Точне землеробство: переваги використання дронів в селекції рослин

KWS_drohne_pflanzenzuechtung_dr_christoph_bauer_leiter_technologieentwicklung_marius_burkhardt_drohne.jpg

Майбутнє селекції починається і в повітрі: задля прискорення селекції нових сортів, KWS робить ставку на використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Знімки, зроблені за їхньої допомоги, обробляються на комп’ютері, що дозволяє отримати точну уяву про ріст рослин. Підсумкові дані допомагають прискорити селекцію нового насіння, що без сумніву є великою перевагою для сільського господарства.

В повітрі відчувається вібрація, немов би наближається рій бджіл. Це звуки дрона Маріуса Буркхардта, який літає між дослідними ділянками компанії KWS в Айнбеку, Нижня Саксонія. На декілька секунд чотири гвинта ясно-помаранчевого літального апарату пригинають рослини потоком повітря.

Потім дрон злітає вверх і вже значно тихіше описує точно задану траєкторію над полем, на якому видніються ще слабкі, висотою всього лише декілька сантиметрів, рослини кукурудзи. Саме через них Маріус Буркхардт запустив свій квадрокоптер над Айнбеком цього ранку.

На нижній частині літального апарату закріплені декілька давачів, які зчитують інформацію про посіви, щоб визначити їх ріст. Повного заряду акумулятора вистачає на півгодини польоту залежно від поставлених задач, висоти, траєкторії та використання давачів. За цей час дрон встигає записати дані з площі 3–8 га. Мультиспектральна та тепловізорна камери в різних хвильових діапазонах вимірюють якість світла, яке відображається та поглинається рослинами. Окрім того, проводиться фотозйомка поля.

Дрони та аналіз зображень: засоби, які допомагають удосконалити селекцію

Фахівець KWS Маріус Буркхардт слідкує за тим, щоб зйомка постійно велась з висоти 25 метрів. Тільки в цьому випадку за допомогою програм в подальшому можна буде визначити точні GPS-координати та скласти 3D-модель кожної рослини.

Об’єднавши технічні інновації та накопичений досвід в області селекції, ми можемо в більш короткий термін створити нові гібриди, стійкі до хвороб. В кінцевому рахунку, з насінин мають виростати рослини, які дають урожай навість за складних агрономічних умов.

«Аграрії хочуть працювати з насінням, яке повністю відповідає їх індивідуальним вимогам», – каже доктор Крістоф Бауер, відповідальний за розвиток технологій фенотипування в KWS, який координує польоти дронів та проводить оцінку отриманих результатів. Нові цифрові інструменти, розроблені компанією KWS, допомагають серед сотні тисяч рослин знайти те, що найкращим чином підходить для подальшої селекційної роботи. «Завдяки їм наші фахівці можуть відібрати найкращі екземпляри, – каже Бауер, – з цієї ж причини дрони та аналіз зображень стають більш цінним ресурсом».

Точне землеробство: більше точності в сільському господарстві

Цей підхід відомий так давно, як і селекція так зване «фенотипування» допомагає дати відповіді на питання, чи підходять нові гібриди для вирощування в конкретних умовах, чи схильні вони до ураження шкідниками, і якщо так, то в якій саме частині.

«Протягом 160 років діяльності компанії KWS наші фахівці проводять оцінку посівів на полях, – каже Бауер, – цей етап необхідний для розробки нових гібридів». Кожного року селекціонери висівають насіння нових гібридів, щоб потім аналізувати розвиток посівів. Вони реєструють дані про розмір рослин, їхнє забарвлення, швидкість розвитку, кількість та форму листків, а також інші ознаки. Таким чином, після довгого, часто непростого шляху, селекціонери розробляють нові гібриди, які оптимально підходять аграріям.

Зйомка з повітря та аналіз зображень за допомогою спеціальних програм значно прискорюють даний процес. «Окрім того, вони надають і інші переваги для аграрного сектору», – пояснює Бауер. Поширення грибкових захворювань, схильні до посухи ділянки, недостатній вміст хлорофілу – нічого не сховається від цифрових давачів. А оскільки прилади вимірювання та програмне забезпечення можуть працювати без перерви, результати аналізу швидкості розвитку рослин, кількості та розміру їх листя стають доступними KWS раніше та носять значно точний характер, ніж без застосування технічних засобів.

«Людське око не таке точне, – прямо каже Бауер, – коли поле оглядають декілька людей та оцінюють розвиток листя, результати зазвичай дуже схожі, однак все ж дещо відрізняються».

Саме завдяки об’єктивній оцінці за допомогою техніки нам удається уникнути протирічь, при цьому швидкість виконання задачі також є перевагою. «Жодна людина не здатна оцінити настільки великі площі з подібною об’єктивністю».

