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

生鮮市場向けのサクランボは儲かるビジネスです。だからこそ生産者は、毎シーズン約2万5千ドルのヘリコプターレンタル費用を賄うことができるのです。彼らは割れや裂けを防ぐためにあらゆる努力をしますが、興味深いことに、コート博士によると、生産者の意思決定は完全に頼っているそうです。「雨が降ると農家は不安になり、ヘリコプターを操縦する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

Khot 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、Zhou 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

Khot博士によれば、サクランボの割れ問題の解決による経済的影響は非常に大きい。ある元生産者は、4作に1作の割合で損失が出ていると指摘し、このことを強調した。しかし、それ以外のメリットもある。この研究が意味するところは、病気や害虫の管理など、他の生産者の問題を解決することにつながるかもしれない。「WSUにはすでに優れたAgWeatherNetプログラムがあり、さまざまな場所で木の外の天候をモニターしているが、キャノピーの中はモニターしていない。もしキャノピーに設置された葉濡れセンサーのようなスマートなセンシング機器が24時間周期で葉濡れレベルをモニターしていれば、葉濡れレベルを基にしたモデルを開発し、果樹園の様々な場所における害虫の数と関連付けることができるだろう。これは、すべての生産者が恩恵を受けることができるものです」。

PHYTOS 31葉濡れセンサーを見る

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