植物が水分不足になると、葉が熱くなります。新しい技術により、衛星データを使用して干ばつストレスの初期の兆候を示すことができるようになった、とフラウンホーファー研究者は報告しています。このプロセスは、農業における灌漑を最適化するために使用することを目的としています。このようにして、収量が増加し、資源が節約できると科学者たちは述べています。このプロセスを使用するためのセンサーシステムは、2022年初頭に国際宇宙ステーションISSに設置される予定です。
人類はジレンマに直面しています。世界的な食料需要が増加している一方で、気候変動やその他の環境問題の影響により、一部の地域では収量が減少しています。この傾向に対抗して耕作可能な土地をさらに拡大すると、再び環境に悪影響を与えることはよく知られています。したがって、モットーの 1 つは、「既存の農地の収量は可能な限り緩やかに改善されるべきである」ということです。これに対するアプローチの 1 つは、水の供給を最適化することです。植物が水不足に陥ると、収穫物に投入するエネルギーが減り、収量が大幅に低下するためです。しかし、単に過剰に灌漑するだけでは、多くの場所で貴重な資源である水を無駄にするため、良い解決策とは言えません。したがって、作物の水分要求量をできるだけ正確に知ることが非常に重要です。
しかし、広大な耕作地における供給状況を効果的に記録することはこれまで困難でした。衛星データは 1970 年代以来、広範囲の植物個体群を研究するために使用されてきましたが、これはまだ水不足の早期発見には適していません。植物に十分な水が与えられていない場合、緑色の色素クロロフィルの分解を検出するプロセスが使用されます。 「しかし、もう手遅れです」とフライブルクのフラウンホーファー高速ダイナミクス研究所（EMI）のマックス・グルデ氏は言う。 「私たちが必要としているのは、植物に水が十分に供給されているかどうかを数時間以内に明らかにできる技術です。現在、彼と彼の同僚はそのようなプロセスを開発しました。」
葉の温度は水の必要量を示します
この基礎となるのは、農地を監視する衛星用のさらに開発された熱画像カメラです。得られたデータは特別なアルゴリズムを使用して評価され、植物の葉の表面の温度が決定されます。研究者らが説明するように、これらの値から水の供給に関する結論を導き出すことができます。水が不足すると、植物が葉から放出する水の量が制限されるため、蒸発冷却が減少し、温度が上昇します。 「気温は 2 時間以内に 2 ～ 3 度変化する可能性があります」とマックス・グルデ氏は言います。
研究者らは、彼らの計算方法を使用して、大気、地表、または衛星自体から放出される有害な熱をデータから除去することに成功しました。 「現在、私たちのプロセスは 10 分の 1 度の精度で測定し、温度差を非常に細かく解決しています」と Gulde 氏は言います。欧州宇宙機関 (ESA) によるシステムのテストにより、最終的にプロセスの有効性が確認されました。「ESA は、これが真の画期的な進歩であると私たちに言いました。私たち以前には、これほどコンパクトな方法で温度測定の問題を解決できた人は誰もいませんでした」とグルデ氏は言います。
農業の可能性
明らかに、この情報は実用的にも非常に簡単に使用できるとフラウンホーファー協会は報告しています。データは衛星から地上局にダウンロードされ、データセンターで処理されて、ユーザーのために準備されます。その後、農業ユーザーはアプリの形でそれらを利用できるようになります。この概念の主な利点は、植物への給水に関する情報が非常に迅速に入手できることです。農家はこれを使用して、実質的にリアルタイムで灌漑を調整し、必要な田畑や植物に特に水をやることができます。ニーズに基づいた正確な灌漑は、貴重な水資源の浪費を防ぐことにも役立ちます。
フラウンホーファー協会の報告によると、この新技術は2022年の初めに国際宇宙ステーションに搭載された宇宙空間で運用される予定だという。テクノロジーのさらなる開発とマーケティングのために、Gulde と EMI の同僚の Marius Bierdel はスピンオフ会社 ConstellR を設立しました。 「研究所で開発された技術が世界中の畑や田畑の灌漑の最適化に役立つことを非常に嬉しく思います。これらは人々の食料安全保障を改善するため、特に気候変動の時代においては大きな進歩を意味します」とフラウンホーファー短期ダイナミクス研究所システムソリューション部門のフランク・シェーファー氏は述べています。
出典:フラウンホーファー協会
