تغییرات آب و هوایی چالش های جدی برای پرورش دهندگان ایجاد می کند. یک ربات صحرایی هوشمند و فناوری اشعه ایکس به آنها کمک می کند تا نمونه های گیاهی مقاوم در برابر حرارت را برای انتخاب انتخاب کنند. سنسورهای موجود در ماشین پیشرفته توسط مرکز فراونهوفر برای توسعه فناوری اشعه ایکس، بخشی از مؤسسه IIS Fraunhofer برای مدارهای مجتمع، توسعه داده شده است. پورتال Phys.org.
تابستان گرمتر می شود. تنها در تابستان امسال، آلمان گرمای شدید را تجربه کرده است و دمای هوا به 40 درجه سانتیگراد می رسد. خشکسالی گیاهان را نیز تحت تأثیر قرار داد.
با آب کافی، گیاهان را می توان با تبخیر خنک کرد. با این حال، آنها نمی توانند این کار را زمانی که تحت استرس خشکسالی هستند انجام دهند. به همین دلیل است که پرورش دهندگان امیدوارند گیاهان مقاوم به گرما و خشکسالی را توسعه دهند که بتوانند با آب کمتر زنده بمانند و همچنان محصولات خوبی تولید کنند در حالی که به کمترین مقدار ممکن کود و آفت کش ها نیاز دارند.
پرورش دهندگان از محققان در Fraunhofer EZRT حمایت می کنند، جایی که تحقیقات سال ها در مورد فن آوری های تعیین فنوتیپ های گیاهی انجام شده است. این به ظاهر آنها اشاره دارد که شامل عوامل زیادی مانند اندازه برگ، موقعیت برگ، ضخامت ریشه و عملکرد است. دکتر استفان گرت، رئیس بخش AMS در مرکز فراونهوفر برای توسعه فناوری اشعه ایکس، توضیح میدهد: «مردم هزاران سال است که محصولات را بر اساس ویژگیهای خارجی انتخاب میکنند. ما در حال توسعه فناوری هایی برای اندازه گیری عینی این ویژگی های فنوتیپی و بهینه سازی پرورش بر اساس این داده ها هستیم.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر گرت DeBiFix، یک ربات صحرایی برای کشاورزی را توسعه داده است. قادر است به طور مداوم از گیاهان عکس اشعه ایکس بگیرد. در عین حال، تصاویر سه بعدی را با استفاده از یک سیستم نوری تولید می کند. این اطلاعات مهمی برای پرورشدهنده است - در واقع به او اجازه میدهد تا درون خوشههای گندم یا زیر بوتههای سیبزمینی را نگاه کند و تشخیص دهد که آیا گونهای که در حال رشد هستند محصول خوبی تولید میکند یا خیر.
مهمترین هدف پروژه کشاورزی هوشمند فراونهوفر بین منطقه ای حمایت از پرورش دهندگان است. در چارچوب آن، مرکز فناوری فنوتیپ گیاهی Fraunhofer در تریسدورف، بایرن افتتاح شد. در این مرحله، دکتر گرت و همکارانش قصد دارند این تجربه را توسعه دهند و آن را در زندگی واقعی به کار ببرند.
در اتاق آزمایشگاهی برای فنوتیپ گیاهی تحت شرایط کنترل شده آب و هوا در Fraunhofer EZRT در Fürth، دکتر Gert نشان می دهد که چگونه پرورش دهندگان در آینده کار خواهند کرد. روی یک تسمه نقاله باریک در مقابل واحد اشعه ایکس، گلدان هایی با گیاهان مختلف کشت شده در ردیف های منظمی قرار گرفته اند. در دستگاه اشعه ایکس باز می شود و یک گلدان به داخل می لغزد. به محض بسته شدن در، گلدان تحت سی تی اسکن قرار می گیرد.
دکتر گرت گزارش می دهد: «بیش از یک دهه پیش، ما شروع به اشعه ایکس گیاهان سیب زمینی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد رشد غده کردیم. بر اساس اشعه ایکس سه بعدی، میتوانیم وزن غدهها را بدون کندن آنها تعیین کنیم. این فرآیند برای کارهایی مانند انتخاب گونه های مخصوصاً مقاوم به گرما استفاده می شود. برای این منظور گیاهان را در شرایط تنش گرمایی در آزمایشگاه قرار می دهند. سپس اسکن نشان می دهد که کدام گیاهان در مقابله با استرس موثرتر هستند و با وجود گرما غده های قوی تولید می کنند.
در حالی که اولین سی تی اسکن فقط می تواند از طریق ریشه ها و غده های ضخیم نشان داده شود، سیستم های جدیدتر همچنین می توانند ساختار زیرزمینی ظریف ریشه های گندم را ثبت کنند. دکتر گرت میگوید: «دستگاه اشعه ایکس جدید ما پیشرفتهترین و قدرتمندترین سیستم برای اسکن قطعات گیاهان در زیر زمین است.
محققان در Fraunhofer EZRT همچنین در حال انجام تصویربرداری دیجیتالی سه بعدی از قسمتهایی از گیاهانی هستند که در بالای زمین قرار دارند، مانند برگها و خوشههای گندم. از این داده ها می توان نه تنها برای تعیین سطح برگ استفاده کرد - تصاویر سه بعدی همچنین اطلاعاتی در مورد تحمل گرما گیاه ارائه می دهد. آیا گیاه برای محافظت از خود در برابر نور خورشید برگ های خود را بلند می کند؟ آیا برگ ها به دلیل استرس پیچ می خورند؟
عملکرد سیستم های تشخیص کارخانه نوری Fraunhofer EZRT به وضوح در زمینه آزمایشی شرکت بذر Strube D&S GmbH نشان داده شد. در این مورد از دومین نمونه اولیه BlueBob استفاده شد، ربات مزرعه ای که به طور مستقل حرکت می کند و به طور خودکار علف های هرز مزارع چغندرقند را حذف می کند. او با حرکت بین ردیف ها، تصاویری از تمام گیاهان زنده با استفاده از دوربین های چند طیفی ثبت می کند.
"با استفاده از هوش مصنوعی کریستین هوگل، رئیس مرکز فنی تحقیقات بذر در Strub توضیح میدهد که فنوتیپ هر گیاه جداگانه تجزیه و تحلیل و به عنوان یک گیاه هرز یا چغندر طبقهبندی میشود.
یکی از زمینه های اصلی کار در مرکز جدید در تریسدورف، پردازش داده های به دست آمده در طول فنوتیپ خواهد بود. "هدف اصلی ما استفاده از فناوری خود برای حمایت از کوچک و متوسط است پرورش دهندگان گیاهدکتر گرت تاکید می کند.