Роботизована система кореневого зондування, розроблена в Університеті Квінсленда, відкриває нові можливості для більш продуктивних сільськогосподарських культур.

Система фенотипування коренів надає нову інформацію про зв’язок між корінням рослин та врожайністю, щоб визначити шляхи підвищення продуктивності та покращення стійкості до посухи.

Доктор Дунсюе Чжао з Квінслендського альянсу сільськогосподарських та продовольчих інновацій сказав, що спеціально створений робот просуває проект фенотипування, що інвестується Корпорацією з досліджень та розробок зернових культур (GRDC), у майбутнє.

“Враховуючи критичну роль кореневої системи в доступі до водних та поживних ресурсів, дивно, як мало ми знаємо про генотипове різноманіття ознак коренів та їх вплив на врожайність та стабільність врожайності”, — сказав доктор Чжао.

“Більшість методів фенотипування коренів зосереджені на 2D та 3D візуалізації ознак архітектури коренів, зазвичай на молодих рослинах, вирощених у контрольованих умовах у горщиках або кореневих камерах”, – пояснює вчений, – “Але через змінні навколишнього середовища та те, як рослини адаптуються та реагують на них, такі дослідження не можуть розплутати весь взаємозв’язок між архітектурою коренів, функцією коренів та врожайністю”.

“З іншого боку, дослідження коренів у польових умовах здебільшого покладаються на дорогі, трудомісткі та трудомісткі розкопки кореневої системи. Наш підхід не порушує стан рослини, а його вимірювання неінвазивні та швидкі. Тепер ми можемо недорого фенотипити 5-метрову ділянку кожні 8 секунд, а це означає, що ми можемо оцінити близько 250 польових ділянок на годину. Система виявляє всю кореневу систему в ґрунтовому профілі, зменшуючи похибки та максимізуючи нашу здатність виявляти відмінності між генотипами або агрономічними обробками”.

Система включає низку технологій, зокрема автономного робота з високим кліренсом під назвою RootBot, розробленого спільно з AntRobotics у Німеччині.

Він оснащений приладом електромагнітної індукції (EMI) та датчиками для фенотипування крони та коренів. Конвеєр даних був розроблений у співпраці з постачальником послуг цифрових сільськогосподарських продуктів, що спрощує перенесення технології в промисловість.

“Ця технологія дозволить дослідникам та постачальникам послуг цифрового сільського господарства проводити скринінг великої кількості генотипів на наявність ознак коренів, які, ймовірно, впливають на стійкість до посухи та стабільність врожайності”, — сказав доктор Чжао.

“Агрономи можуть використовувати її для картографування максимальної глибини вкорінення сільськогосподарських культур та доступної для рослин води на полях, щоб інформувати про методи точного землеробства”.

Член дослідницької групи доктор Рауль Хіменес сказав, що можливості системи величезні.

“Ця технологія має потенціал для використання не лише у фенотипуванні коренів, але й у поєднанні інформації з надземних ознак, щоб краще зрозуміти, що відбувається з нашими культурами та як їх покращити”, — вказав доктор Хіменес.

“Ми живемо в епоху, коли машинне навчання та великі дані є дуже корисними інструментами, але нам потрібно надавати їм інформацію — цей робот надає нам засоби для надання цим дуже потужним моделям необхідної інформації”.

Дослідження було опубліковано в журналі «Рослини та ґрунт».

Співпраця та подяки

Дослідницька програма під назвою «Ознаки структури та функції кореня: подолання вузького місця фенотипування коренів у зернових культурах» є інвестицією Корпорації досліджень та розробок зернових культур, яку очолює Університет Квінсленда, у співпраці з Департаментом досліджень та розробок первинної промисловості Західної Австралії, Сільським господарством Вікторії, Інститутом IPK Leibniz, постачальниками цифрових сільськогосподарських послуг Airborn Insight та Data Farming, а також насіннєвими компаніями AGT, Pioneer Seeds, Long Reach Plant Success та Pacific Seeds. Квінслендський альянс за сільськогосподарські та продовольчі інновації – це дослідницький інститут при Університеті Квінсленда, створений та підтриманий Департаментом первинної промисловості.