שינויי האקלים מציבים אתגרים רציניים למגדלים. רובוט שדה אינטליגנטי וטכנולוגיית רנטגן עוזרים להם לבחור דגימות צמחים עמידות חום לבחירה. החיישנים במכונת ההייטק פותחו על ידי מרכז Fraunhofer לפיתוח טכנולוגיית רנטגן, חטיבה של IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. פורטל Phys.org.
הקיץ נעשה חם יותר. בקיץ הזה לבדו, גרמניה חוותה חום קיצוני, עם טמפרטורות שמגיעות עד 40 מעלות צלזיוס. הבצורת פגעה גם בצמחים.
עם אספקה מספקת של מים, צמחים יכולים להיות מקוררים על ידי אידוי. עם זאת, הם לא יכולים לעשות זאת כשהם לחוצים מבצורת. זו הסיבה שהמגדלים מקווים לפתח צמחים עמידים בפני חום, עמידים לבצורת, שיכולים לשרוד על פחות מים ועדיין לייצר יבולים טובים תוך צורך בכמות המינימלית האפשרית של דשן וחומרי הדברה.
מגדלים מקבלים תמיכה מחוקרים ב-Fraunhofer EZRT, שם נערך מחקר מזה שנים רבות על טכנולוגיות לקביעת פנוטיפים של צמחים. הכוונה היא למראה שלהם, הכולל גורמים רבים כמו גודל העלים, מיקום העלים, עובי השורשים ותפוקה. "אנשים בוחרים בגידולים על סמך מאפיינים חיצוניים כבר אלפי שנים", מסביר ד"ר סטפן גרט, ראש מחלקת AMS במרכז פראונהופר לפיתוח טכנולוגיית רנטגן. "אנחנו מפתחים טכנולוגיות כדי למדוד באופן אובייקטיבי את המאפיינים הפנוטיפיים הללו ולמטב את הרבייה בהתבסס על הנתונים האלה."
צוות מחקר בראשות ד"ר גרט פיתח את DeBiFix, רובוט שדה לחקלאות. הוא מסוגל לצלם ברציפות צילומי רנטגן של צמחים. במקביל, הוא יוצר תמונות תלת ממדיות באמצעות מערכת אופטית. זהו מידע חשוב עבור המגדל - הוא מאפשר לו, למעשה, להסתכל בתוך אוזני החיטה או מתחת לשיח תפוחי האדמה ולקבוע אם הזן שהם מגדלים מניב יבול טוב.
המטרה החשובה ביותר של פרויקט החקלאות החכמה הבין-אזורית של Fraunhofer היא לתמוך במגדלים. במסגרתו נפתח המרכז הטכנולוגי של פראונהופר צמחי פנוטייפ בטריסדורף, בוואריה. בשלב זה מתכוונים ד"ר גרט ועמיתיו לפתח את החוויה וליישם אותה במציאות.
בחדר המעבדה ליצירת פנוטייפ של צמחים בתנאים מבוקרים אקלים ב-Fraunhofer EZRT בפירת', ד"ר גרט מדגים כיצד יפעלו מגדלים בעתיד. על מסוע צר מול יחידת הרנטגן, עציצים עם צמחי תרבות שונים מסודרים בשורות מסודרות. דלת מכשיר הרנטגן נפתחת וסיר מחליק פנימה. ברגע שהדלת נסגרת, הסיר עובר בדיקת CT.
"לפני יותר מעשור התחלנו לעשות צילום רנטגן של צמחי תפוחי אדמה כדי לקבל מידע על צמיחת פקעת", מדווח ד"ר גרט. "בהתבסס על צילומי הרנטגן התלת-ממדיים, אנו יכולים לקבוע את משקל הפקעות מבלי לחפור אותן". תהליך זה משמש למשימות כמו בחירת זנים עמידים במיוחד בחום. לצורך כך מכניסים את הצמחים למעבדה בתנאי לחץ חום. לאחר מכן, הסריקה מגלה אילו צמחים הם היעילים ביותר בהתמודדות עם מתח, ומייצרים פקעות חזקות למרות החום.
בעוד שסריקות ה-CT הראשונות יכלו להראות רק דרך שורשים ופקעות עבים, מערכות חדשות יותר יכולות גם לתפוס את המבנה התת-קרקעי העדין של שורשי החיטה. "מכונת הרנטגן החדשה שלנו היא המערכת המתקדמת והחזקה ביותר לסריקת חלקי צמחים מתחת לאדמה", אומר ד"ר גרט.
חוקרים ב-Fraunhofer EZRT מבצעים גם הדמיה דיגיטלית תלת מימדית של חלקי צמחים שנמצאים מעל פני הקרקע, כמו עלים ואוזני חיטה. ניתן להשתמש בנתונים אלו לא רק כדי לקבוע את שטח העלים - תמונות תלת מימד מספקות גם מידע על סבילות החום של הצמח. האם הצמח מרים את העלים שלו כדי להגן על עצמו מפני השמש? האם עלים מתכרבלים מלחץ?
הביצועים של מערכות זיהוי המפעל האופטי Fraunhofer EZRT הוכחו בבירור בשדה הבדיקה של חברת הזרעים Strube D&S GmbH. במקרה זה, נעשה שימוש באב הטיפוס השני של BlueBob, רובוט שדה שנע באופן עצמאי ומסיר עשבים שוטים באופן אוטומטי בשדות סלק סוכר. עובר בין השורות, הוא מקליט תמונות של כל הצמחים החיים באמצעות מצלמות מולטיספקטרליות.
"על ידי שימוש ב בינה מלאכותית הפנוטיפ של כל צמח בודד מנותח ומסווג כעשב או כצמח סלק", מסביר כריסטיאן הוגל, ראש המרכז הטכני לחקר זרעים בסטרוב.
אחד מתחומי העבודה המרכזיים במרכז החדש בטריסדורף יהיה עיבוד הנתונים המתקבלים במהלך הפנוטייפ. "המטרה העיקרית שלנו היא להשתמש בטכנולוגיה שלנו כדי לתמוך בקטנים ובינוניים מגדלי צמחים", מדגישה ד"ר גרט.