Змяненне клімату стварае сур'ёзныя праблемы для селекцыянераў. Інтэлектуальны палявы робат і рэнтгенаўская тэхналогія дапамагаюць ім выбіраць цеплатрывалыя ўзоры раслін для адбору. Датчыкі ў высокатэхналагічнай машыне былі распрацаваны Цэнтрам развіцця рэнтгенаўскай тэхналогіі Фраўнгофера, падраздзяленнем Інстытута інтэгральных схем Фраўнгофера IIS. партал Phys.org.
Лета становіцца ўсё гарачэй. Толькі гэтым летам у Нямеччыне была моцная спякота з тэмпературай да 40 °C. Засуха таксама закранула расліны.
Пры дастатковым запасе вады расліны могуць астуджацца за кошт выпарэння. Аднак яны не могуць гэтага зрабіць, калі адчуваюць стрэс ад засухі. Вось чаму селекцыянеры спадзяюцца вывесці цеплатрывалыя, устойлівыя да засухі расліны, якія могуць выжываць пры меншай колькасці вады і пры гэтым даваць добры ўраджай, патрабуючы пры гэтым мінімальна магчымая колькасць угнаенняў і пестыцыдаў.
Селекцыянеры атрымліваюць падтрымку ад даследчыкаў з Fraunhofer EZRT, дзе на працягу многіх гадоў праводзіліся даследаванні тэхналогій вызначэння фенатыпу раслін. Гэта ставіцца да іх вонкавага ўвазе, які ўключае ў сябе мноства фактараў, такіх як памер лісця, іх размяшчэнне, таўшчыня каранёў і ўраджайнасць. "Людзі тысячагоддзямі выбіралі культуры на аснове знешніх характарыстык", – тлумачыць доктар Штэфан Герт, кіраўнік аддзела AMS Цэнтра развіцця рэнтгенаўскай тэхналогіі Фраўнгофера. - Мы распрацоўваем тэхналогіі для аб'ектыўнага вымярэння гэтых характарыстык фенатыпу і аптымізацыі селекцыі на аснове гэтых дадзеных ».
Даследчая група пад кіраўніцтвам доктара Герта распрацавала DeBiFix, палявы робат для сельскай гаспадаркі. Ён здольны бесперапынна рабіць рэнтгенаўскія здымкі раслін. У той жа час ён генеруе 3D-малюнкі з дапамогай аптычнай сістэмы. Гэта важная інфармацыя для селекцыянера - гэта дазваляе яму, па сутнасці, зазірнуць унутр каласоў пшаніцы або пад куст бульбы і вызначыць, ці дае гатунак, які яны вырошчваюць, добры ўраджай.
Найважнейшай мэтай міжрэгіянальнага праекта Fraunhofer smart farming project з'яўляецца падтрымка селекцыянераў. У яго рамках у Трысдорфе, Баварыя, адкрываецца Цэнтр тэхналогій фенатыпіравання раслін Фраўнгофера. У гэтым месцы доктар Герт і яго калегі маюць намер развіваць вопыт і прымяняць яго ў рэальным жыцці.
У лабараторным кабінеце для фенатыпавання раслін ва ўмовах з кантраляваным кліматам у Fraunhofer EZRT ў Фюрце доктар Герт дэманструе, як селекцыянеры будуць працаваць у будучыні. На вузкай стужцы транспортера перад рэнтгенаўскай усталёўкай акуратнымі шэрагамі расстаўленыя чыгуны з рознымі культурнымі раслінамі. Дзверцы рэнтгенаўскага апарата адчыняецца, і ўнутр заязджае чыгун. Як толькі дзверцы зачыняецца, гаршчок праходзіць кампутарную тамаграфію.
"Больш за дзесяць гадоў таму мы пачалі прасвечваць расліны бульбы рэнтгенаўскімі прамянямі, каб атрымаць інфармацыю аб росце клубняў", – паведамляе доктар Герт. — Грунтуючыся на 3D-рэнтгенаўскіх здымках, мы можам вызначыць вагу клубняў, не выкопваючы іх». Гэты працэс выкарыстоўваецца для такіх задач, як адбор асабліва гарачаўстойлівых гатункаў. З гэтай мэтай расліны змяшчаюць у лабараторыю ва ўмовах цеплавога стрэсу. Затым сканаванне паказвае, якія расліны найболей эфектыўна спраўляюцца са стрэсам, фармуючы дужыя клубні, нягледзячы на спякоту.
У той час як з дапамогай першай кампутарнай тамаграфіі можна было прасвечваць толькі тоўстыя карані і клубні, новыя сістэмы могуць таксама ўлоўліваць тонкую падземную структуру каранёў пшаніцы. "Наш новы рэнтгенаўскі апарат – гэта самая сучасная і магутная сістэма для прасвечвання частак раслін пад зямлёй", – кажа доктар Герт.
Даследнікі з Fraunhofer EZRT таксама праводзяць 3D-лічбавую візуалізацыю частак раслін, якія знаходзяцца над зямлёй, такіх як лісце і каласы пшаніцы. Гэтыя дадзеныя могуць быць выкарыстаны не толькі для вызначэння плошчы ліставай паверхні - 3D-малюнкі таксама падаюць інфармацыю аб гарачаўстойлівасці расліны. Ці паднімае расліна лісце, каб абараніцца ад сонца? Ці згортваецца лісце з-за стрэсу?
Эфектыўнасць аптычных сістэм распазнання раслін Fraunhofer EZRT была наглядна прадэманстравана на выпрабавальным полі насенняводчай кампаніі Strube D \uXNUMX S GmbH. У гэтым выпадку быў выкарыстаны другі прататып BlueBob - палявога робата, які самастойна перамяшчаецца і аўтаматычна выдаляе пустазелле на палях цукровых буракоў. Перамяшчаючыся паміж шэрагамі, ён запісвае выявы ўсіх жывых раслін з дапамогай мультыспектральных камер.
"З дапамогай штучнага інтэлекту аналізуецца фенатып кожнай асобнай расліны і класіфікуецца альбо як пустазелле, альбо як расліна буракоў», - тлумачыць Крысціян Хюгель, кіраўнік Тэхнічнага цэнтра даследаванняў насення ў Штрубе.
Адным з асноўных напрамкаў работы ў новым цэнтры ў Трысдорфе будзе апрацоўка даных, атрыманых у ходзе фенатыпіравання. «Наша галоўная мэта - выкарыстоўваць нашу тэхналогію для падтрымкі дробных і сярэдніх селекцыянераў раслін«, - Падкрэслівае доктар Герт.