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葉濡れセンサーのデータがサクランボの生産を改善

Leaf wetness sensor data improve cherry production

2013年7月、ワシントン州立大学のラヴ・コット教授(生物システム工学)とそのチームが、現場でサクランボの収穫方法と輸送方法について視察していたところ、突然ヘリコプターが近くの果樹園の区画の周りを旋回し始めました。

コート博士が理由を尋ねると、栽培者は「昨夜雨が降ったので、樹冠を乾燥させようとしているんです」と答えました。栽培者はコート博士に、サクランボは水分が長く残ると実割れが起こりやすいので、ヘリコプターで上空から風を送って果実と葉から水分を除去していると話しました。

データ主導の意思決定

生食用サクランボの生産は収益性の高いビジネスです。だからこそ生産者は、シーズンごとに約2万5000ドルもの費用をかけてヘリコプターをチャーターすることができるのです。彼らは実のひび割れや裂果を防ぐためにあらゆる手を尽くしますが、興味深いことに、コット博士によれば、生産者の判断は完全に「感情」に左右されているといいます。「雨が降ると農家は不安になり、ヘリコプターを飛ばすためにパイロットを雇うのです。」

コート博士は、サクランボの栽培農家が実際のデータに基づいて意思決定を行えるよう支援できないかと考えました。彼と助手のジャンフェン・ゾウ博士は、PHYTOS 31葉水分センサーを用いて、降雨後に樹冠に水分が存在するかどうか、またその持続時間を調べています。コート博士は、これらのセンサーから得られるデータが、栽培農家がヘリコプターによる飛行の是非を判断する上で役立つことを期待しています。

サクランボはなぜ割れるのか?

すべての種類のサクランボが割れるわけではありませんが、糖度の高い品種は成熟期に皮が薄くなるため、割れやすくなります。果実の割れやひび割れについては、2つの仮説があります。

灌漑:果実の成熟期(収穫の数週間前)に土壌中の水分が多くなると、樹木はより多くの水分を吸収するようになり、果実が裂ける原因となります。
雨水:雨水は、サクランボの茎と実の間の窪みに溜まったり、底から垂れ下がったりして、浸透圧ポテンシャルの勾配に沿ってゆっくりと果実に吸収されます。すると果皮内の圧力が高まるため、果実は裂け始めます。

 

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ヘリコプターによる乾燥手法の有効性評価

樹冠の乾燥には2つの方法があります。1つは噴霧器を用いて樹冠を横切る横風を発生させる方法、もう1つはヘリコプターの羽根から吹き出す吹き下ろしの風を利用する方法です。コット博士と研究助手は、横風の速度を変化させ、どれだけの風が吹き付けられ、実際にどれだけの水が吹き飛ばされるかを調べました。コット博士は、「ワシントン州立大学の果樹園に行き、噴霧器を2つの設定で運転し、一定時間内にどれだけの水が除去され、どれだけの風が樹冠を通過したかを調べました」と述べています。彼らは樹木から水を除去し、葉の水分センサーで水分を測定することに成功しました。しかし、測定を開始したのはサクランボが成熟した後だったため、割れとの関連性は確認できませんでした。

ヘリコプターの使用における問題点の一つは、極めて危険なことです。事故は珍しくなく、残念ながらパイロットが亡くなった例もあります。研究チームはまた、中型無人ヘリコプターの有効性も評価し、サクランボを乾燥させるのに十分な下降気流を発生させることができるかどうかを試し、有人ヘリコプターと比較する予定です。コット博士は、「ヘリコプターは大きく、樹冠に接近して飛行させるのは難しいですが、無人ドローンをプログラムすることで樹冠に接近させ、安全に水を吹き飛ばすことができると思います」と述べています。この研究を支援しているデジタルハーベストとヤマハは、無人ヘリコプターの試験を行うためにFAAから認可を受けています。

Plantation of cherry trees in springtime.

Rows of cherry trees in an orchard on a cloudy day

異なる樹形

コット博士のチームは、これまで一般的な樹形(いわゆる通常のサクランボ樹)で実験を行ってきましたが、今年は 「Y」字型や完全な直立型に仕立てられた樹木で実験を行う予定です。これらの新しい樹形は収穫や管理を容易にするために研究者によって開発されたものですが、Zゾウ博士によると、従来の樹形では樹冠内の風速が場所によって大きく異なるのに対し、新しい樹形では樹冠のばらつきが小さくなるため、より解釈しやすい結果が得られるとのことです。

経済効果

コット博士は、サクランボの裂果問題の解決がもたらす経済的効果は極めて大きい可能性があると述べています。現在、生産者は毎年多大な損失を被っているからです。ある生産者は、4回の収穫のうち1回分を失うこともあったと語り、この問題の深刻さを強調しました。しかし、それ以外にもメリットがあるかもしれません。この研究の成果は、病害虫の管理といった生産者が抱える他の問題の解決にもつながる可能性があります。「WSU(ワシントン州立大学)にはすでに『AgWeatherNet』という優れたプログラムがあり、果樹園内の様々な地点で樹冠の外側の気象状況を監視していますが、樹冠の内部までは監視できていません。もし、樹冠内に設置した葉面湿潤センサーのようなスマートなセンシング機器で24時間体制で湿潤状態を監視できれば、そのデータに基づいてモデルを構築し、果樹園内の各地点における害虫の発生数と関連付けることが可能になるでしょう。これは、すべての生産者にとって有益なことなのです。」

PHYTOS 31葉濡れセンサーを見る

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