Kliimamuutused seavad kasvatajatele tõsiseid väljakutseid. Nutikas põllurobot ja röntgenitehnoloogia aitavad neil valida kuumuskindlaid taimeproove. Kõrgtehnoloogilise masina andurid töötas välja Fraunhoferi röntgentehnoloogia arendamise keskus, IIS Fraunhoferi integraallülituste instituudi osakond. Phys.org portaal.
Suvi läheb kuumaks. Ainuüksi sel suvel on Saksamaal olnud äärmuslik kuumus, mille temperatuur ulatub kuni 40 °C-ni. Põud mõjutas ka taimi.
Piisava veevaru korral saab taimi jahutada aurustamisega. Kuid nad ei saa seda teha, kui nad on põua tõttu stressis. Sellepärast loodavad aretajad välja töötada kuuma- ja põuakindlad taimed, mis suudavad ellu jääda väiksema veega ja annavad siiski häid saaki, nõudes samal ajal võimalikult vähe väetist ja pestitsiide.
Kasvatajad saavad toetust Fraunhofer EZRT teadlastelt, kus on aastaid uuritud taimede fenotüüpide määramise tehnoloogiaid. See viitab nende välimusele, mis hõlmab paljusid tegureid, nagu lehtede suurus, lehtede asukoht, juure paksus ja saagikus. "Inimesed on valinud põllukultuure väliste omaduste põhjal tuhandeid aastaid," selgitab dr Stefan Gert, Fraunhoferi röntgentehnoloogia arenduskeskuse AMS-i osakonna juhataja. "Arendame tehnoloogiaid nende fenotüüpiliste omaduste objektiivseks mõõtmiseks ja aretuse optimeerimiseks nende andmete põhjal."
Dr Gerti juhitud uurimisrühm on välja töötanud põllumajanduse põlluroboti DeBiFix. See on võimeline tegema taimedest pidevalt röntgenipilte. Samal ajal genereerib see optilise süsteemi abil 3D-pilte. See on aretaja jaoks oluline teave – see võimaldab tal tegelikult vaadata nisukõrvade sisse või kartulipõõsa alla ja teha kindlaks, kas nende kasvatatav sort annab head saaki.
Piirkondadevahelise targa põllumajanduse projekti Fraunhofer olulisim eesmärk on kasvatajate toetamine. Selle raames avatakse Baieris Triesdorfis Fraunhoferi taimede fenotüüpimise tehnoloogiakeskus. Siinkohal kavatseb dr Gert ja tema kolleegid kogemusi edasi arendada ja reaalses elus rakendada.
Fürthi Fraunhofer EZRT taimede fenotüüpimise laboriruumis kontrollitud kliimatingimustes demonstreerib dr Gert, kuidas aretajad tulevikus töötavad. Röntgeniseadme ees asuval kitsal konveieril on korralike ridadena paigutatud potid erinevate kultuurtaimedega. Röntgeni uks avaneb ja sisse libiseb pott. Niipea kui uks sulgub, tehakse potile CT-skaneerimine.
„Rohkem kui kümme aastat tagasi alustasime kartulitaimede röntgenuuringuga, et saada teavet mugulate kasvu kohta,” teatab dr Gert. "3D-röntgenikiirguse põhjal saame määrata mugulate kaalu ilma neid üles kaevamata." Seda protsessi kasutatakse näiteks eriti kuumust taluvate sortide valimiseks. Selleks paigutatakse taimed kuumastressi tingimustes laborisse. Seejärel selgub skannimisest, millised taimed suudavad stressiga kõige tõhusamalt toime tulla, andes kuumusest hoolimata tugevaid mugulaid.
Kui esimesed CT-skaneeringud näitasid ainult läbi paksude juurte ja mugulate, suudavad uuemad süsteemid tabada ka nisujuurte peent maa-alust struktuuri. „Meie uus röntgeniaparaat on kõige arenenum ja võimsam süsteem taimeosade maa-aluseks skaneerimiseks,” ütleb dr Gert.
Fraunhofer EZRT teadlased teevad ka 3D-digitaalset pildistamist maapinnast kõrgemal asuvatest taimeosadest, nagu nisu lehed ja kõrvad. Neid andmeid saab kasutada mitte ainult lehtede pindala määramiseks – 3D-pildid annavad teavet ka taime soojataluvuse kohta. Kas taim tõstab oma lehti, et end päikese eest kaitsta? Kas lehed kõverduvad stressi tõttu?
Fraunhofer EZRT optiliste taimetuvastussüsteemide jõudlust demonstreeriti selgelt seemnefirma Strube D&S GmbH katsepõllul. Sel puhul kasutati teist BlueBobi prototüüpi, iseseisvalt liikuvat põllurobotit, mis eemaldab suhkrupeedipõldudelt automaatselt umbrohu. Ridade vahel liikudes salvestab ta multispektraalkaamerate abil pilte kõigist elavatest taimedest.
"Abiga tehisintellekt iga üksiku taime fenotüüpi analüüsitakse ja liigitatakse kas umbrohtudeks või peeditaimedeks,” selgitab Strubis asuva seemneuuringute tehnikakeskuse juht Christian Hügel.
Üheks peamiseks töövaldkonnaks Triesdorfi uues keskuses saab olema fenotüüpimisel saadud andmete töötlemine. "Meie peamine eesmärk on kasutada meie tehnoloogiat väikeste ja keskmise suurusega toetamiseks taimekasvatajad“, rõhutab dr Gert.