Дроны — следующий шаг в селекции растений
Селекционеры выращивают тысячи потенциальных сортов одновременно, а оценку ключевых признаков до сих пор проводили вручную. В новом исследовании беспилотные летательные аппараты (дроны) успешно использовались для дистанционной оценки и прогнозирования сроков созревания сои при испытаниях потенциальных сортов. Применение дронов для этой цели может существенно сократить трудозатраты на оценку новых культур.
«Фермер может иметь поле в 100 акров, засеянное одним сортом сои, тогда как селекционеры могут иметь 10 000 потенциальных сортов, посаженных на одном 10-акровом поле. Фермер может довольно быстро определить, готов ли единственный сорт на поле к уборке. Однако селекционерам приходится несколько раз за осень обходить опытные поля, чтобы определить дату созревания каждого потенциального сорта», — объясняет селекционер сои из Университета Иллинойса Брайан Диерс.
Для упрощения задачи междисциплинарная команда, включающая селекционеров, специалистов по информатике, инженерии и геоинформационным системам, обратилась к беспилотным летательным аппаратам (дронам).
Одной из целей было предсказать сроки созревания стручков с помощью изображений с камеры, установленной на дрон, и сложных методов анализа данных и изображений. «Мы использовали мультиспектральные изображения. Мы настроили уравнение в программе для улавливания изменений частоты света, отраженного от растения. Именно по этому изменению цвета мы отличаем зрелое растение от незрелого», — поясняет магистрант Натан Шмитц.
Исследователи разработали алгоритм для сравнения изображений с дрона с данными о зрелости стручков, полученными традиционным способом — при обходе полей. «Наши прогнозы зрелости с помощью дрона были очень близки к тем, что мы фиксировали при обходе полей», — отмечает Диерс.
Прогнозы, сделанные моделью, достигли точности в 93%, но Диерс отмечает, что результаты могли быть лучше, если бы не некоторые присущие ограничения полётов дронов. Например, их можно было запускать и получать качественные изображения только в солнечные дни с небольшим ветром.
Это одно из первых исследований по использованию дронов для оптимизации селекционной практики. Диерс отмечает, что применение может быть особенно полезным для крупных селекционных компаний, которые ежегодно тестируют сотни тысяч потенциальных сортов. Если селекционеры смогут экономить время и усилия с помощью этой технологии, новые сорта потенциально могут быть разработаны и предложены фермерам быстрее.
Статья «Development of methods to improve soybean yield estimation and predict plant maturity with an unmanned aerial vehicle based platform» опубликована в журнале Remote Sensing of Environment. Соавторами, помимо Диерса и Шмитца, являются Нейл Ю, Люцзюнь Ли, Лей Тиан и Джонатан Гринберг из Университета Иллинойса.