Gewaakswittenskippers hawwe yn 'e rin fan' e jierren in soad leard oer hoe't planten boppe de grûn groeie, mar folle minder is bekend oer woartels en har ynteraksjes mei de boaiem. No sil in Cornell-projekt finansierd troch twa aparte trijejierrige subsydzjes wjirmachtige, boaiemswimmende robots ûntwikkelje om boaiemeigenskippen, wetter, de boaiemmikrobioom te sinearjen en op te nimmen en hoe't woartels groeie.
In subsydzje fan $ 2 miljoen National Science Foundation (NSF) ûnder lieding fan haadûndersiker (PI) Taryn Bauerle, in universitêr heechlearaar yn 'e Túnbou Seksje fan' e School of Integrative Plant Science (SIPS) yn it College of Agriculture and Life Sciences, sil rjochtsje op 'e planten en boaiemperspektyf.
Underwilens sil in subsydzje fan $ 750,000 NSF National Robotics Initiative oan PI Robert Shepherd, heechlearaar yn 'e Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering yn it College of Engineering, de boaiemmonitoringsrobots ûntwikkelje.
It projekt sil rjochtsje op mais, mei it ultime doel faktoaren yn te nimmen yn ferbân mei woartelgroei om fokinspanningen en boaiembehear te ferbetterjen dy't direkt ynfloed hawwe op produktiviteit en feiligens fan iten.
"Wy planje nije ark te ûntwikkeljen, sadat wy yn 'e ûndergrûnse omjouwing fan planten en boaiem kinne tapasse op in manier wêrmei't wy ljocht skine kinne yn in swarte doaze fan ynteraksjes tusken planten en boaiem," sei Bauerle.
"Dit is echt de folgjende grins yn plantbiology," sei projekt co-PI Michael Goor, Liberty Hyde Bailey heechlearaar en heechlearaar molekulêre fokkerij en genetika yn 'e seksje Plantenferedeling en Genetika fan SIPS. Troch kwantifikaasje fan ûndergrûnse skaaimerken kinne de ûndersikers dan relaasjes mei boppegrûndere skaaimerken identifisearje, sei Gore.
Om dy mjittingen te krijen, sil it team 1- oant 2-foet wjirmachtige robots ûntwikkelje dy't emulearje hoe't in boarring yn 'e grûn boarret, yn kombinaasje mei in peristaltyske beweging dy't neimakket hoe't wjirms troch boaiem bewege.
"De foarkant makket it smoarch los en de efterkant triuwt foarút en drukt dat smoargens yn in muorre fan in tunnel," sei Shepherd. Se planje foar ien robot om trochgeande gegevens in heule rige mais op en del te sammeljen.
It team sil eksperimintearje mei in oantal sensoren en strategyen. It fermogen fan in robot om troch boaiem te drukken kin eigenskippen iepenbierje as boaiemdensiteit en kompaktheid. Robots sille ek wurde foarsjoen fan lytse temperatuer- en fochtigensensors.
Fiberoptyske kabels kinne in soad mjittingen leverje, ynklusyf direkte ôfbylding fan woartels om groei en hoeken te mjitten. It team is fan plan om "AquaDust" te brûken, ûntwikkele yn it lab fan projekt co-PI Abraham Stroek, de Gordon L. Dibble '50 heechlearaar yn 'e Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering yn it College of Engineering. AquaDust fluorescent yn ferskillende golflingten basearre op de hoemannichte wetter yn 'e boaiem.
Fiberoptika koe ek mjittingen tastean fan eksitaasje- en emysjegolflengten fan boaiemmikro-organismen en woartel-skiekunden, ynklusyf koalstofferbiningen dy't troch plantwoartels waarden útsluten. "Wy soene rûchwei kinne bepale hokker gemikaliën en organismen foarkomme by it woarteloerflak en omlizzende boaiem," sei Shepherd.
Troch kwantifisearjende rootfunksjes, boaiemeigenskippen, ferbiningen, mikro-organismen en wetter te kwantifisearjen, kinne de ûndersikers dan foarsizzende modellen brûke om de ûnder- en boppegrûnse skaaimerken te kombinearjen om dingen te foarsizzen lykas nôtopbringst en stresstolerânsje, sei Gore.
In oar doel fan it projekt sil wêze om te evaluearjen hoe't planten kinne reagearje op effekten fan klimaatferoaring, lykas beskikberens fan wetter. Metingen fan woartelgroei, rekkene mei miljeu-gegevens, kinne ynsjoch leverje yn hoe't woartels groeie op basis fan eksterne omstannichheden, lykas droechte.
Om't boaiem gjin goed medium is foar triedleaze oerdracht, sille de ûndersikers prototypes testen dy't gegevens yn it ûnthâld opnimme, om letter werom te heljen. Se kinne miskien ek eksperimintearje mei akoestyske kommunikaasje fia boaiem en triedden dy't lâns in rige maisplanten rinne. Oan 'e ein fan it projekt hoopje de ûndersikers live demonstraasjes fan prototypen yn in maisfjild te sjen.
Foarwurk waard mooglik makke troch siedfinansiering fan in Cornell Initiative foar digitale lânbou subsydzje.