As mudanças climáticas representam sérios desafios para os criadores. Um robô de campo inteligente e tecnologia de raios X os ajudam a selecionar amostras de plantas resistentes ao calor para seleção. Os sensores da máquina de alta tecnologia foram desenvolvidos pelo Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology, uma divisão do IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Portal Phys.org.
O verão está ficando mais quente. Somente neste verão, a Alemanha experimentou um calor extremo, com temperaturas chegando a 40°C. A seca também afetou as plantas.
Com um suprimento suficiente de água, as plantas podem ser resfriadas por evaporação. No entanto, eles não podem fazer isso quando estão estressados pela seca. É por isso que os criadores esperam desenvolver plantas tolerantes ao calor e à seca que possam sobreviver com menos água e ainda produzir boas colheitas, exigindo a menor quantidade possível de fertilizantes e pesticidas.
Os criadores recebem apoio de pesquisadores do Fraunhofer EZRT, onde há muitos anos pesquisas são realizadas em tecnologias para determinar fenótipos de plantas. Isso se refere à sua aparência, que inclui muitos fatores, como tamanho da folha, posição da folha, espessura da raiz e rendimento. “As pessoas escolhem as culturas com base nas características externas há milhares de anos”, explica o Dr. Stefan Gert, chefe do departamento de AMS do Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology. “Estamos desenvolvendo tecnologias para medir objetivamente essas características fenotípicas e otimizar a reprodução com base nesses dados”.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Gert desenvolveu o DeBiFix, um robô de campo para agricultura. É capaz de tirar continuamente raios-x de plantas. Ao mesmo tempo, gera imagens 3D usando um sistema óptico. Esta é uma informação importante para o criador - permite-lhe, de facto, olhar dentro das espigas de trigo ou debaixo do arbusto da batata e determinar se a variedade que está a cultivar está a produzir uma boa colheita.
O objetivo mais importante do projeto inter-regional de agricultura inteligente Fraunhofer é apoiar os criadores. Dentro de sua estrutura, o Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center é inaugurado em Triesdorf, Baviera. Neste ponto, Dr. Gert e seus colegas pretendem desenvolver a experiência e aplicá-la na vida real.
Na sala de laboratório para fenotipagem de plantas sob condições climáticas controladas no Fraunhofer EZRT em Fürth, o Dr. Gert demonstra como os melhoristas trabalharão no futuro. Em uma esteira transportadora estreita na frente da unidade de raios X, vasos com várias plantas cultivadas são dispostos em fileiras organizadas. A porta da máquina de raios X se abre e um pote desliza para dentro. Assim que a porta se fecha, o pote passa por uma tomografia computadorizada.
“Há mais de uma década, começamos a radiografar plantas de batata para obter informações sobre o crescimento dos tubérculos”, relata o Dr. Gert. “Com base nas radiografias 3D, podemos determinar o peso dos tubérculos sem desenterrá-los.” Este processo é usado para tarefas como a seleção de variedades particularmente tolerantes ao calor. Para isso, as plantas são colocadas em laboratório sob condições de estresse térmico. A varredura então revela quais plantas são mais eficazes em lidar com o estresse, produzindo tubérculos fortes apesar do calor.
Enquanto as primeiras tomografias só podiam mostrar através de raízes e tubérculos grossos, os sistemas mais novos também podem capturar a fina estrutura subterrânea das raízes do trigo. “Nossa nova máquina de raios X é o sistema mais avançado e poderoso para escanear peças de plantas subterrâneas”, diz Dr. Gert.
Pesquisadores do Fraunhofer EZRT também estão fazendo imagens digitais em 3D de partes de plantas que estão acima do solo, como folhas e espigas de trigo. Esses dados podem ser usados não apenas para determinar a área foliar - as imagens 3D também fornecem informações sobre a tolerância ao calor da planta. A planta levanta suas folhas para se proteger do sol? As folhas enrolam devido ao estresse?
O desempenho dos sistemas de reconhecimento óptico de plantas Fraunhofer EZRT foi claramente demonstrado no campo de teste da empresa de sementes Strube D&S GmbH. Neste caso, foi utilizado o segundo protótipo BlueBob, um robô de campo que se move de forma independente e remove automaticamente as ervas daninhas nos campos de beterraba sacarina. Movendo-se entre as fileiras, ele grava imagens de todas as plantas vivas usando câmeras multiespectrais.
"Através inteligência artificial o fenótipo de cada planta individual é analisado e classificado como uma planta daninha ou uma planta de beterraba”, explica Christian Hügel, chefe do Centro Técnico para Pesquisa de Sementes em Strub.
Uma das principais áreas de trabalho do novo centro em Triesdorf será o processamento de dados obtidos durante a fenotipagem. “Nosso principal objetivo é usar nossa tecnologia para apoiar pequenas e médias empresas criadores de plantas“, enfatiza o Dr. Gert.