La Universitatea Cornell (SUA) au primit finanţare mai multe proiecte care urmăresc dezvoltarea unor roboți care seamănă cu râmele și care „înoată”, se deplasează, în sol pentru a detecta și înregistra proprietățile, umiditatea și microbiomul solului și modul în care cresc rădăcinile.

Monitorizarea rădăcinilor cu ajutorul roboţilor

Prin cuantificarea caracteristicilor subterane ale rădăcinilor şi ale solului, cercetătorii vor putea identifica apoi relațiile dintre acestea şi părţile aeriene ale plantelor. Proiectul se va concentra asupra porumbului şi are drept scop identificarea factorilor care influențează creșterea rădăcinilor, pentru a îmbunătăți eforturile de ameliorare și gestionare a structurii şi compoziţiei solului.

Roboți cilindrici care sapă în sol

Pentru a realiza aceste măsurători, echipele de cercetători vor dezvolta roboți asemănători unor viermi, cu o lungime de 30-60 cm, care imită modul în care un burghiu sapă în sol, combinat cu o mișcare peristaltică care imită modul în care viermii se deplasează prin sol. Vârful, partea din față a viermilor roboţi, sapă şi „slăbeşte” pământul, iar partea posterioară împinge înainte echipamentul prin tunelul astfel creat, de-a lungul rândului de porumb.

Ce informații culeg senzorii?

Cu ajutorul unei serii de senzori, capacitatea unui robot de a pătrunde şi de a „străpunge” solul poate dezvălui proprietăți precum densitatea și compactarea solului, precum şi temperatura şi umiditatea. De asemenea, cabluri de fibră optică ar putea furniza o serie de măsurători, inclusiv imagini directe ale rădăcinilor, pentru a le măsura dezvoltarea şi unghiurile de creștere.

Utilizarea tehnologiei „AquaDust” (fluorescentă cu diferite lungimi de undă) permite măsurarea cantităţii de apă din sol, microorganismele din sol şi „chimia” rădăcinilor, inclusiv a compușilor de carbon exsudați de rădăcinile plantelor. Se va putea astfel determina (aproximativ) ce substanțe chimice și organisme sunt predominante la suprafața rădăcinilor și în solul înconjurător.

”Proiectele noastre urmăresc dezvoltarea unor instrumente prin care să putem accesa mediul subteran, solul specific plantelor, într-un mod care să ne permită să studiem interacțiunile dintre plante și sol.” – TARYN BAUERLE, Profesor asociat în cadrul Secției de Horticultură de la College of Agriculture and Life Sciences, din cadrul Cornell University

Modele de predicţie a dezvoltării plantelor

Toate aceste studii vor permite elaborarea unor modele de predicție pentru a combina caracteristicile „subterane” cu cele aeriene ale plantelor, pentru a prezice aspecte precum producția și toleranța la stres.

Un alt obiectiv al proiectului este evaluarea modului în care plantele răspund la efectele schimbărilor climatice, cum ar fi disponibilitatea apei.

Deoarece solul nu este un mediu bun pentru transmisia fără fir, cercetătorii vor testa prototipuri care înregistrează datele. La finalul proiectului, vor prezenta demonstrații live ale prototipurilor într-un lan de porumb.