07/03/2023
Door Ad Spijkers
Het voertuig heeft een mast met daarop meerdere rijen camera's, die deel uitmaken van een data-acquisitiesysteem.
Onderzoekers van North Carolina State University en Iowa State University hebben een geautomatiseerde technologie gedemonstreerd die nauwkeurig de hoek van bladeren op maïsplanten in het veld kan meten. Deze technologie maakt het verzamelen van gegevens over bladhoeken efficiënter dan conventionele technieken, waardoor plantenveredelaars sneller over bruikbare data beschikken.
Hoekmeting
De hoek van de bladeren van een plant ten opzichte van de stengel is belangrijk omdat de bladhoek van invloed is op hoe efficiënt de plant is in het uitvoeren van fotosynthese. Bij maïs wil een teler bijvoorbeeld bladeren aan de bovenkant die relatief verticaal zijn, maar bladeren verderop aan de stengel die meer horizontaal zijn. Hierdoor kan de plant meer zonlicht oogsten. Onderzoekers die zich bezighouden met plantenveredeling bewaken dit soort plantarchitectuur, omdat het hun onderzoek ondersteunt.
Bij conventionele methoden voor het meten van bladhoeken worden bladeren met de hand gemeten met een hoekmeter, wat tijdrovend, arbeidsintensief en foutgevoelig is. De onderzoekers wilden een manier vinden om dit proces te automatiseren.
Hardware en software
De nieuwe technologie – genaamd AngleNet – heeft twee hoofdcomponenten: hardware en software. De hardware is in dit geval een robotachtig apparaat op wielen. Het wordt handmatig bestuurd en is smal genoeg om te navigeren tussen gewasrijen die 80 cm uit elkaar staan, de standaardbreedte die door boeren wordt gebruikt. Het apparaat heeft vier rijen camera's, die elk op een andere hoogte zijn ingesteld om een ander niveau van bladeren op de omliggende planten vast te leggen.
Elke laag bevat twee camera's, waardoor een stereoscopisch beeld van de bladeren kan worden vastgelegd en 3D-modellering van planten mogelijk is. De visuele data worden ingevoerd in een softwareprogramma dat vervolgens de bladhoek berekent voor de bladeren van elke plant op verschillende hoogtes.
Voor plantenveredelaars is het niet alleen belangrijk om te weten wat de bladhoek is, maar ook hoe ver die bladeren boven de grond zijn. Dit geeft hen de informatie die ze nodig hebben om de bladhoekverdeling voor elke rij planten te beoordelen. Dit kan hen op hun beurt helpen bij het identificeren van genetische lijnen met gewenste of ongewenste eigenschappen.
Onderzoek
Om de nauwkeurigheid van AngleNet te testen, vergeleken de onderzoekers de door de robot in een maïsveld uitgevoerde bladhoekmetingen met handmatige bladhoekmetingen met behulp van conventionele technieken. Ze ontdekten dat de door AngleNet gemeten hoeken binnen 5° van de met de hand gemeten hoeken lagen, wat ruim binnen de geaccepteerde foutmarge voor plantenveredeling ligt.
De onderzoekers werken samen met enkele gewaswetenschappers om deze technologie te gebruiken en verwachten dat meer onderzoekers geïnteresseerd zullen zijn in het toepassen van de technologie om hun werk te onderbouwen. Uiteindelijk is het doel om plantenveredelingsonderzoek te helpen versnellen dat de gewasopbrengst zal verbeteren.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Lirong Xiang, North Carolina State University