Klimaændringer udgør alvorlige udfordringer for opdrættere. En intelligent feltrobot og røntgenteknologi hjælper dem med at udvælge varmebestandige planteprøver til udvælgelse. Sensorerne i den højteknologiske maskine er udviklet af Fraunhofer Center for Development of X-ray Technology, en afdeling af IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Phys.org portal.
Sommeren bliver varmere. Alene denne sommer har Tyskland oplevet ekstrem varme, med temperaturer på op til 40°C. Tørken ramte også planter.
Med tilstrækkelig vandforsyning kan planterne afkøles ved fordampning. Det kan de dog ikke, når de er stressede af tørke. Derfor håber opdrættere at udvikle varme-tolerante, tørke-tolerante planter, der kan overleve på mindre vand og stadig producere gode afgrøder, mens de kræver den mindst mulige mængde gødning og pesticider.
Opdrættere modtager støtte fra forskere ved Fraunhofer EZRT, hvor der i mange år er blevet forsket i teknologier til bestemmelse af plantefænotyper. Dette refererer til deres udseende, som omfatter mange faktorer såsom bladstørrelse, bladposition, rodtykkelse og udbytte. "Folk har valgt afgrøder baseret på ydre karakteristika i tusinder af år," forklarer Dr. Stefan Gert, leder af AMS-afdelingen ved Fraunhofer Center for Udvikling af røntgenteknologi. "Vi udvikler teknologier til objektivt at måle disse fænotypiske egenskaber og optimere avlen baseret på disse data."
Et forskerhold ledet af Dr. Gert har udviklet DeBiFix, en markrobot til landbruget. Den er i stand til kontinuerligt at tage røntgenbilleder af planter. Samtidig genererer den 3D-billeder ved hjælp af et optisk system. Dette er vigtig information for opdrætteren - det giver ham faktisk mulighed for at se ind i hvedeørerne eller under kartoffelbusken og afgøre, om den sort, de dyrker, giver en god afgrøde.
Det vigtigste mål med det interregionale Fraunhofer smart farming-projekt er at støtte opdrættere. Inden for sine rammer åbner Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center i Triesdorf, Bayern. På dette tidspunkt har Dr. Gert og hans kolleger til hensigt at udvikle oplevelsen og anvende den i det virkelige liv.
I laboratorierummet til plantefænotypning under klimakontrollerede forhold på Fraunhofer EZRT i Fürth demonstrerer Dr. Gert, hvordan forædlere vil arbejde i fremtiden. På et smalt transportbånd foran røntgenenheden er krukker med forskellige kulturplanter anbragt i pæne rækker. Døren til røntgenapparatet åbnes, og en gryde glider ind. Så snart døren lukkes, gennemgår potten en CT-scanning.
"For mere end et årti siden begyndte vi at røntgenfotografere kartoffelplanter for at få information om knoldvækst," rapporterer Dr. Gert. "Baseret på 3D-røntgenbillederne kan vi bestemme vægten af knoldene uden at grave dem op." Denne proces bruges til opgaver som at vælge særligt varmetolerante sorter. Til dette formål placeres planterne i et laboratorium under varmestress. Scanningen afslører så, hvilke planter der er mest effektive til at klare stress og producere stærke knolde på trods af varmen.
Mens de første CT-scanninger kun kunne vise gennem tykke rødder og knolde, kan nyere systemer også fange den fine underjordiske struktur af hvederødder. "Vores nye røntgenmaskine er det mest avancerede og kraftfulde system til scanning af plantedele under jorden," siger Dr. Gert.
Forskere ved Fraunhofer EZRT laver også 3D digital billeddannelse af dele af planter, der er over jorden, såsom blade og ører af hvede. Disse data kan ikke kun bruges til at bestemme bladarealet - 3D-billeder giver også information om plantens varmetolerance. Hæver planten sine blade for at beskytte sig mod solen? Krøller blade på grund af stress?
Ydeevnen af Fraunhofer EZRT optiske plantegenkendelsessystemer blev tydeligt demonstreret i frøfirmaet Strube D&S GmbH's testmark. I dette tilfælde blev den anden BlueBob-prototype brugt, en markrobot, der bevæger sig uafhængigt og automatisk fjerner ukrudt i sukkerroemarker. Han bevæger sig mellem rækkerne og optager billeder af alle levende planter ved hjælp af multispektrale kameraer.
"Igennem kunstig intelligens hver enkelt plantes fænotype analyseres og klassificeres som enten ukrudtsplante eller roeplante,” forklarer Christian Hügel, leder af Teknisk Center for Frøforskning i Strub.
Et af hovedarbejdsområderne i det nye center i Triesdorf vil være behandlingen af data opnået under fænotyping. "Vores hovedmål er at bruge vores teknologi til at understøtte små og mellemstore planteavlere“, understreger Dr. Gert.