσουμε την τεχνολογία μας για την υποστήριξη των μικρομεσαίων εκτροφείς φυτών», τονίζει ο Δρ Γκερτ.