  • «Жодна людина не здатна оцінити настільки великі площі з подібною об’єктивністю»

    Др. Крістофер Бауер, Керівник з розвитку технологій цифрового фенотипування KWS
    KWS_drohne_pflanzenzuechtung_dr_christoph_bauer_leiter_technologieentwicklung_buero_portrait.jpg

Єдине зображення з сотні знімків, зроблених дронами

Використання дронів та спеціальних програм не відміняє участі селекціонерів. Перш за все вони мають калібрувати засоби вимірювання. «Відрізнити рослину цукрового буряка від кукурудзи – нескладна задача для людини, – каже Бауер, – але щоб навчити цьому машини, необхідно провести значну роботу».

Наприклад, рано та ввечері сонце стоїть низько над горизонтом, забарвлюючи посіви в більш червоний колір. І навпаки, в обід, коли сонце у зеніті, спектр світла більш блакитний. Якщо вранці листя вкрите пилом, який після обіду змиває дощ, зовнішній вигляд рослин змінюється протягом одного дня. Теж саме спостерігається, наприклад, вранці та в середині дня, коли світлотінь залежить від розташування сонця. «Всі ці тонкощі необхідно приймати та вносити відповідні корективи, – каже Бауер, – тільки в цьому випадку ми можемо точно оцінювати стан рослин та виявляти пошкодження листя».

Люди незамінні також при оцінці даних та при їх подальшому використанні. Після повернення з поля Буркхардт завантажує знімки, зроблені дроном, в спеціальну аналітичну програму, яка об’єднує сотні фотографій в одне велике зображення. На віртуальному полі на екрані тягнуться тонкі зелені, червні та сині лінії. Потім команда фахівців приступає до обговорення, роблячи висновки про переважне забарвлення листя, площі, яку займають рослини та враховує отримані результати в селекції. Тут важливо чітко позначити всі успіхи та необхідні доробки.

Міждисциплінарні дослідження в області фенотипування, які проводяться в KWS

В міждисциплінарній робочій групі компанії KWS, яка займається зйомками з повітря за допомогою БПЛА, зайнято декілька фахівців з аналізу зображень. Ними керує фізик Крістоф Бауер. Його співробітники застосовують розроблені технології на дослідних станціях у всьому світі, що дало безліч позитивних результатів. «Ми поєднали наші сильні сторони завдяки участі фахівців з селекції, біології та інженерії, – каже Бауер, – саме тому нас вдалося досягти успіху в аналізі даних».

  • «В компанії KWS тісно співпрацюють представники багатьох галузей»

    Маріус Буркхард, фахівець KWS з БПЛА
    KWS_drohne_pflanzenzuechtung_marius_burkhardt_drohne_zusammenbau.jpg

Для селекціонерів робота в полі і досі залишається невід’ємною частиною професії: в їхні обов’язки входить перевірка умов вимірювання на місці та підготовка важливих для селекції заключень на підставі особистих спостережень. «Ми ніколи не зможемо повністю замінити людей, – каже Крістоф Бауер, – однак технології, які ми розробили, стануть в нагоді нашим колегам в прийнятті важливих селекційних рішень.

Великі інвестиції KWS в дослідження в галузі точного землеробства

Все більше аграріїв застосовують дрони над полями. Точне землеробство допомагає врятувати оленят та кротів від комбайнів, своєчасно розпізнати ознаки посухи, скласти карту нір кротів та позначити ці ділянки як непрохідні, спрогнозувати можливі втрати врожаю. Комплексна система, яка використовується в компанії KWS, складається з дронів, давачів, програмного забезпечення, процедур аналізу зображень та серверного обладнання, постійно оптимізується. В 2016/2017 фінансовому році бюджет на дослідження та інновації склав близько 190 мільйонів євро, що становить близько 17% от товарообігу компанії.

KWS_drohne_pflanzenzuechtung_infografik_drohne.jpg

Дізнайтеся більше

KWS_Roboter_TerraSentia_Kuenstliche_Intelligenz_KI_Feldroboter_Fahrt_Feld.jpg

Поле з майбутнім: застосування штучного інтелекту для покращення якості насіння

Штучний інтелект набуває все більшого значення в селекції рослин. Сьогодні на території США компанія KWS розробляє та тестує польового робота, вивчаючи його здатність самостійно та точно визначати характеристики рослин, для отримання вищих врожаїв та підвищення стійкості сільськогосподарських культур.

kws_italien_satellit_traktor_feld_rueckspiegel.jpg

Вища урожайність завдяки супутникам

Супутникові знімки дозволяють точно розпізнати ділянки та розрахувати норму висіву насіння на них. Ця інновація дозволяє аграріям збільшувати урожайність і вже застосовується в найбільшому молочному господарстві Італії.

KWS_Sugar_Beet_Record_Harvest_Christian_Floegel_Clamp.jpg

Рекордний врожай цукрових буряків, незважаючи на засушливий рік

Аграрій із пристрастю до своєї справи та торговий представник з найкращим насінням – успішний дует, який приніс рекордний урожай для господарства, яким володіє одинадцяте покоління власників, у посушливому 2018 році.