Kultivaj sciencistoj tra la jaroj lernis multon pri kiel plantoj kreskas super la tero, sed oni scias multe malpli pri radikoj kaj iliaj grundaj interagoj. Nun, projekto Cornell financita per du apartaj trijaraj subvencioj disvolvos vermosimilajn grundnaĝantajn robotojn por percepti kaj registri grundajn ecojn, akvon, la grundan mikrobion kaj kiel kreskas radikoj.
Stipendio de 2 milionoj da dolaroj de la Nacia Scienca Fonduso (NSF) gvidata de ĉefesploristo (PI) Taryn Bauerle, lektoro en la Hortikultura Sekcio de la Lernejo de Integra Planta Scienco (SIPS) en la Kolegio de Agrikulturo kaj Vivsciencoj, temigos la plantoj kaj grunda perspektivo.
Dume subvencio NSF-Nacia Robotika Iniciato de 750,000 XNUMX dolaroj al PI Robert Shepherd, asociita profesoro en la Lernejo de Mekanika kaj Aerspaca Inĝenierio Sibley en la Inĝenieria Altlernejo, disvolvos la grund-kontrolajn robotojn.
La projekto fokusiĝos al maizo, kun la fina celo inkluzivi faktorojn rilatajn al radika kresko por plibonigi reproduktajn klopodojn kaj grundan administradon, kiuj rekte influas manĝoproduktivecon kaj sekurecon.
"Ni planas disvolvi novajn ilojn, por ke ni povu enprofundiĝi en la subteran medion de plantoj kaj grundo en maniero, kiu permesas al ni brili lumon en nigra skatolo da interagoj inter plantoj kaj grundoj," diris Bauerle.
"Ĉi tio estas vere la sekva limo en plantbiologio", diris projektokunlaboranto Michael Gore, Profesoro de Liberty Hyde Bailey kaj profesoro pri molekula reproduktado kaj genetiko en la Sekcio de Plantbredado kaj Genetiko de SIPS. Per kvantigado de subteraj trajtoj, la esploristoj tiam povas identigi rilatojn kun superteraj trajtoj, diris Gore.
Por akiri tiujn mezurojn, la teamo disvolvos 1- ĝis 2-futajn vermecajn robotojn, kiuj imitas kiel kalibro boras en la teron, kombinita kun peristalta movado, kiu imitas kiel vermoj moviĝas tra grundo.
"La fronto malfiksas la malpuraĵon kaj la malantaŭo antaŭenpuŝas kaj premas tiun malpuraĵon en muron de tunelo," diris Paŝtisto. Ili planas ke unu roboto kolektu kontinuajn datumojn supren kaj laŭ tuta vico de maizo.
La teamo eksperimentos kun kelkaj sensiloj kaj strategioj. La kapablo de roboto trapuŝi grundon povas riveli tiajn ecojn kiel grunddenseco kaj kompakteco. Robotoj ankaŭ estos ekipitaj per malgrandaj temperaturoj kaj humidaj sentiloj.
Fibraj optikaj kabloj povus provizi multajn mezurojn, inkluzive de rekta bildigo de radikoj por mezuri kreskon kaj angulojn. La teamo planas uzi "AquaDust" disvolvitan en la laboratorio de projekto kun-PI Abraham Stroock, la Gordon L. Dibble '50-Profesoro en la Smith-Lernejo de Kemia kaj Biomolekula Inĝenierado en la Postgimnazio de Inĝenieristiko. AquaDust fluoreskas en malsamaj ondolongoj bazitaj sur la kvanto de akvo en la grundo.
Fibra optiko povus ankaŭ permesi mezuradojn de ekscito kaj emisiaj ondolongoj de grundaj mikroorganismoj kaj radikaj kemioj, inkluzive karbonajn komponaĵojn, eksuditajn de plantaj radikoj. "Ni devas povi determini proksimume kiajn kemiaĵojn kaj organismojn regas ĉe la radika surfaco kaj ĉirkaŭa grundo," diris Shepherd.
Kvante radikajn ecojn, grundajn propraĵojn, komponaĵojn, mikroorganismojn kaj akvon, la esploristoj tiam povas uzi prognozajn modelojn por kombini la subajn kaj superterajn trajtojn por antaŭdiri aferojn kiel grenan rendimenton kaj streĉan toleremon, diris Gore.
Alia celo de la projekto estos taksi kiel plantoj povus respondi al efikoj de klimata ŝanĝo, kiel ekzemple akvodisponeblo. Mezuradoj de radika kresko, enkalkulitaj per mediaj datumoj, povas doni informojn pri kiel radikoj kreskas surbaze de eksteraj kondiĉoj, kiel ekzemple sekecoj.
Ĉar grundo ne estas bona rimedo por sendrata transdono, la esploristoj provos prototipojn, kiuj registras datumojn en memoro, por esti retrovitaj poste. Ili eble ankaŭ povos eksperimenti kun akustika komunikado tra grundo kaj dratoj, kiuj kuras laŭ vico de maizaj plantoj. Fine de la projekto, la esploristoj esperas montri vivajn pruvojn de prototipoj en grenkampo.
Antaŭlaboro ebliĝis per semfinancado de a Iniciato Cornell por Cifereca Agrikulturo subvencio.
