Le changement climatique pose de sérieux défis aux éleveurs. Un robot de terrain intelligent et une technologie à rayons X les aident à sélectionner des échantillons de plantes résistantes à la chaleur pour la sélection. Les capteurs de la machine de haute technologie ont été développés par le Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology, une division de l'IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Portail Phys.org.
L'été devient plus chaud. Rien que cet été, l'Allemagne a connu une chaleur extrême avec des températures allant jusqu'à 40°C. La sécheresse a également affecté les plantes.
Avec un approvisionnement en eau suffisant, les plantes peuvent être refroidies par évaporation. Cependant, ils ne peuvent pas le faire lorsqu'ils sont stressés par la sécheresse. C'est pourquoi les sélectionneurs espèrent développer des plantes tolérantes à la chaleur et à la sécheresse qui peuvent survivre avec moins d'eau tout en produisant de bonnes récoltes tout en nécessitant le moins d'engrais et de pesticides possible.
Les sélectionneurs reçoivent le soutien des chercheurs de Fraunhofer EZRT, où des recherches sont menées depuis de nombreuses années sur les technologies de détermination des phénotypes végétaux. Cela fait référence à leur apparence, qui comprend de nombreux facteurs tels que la taille des feuilles, la position des feuilles, l'épaisseur des racines et le rendement. « Depuis des milliers d'années, les gens choisissent des cultures en fonction de caractéristiques externes », explique le Dr Stefan Gert, chef du département AMS au Centre Fraunhofer pour le développement de la technologie des rayons X. "Nous développons des technologies pour mesurer objectivement ces caractéristiques phénotypiques et optimiser l'élevage sur la base de ces données."
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Gert a développé DeBiFix, un robot de terrain pour l'agriculture. Il est capable de prendre en continu des radiographies de plantes. En même temps, il génère des images 3D à l'aide d'un système optique. Il s'agit d'une information importante pour le sélectionneur - cela lui permet, en fait, de regarder à l'intérieur des épis de blé ou sous le buisson de pomme de terre et de déterminer si la variété qu'il cultive produit une bonne récolte.
L'objectif le plus important du projet interrégional d'agriculture intelligente Fraunhofer est de soutenir les éleveurs. Dans ce cadre, le Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center ouvre à Triesdorf, en Bavière. À ce stade, le Dr Gert et ses collègues ont l'intention de développer l'expérience et de l'appliquer dans la vie réelle.
Dans la salle de laboratoire pour le phénotypage des plantes dans des conditions climatiques contrôlées au Fraunhofer EZRT à Fürth, le Dr Gert montre comment les sélectionneurs travailleront à l'avenir. Sur un tapis roulant étroit devant l'appareil à rayons X, des pots contenant diverses plantes cultivées sont disposés en rangées soignées. La porte de l'appareil à rayons X s'ouvre et un pot s'y glisse. Dès que la porte se referme, le pot subit un scanner.
« Il y a plus de dix ans, nous avons commencé à radiographier les plants de pommes de terre pour obtenir des informations sur la croissance des tubercules », rapporte le Dr Gert. "Sur la base des rayons X 3D, nous pouvons déterminer le poids des tubercules sans les déterrer." Ce processus est utilisé pour des tâches telles que la sélection de variétés particulièrement résistantes à la chaleur. A cet effet, les plantes sont placées en laboratoire dans des conditions de stress thermique. L'analyse révèle ensuite quelles plantes sont les plus efficaces pour faire face au stress, produisant des tubercules solides malgré la chaleur.
Alors que les premiers tomodensitogrammes ne pouvaient montrer que des racines et des tubercules épais, les nouveaux systèmes peuvent également capturer la fine structure souterraine des racines de blé. "Notre nouvelle machine à rayons X est le système le plus avancé et le plus puissant pour scanner des parties de plantes souterraines", explique le Dr Gert.
Les chercheurs de Fraunhofer EZRT font également de l'imagerie numérique 3D de parties de plantes qui sont au-dessus du sol, comme les feuilles et les épis de blé. Ces données peuvent être utilisées non seulement pour déterminer la surface foliaire - les images 3D fournissent également des informations sur la tolérance à la chaleur de la plante. La plante lève-t-elle ses feuilles pour se protéger du soleil ? Les feuilles s'enroulent-elles à cause du stress ?
Les performances des systèmes de reconnaissance optique des plantes Fraunhofer EZRT ont été clairement démontrées dans le champ d'essai de la société de semences Strube D&S GmbH. Dans ce cas, le deuxième prototype BlueBob a été utilisé, un robot de terrain qui se déplace de manière autonome et élimine automatiquement les mauvaises herbes dans les champs de betteraves sucrières. Se déplaçant entre les rangées, il enregistre des images de toutes les plantes vivantes à l'aide de caméras multispectrales.
"À travers intelligence artificielle le phénotype de chaque plante individuelle est analysé et classé comme adventice ou betterave », explique Christian Hügel, responsable du Centre technique de recherche sur les semences à Strub.
L'un des principaux axes de travail du nouveau centre de Triesdorf sera le traitement des données obtenues lors du phénotypage. "Notre objectif principal est d'utiliser notre technologie pour soutenir les petites et moyennes sélectionneurs de plantes», souligne le Dr Gert.