Bruk av droner og roboter som verktøy i planteforedlingen Morten Lillemo NJF årsmøte 16.05.2017 1
ton/hectare Avlingene har stagnert 6 Norwegian wheat yields 5 4 3 2 1 0 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Year 2
Hvordan produsere mer mat med begrensa ressurser? Bedre agronomi Bedre sorter planteforedling Precision agriculture Precision genetics 3
Tradisjonell planteforedling Year 1 Parent 1 x Parent 2 Crossing Year 2 F 1 Bulk seed Kan vi gjøre dette mer effektivt? Year 2 F 2 Space planting, pick heads Year 3 F 3 Head rows, select the best families Year 5 F 4 Small plots, select the best families Year 6 F 5 Small plots, select the best families Year 7 F 6 Small plots, pick heads within selected familes Year 8 F 7 Head rows, select the best lines Year 9 F 8 Unreplicated yield trial Year 10-11 F 9 -F 10 Replicated yield trials Year 12-14 F 11 -F 13 Official variety testing Year 15 Cultivar release 4
Seleksjonsmetoder Visuell bedømming Sensorer Genetiske markører 5
En strategisk allianse med fakultetet for realfag og teknologi Robotikk Bildeanalyser 6
Utprøving av fenotypingsmetoder i praksis sommeren 2016 Sammenligning av robot og drone til bildetaking i avlingsforsøk med hvete Bildeanalyser: Eivind Bleken Gunnar Lange Ingunn Burud Robotikk: Lars Grimstad Pål Johan From 7
Multispektrale bilder Healthy Plant Stressed Plant Soil Parrot Sequoia DJI Phantom 3 Thorvald I 8
Estimering av frisk biomasse Normalized Difference Vegetation Index (NDVI): NDVI NIR NIR Red Red Healthy Plant Stressed Plant Soil MERIS Terrestrial Chlorophyll Index (MTCI): MTCI NIR Rededge Redege Red 9
Avlingsforsøk i vårhvete 24 vårhvetesorter og foredlingslinjer fra 1972 til i dag To nitrogennivå 7.5 kg N/daa 15 kg N/daa Avling og kornkvalitet Multispektrale bilder Robot Drone 10
Forskningsspørsmål: Sammenligning av plattformer: Plantedekke/tidlig vigør Aksskytingsdato Biomasse (NDVI) Strålengde Gulmodningsdato Kan vi estimere avling ut fra disse målingene?? 11
NDVI kart 17/06 18/07 10/08 12
NDVI gjennom sesongen 1.00 Aksskyting 0.90 NDVI 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 Bjarne 75 kg N/ha Demonstrant 75 kg N/ha Reno 75 kg N/ha Bjarne 150 kg N/ha Demonstrant 150 kg N/ha Reno 150 kg N/ha Heading 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Days after sowing 13
Yield (t/ha) NDVI rett etter blomstring korrelerer med avling Yield vs NDVI at anthesis 9 8 75 kg N/ha 150 kg N/ha R² = 0.7268 7 6 5 4 3 2 Each dot represents one field plot 1 0 0.820 0.840 0.860 0.880 0.900 0.920 0.940 0.960 NDVI 14
Yield (t/ha) Yield (t/ha) Er det noen sortsforskjeller? Grain yield vs NDVI Grain yield vs MTCI 7.5 7.5 7.0 7.0 6.5 R² = 0.0296 6.5 R² = 0.085 6.0 6.0 5.5 5.5 5.0 0.915 0.920 0.925 0.930 0.935 NDVI 5.0 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 MTCI 15
Yield (t/ha) NDVI Days to maturity Sortene etter godkjenningsår Grain yield NDVI Days to maturity 7.5 7.0 y = 0.021x - 36.028 R² = 0.4879 0.940 0.935 109 108 y = 0.0712x - 37.516 R² = 0.2717 0.930 107 6.5 0.925 106 6.0 0.920 105 5.5 0.915 104 0.910 103 5.0 0.905 102 4.5 1970 1990 2010 Year of release 0.900 1970 1990 2010 Year of release 101 1970 1990 2010 Year of release 16
Nærbilder fra roboten 17
Nytt prosjekt: Virtual phenomics 4-årig KPN: 01.05.2017 30.04.2021 18
Ny versjon av Thorvald tilpasset feltforsøk Thorvald I brukt i 2016 Thorvald II Modulbasert Høy bakkeklarering Smalere hjul 19
Tradisjonell planteforedling Year 1 Parent 1 x Parent 2 Crossing Year 2 F 1 Bulk seed Genomseleksjon + Multispektrale bildeanalyser Kan vi gjøre dette mer effektivt? Year 2 F 2 Space planting, pick heads Year 3 F 3 Head rows, select the best families Year 5 F 4 Small plots, select the best families Year 6 F 5 Small plots, select the best families Year 7 F 6 Small plots, pick heads within selected familes Year 8 F 7 Head rows, select the best lines Year 9 F 8 Unreplicated yield trial Year 10-11 F 9 -F 10 Replicated yield trials Year 12-14 F 11 -F 13 Official variety testing Year 15 Cultivar release 20
http://www.clipartkid.com/ 21