Perubahan iklim menimbulkan tantangan serius bagi peternak. Robot lapangan cerdas dan teknologi sinar-X membantu mereka memilih sampel tanaman tahan panas untuk dipilih. Sensor dalam mesin berteknologi tinggi dikembangkan oleh Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology, sebuah divisi dari IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Portal Phys.org.
Musim panas semakin panas. Musim panas ini saja, Jerman telah mengalami panas yang ekstrem, dengan suhu mencapai hingga 40°C. Kekeringan juga mempengaruhi tanaman.
Dengan pasokan air yang cukup, tanaman dapat didinginkan dengan penguapan. Namun, mereka tidak dapat melakukan ini ketika mereka tertekan oleh kekeringan. Itulah mengapa para pemulia berharap untuk mengembangkan tanaman yang tahan panas dan tahan kekeringan yang dapat bertahan hidup dengan sedikit air dan tetap menghasilkan tanaman yang baik sambil membutuhkan pupuk dan pestisida dalam jumlah yang paling sedikit.
Pemulia menerima dukungan dari para peneliti di Fraunhofer EZRT, di mana penelitian telah dilakukan selama bertahun-tahun tentang teknologi untuk menentukan fenotipe tanaman. Ini mengacu pada penampilan mereka, yang mencakup banyak faktor seperti ukuran daun, posisi daun, ketebalan akar, dan hasil. “Orang-orang telah memilih tanaman berdasarkan karakteristik eksternal selama ribuan tahun,” jelas Dr. Stefan Gert, kepala departemen AMS di Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology. “Kami sedang mengembangkan teknologi untuk mengukur karakteristik fenotipik ini secara objektif dan mengoptimalkan pemuliaan berdasarkan data ini.”
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Gert telah mengembangkan DeBiFix, sebuah robot lapangan untuk pertanian. Hal ini dapat terus menerus mengambil x-ray tanaman. Pada saat yang sama, ia menghasilkan gambar 3D menggunakan sistem optik. Ini adalah informasi penting bagi pemulia - ini memungkinkan dia untuk, pada kenyataannya, melihat ke dalam bulir gandum atau di bawah semak kentang dan menentukan apakah varietas yang mereka tanam menghasilkan panen yang baik.
Tujuan paling penting dari proyek pertanian pintar antarwilayah Fraunhofer adalah untuk mendukung para peternak. Dalam kerangka kerjanya, Pusat Teknologi Fenotip Tanaman Fraunhofer dibuka di Triesdorf, Bavaria. Pada titik ini, Dr. Gert dan rekan-rekannya berniat untuk mengembangkan pengalaman dan menerapkannya dalam kehidupan nyata.
Di ruang laboratorium untuk fenotip tanaman di bawah kondisi yang dikontrol iklim di Fraunhofer EZRT di Fürth, Dr. Gert mendemonstrasikan bagaimana pemulia akan bekerja di masa depan. Pada ban berjalan sempit di depan unit sinar-X, pot dengan berbagai tanaman budidaya diatur dalam barisan yang rapi. Pintu mesin sinar-X terbuka dan sebuah panci masuk. Segera setelah pintu ditutup, pot menjalani CT scan.
”Lebih dari satu dekade lalu, kami memulai rontgen tanaman kentang untuk mendapatkan informasi tentang pertumbuhan umbi,” lapor Dr. Gert. “Berdasarkan rontgen 3D, kami dapat menentukan berat umbi tanpa menggalinya.” Proses ini digunakan untuk tugas-tugas seperti memilih varietas yang tahan panas. Untuk tujuan ini, tanaman ditempatkan di laboratorium dalam kondisi stres panas. Pemindaian kemudian mengungkapkan tanaman mana yang paling efektif mengatasi stres, menghasilkan umbi yang kuat meskipun panas.
Sementara CT scan pertama hanya dapat menunjukkan melalui akar dan umbi yang tebal, sistem yang lebih baru juga dapat menangkap struktur bawah tanah yang halus dari akar gandum. “Mesin sinar-X baru kami adalah sistem paling canggih dan kuat untuk melihat bagian tanaman di bawah tanah,” kata Dr. Gert.
Para peneliti di Fraunhofer EZRT juga melakukan pencitraan digital 3D dari bagian tanaman yang ada di atas tanah, seperti daun dan bulir gandum. Data ini dapat digunakan tidak hanya untuk menentukan luas daun - gambar 3D juga memberikan informasi tentang toleransi panas tanaman. Apakah tanaman mengangkat daunnya untuk melindungi diri dari sinar matahari? Apakah daun keriting karena stres?
Kinerja sistem pengenalan tanaman optik Fraunhofer EZRT ditunjukkan dengan jelas di bidang uji perusahaan benih Strube D&S GmbH. Dalam hal ini, prototipe BlueBob kedua digunakan, robot lapangan yang bergerak secara mandiri dan secara otomatis menghilangkan gulma di ladang bit gula. Bergerak di antara baris, ia merekam gambar semua tanaman hidup menggunakan kamera multispektral.
"Melalui kecerdasan buatan fenotipe masing-masing tanaman dianalisis dan diklasifikasikan sebagai gulma atau tanaman bit,” jelas Christian Hügel, kepala Technical Center for Seed Research di Strub.
Salah satu area kerja utama di pusat baru di Triesdorf adalah pemrosesan data yang diperoleh selama fenotip. “Tujuan utama kami adalah menggunakan teknologi kami untuk mendukung usaha kecil dan menengah pemulia tanaman“, tegas Dr. Gert.