잎 습도 센서 데이터로 체리 생산량 향상

Leaf wetness sensor data improve cherry production

2013년 7월, 워싱턴 주립대학교의 생물 시스템 공학 교수인 라브 콧(Lav Khot)과 그의 팀은 현장에서 체리를 수확하는 방법을 살펴보고 있었습니다, 과 그의 팀은 현장에서 체리의 수확, 무게 측정, 운송 과정을 살펴보고 있었는데, 갑자기 헬리콥터가 근처 과수원 블록 주위를 선회하기 시작했습니다.

콧 박사가 재배자에게 물어보니 "어젯밤에 비가 와서 나무 캐노피를 말리려고 합니다."라고 답했습니다. 재배자는 체리는 과일에 수분이 너무 오래 남아 있으면 갈라지기 쉽기 때문에 과일 손실을 막기 위해 과수원 상공을 비행하는 헬리콥터를 고용하여 과일과 잎에서 수분을 제거한다고 Khot 박사에게 말했습니다.

데이터 기반 의사 결정

신선한 시장 체리는 수익성이 좋은 사업입니다. 그래서 재배자들은 매 시즌 헬리콥터를 임대하는 데 드는 약 2만 5,000달러의 비용을 감당할 수 있습니다. 그들은 갈라지거나 쪼개지는 것을 막기 위해 최선을 다하지만, 흥미롭게도 재배자의 결정은 전적으로 감정에 의해 영향을 받는다고 Khot 박사는 말합니다. "비가 오면 농부들은 불안해져서 헬리콥터를 조종할 조종사를 고용할 것입니다."

Khot 박사는 체리 재배자들이 실제 데이터를 기반으로 의사 결정을 내릴 수 있도록 도울 수 없을까 고민했습니다. 그와 그의 박사후 연구원인 Jianfeng Zhou 박사는 PHYTOS 31개의 잎 습도 센서를 사용하여 비가 온 후 나무 캐노피에 물이 있는지, 얼마나 오래 있는지 파악하고 있습니다. Khot 박사는 이러한 센서의 데이터가 재배자가 헬리콥터 비행을 결정하는 데 도움이 되기를 희망합니다.

체리는 왜 갈라지나요?

모든 품종의 체리가 갈라지는 것은 아니지만 당도가 높은 품종은 숙성 중에 껍질이 얇기 때문에 갈라집니다. 과일 갈라짐 또는 갈라짐과 관련된 두 가지 가설이 있습니다:

관개: 과일이 성숙할 때(수확 몇 주 전) 토양의 수분 가용성이 높으면 나무가 더 많은 물을 흡수하여 과일이 갈라지게 됩니다.
빗물: 체리 줄기 그릇에 빗물이 모이거나 바닥에 떨어지면 삼투 전위 구배를 따라 천천히 과일에 흡수됩니다. 과일은 껍질 내부의 압력 증가로 인해 갈라지기 시작합니다.
https://metergroup

헬리콥터 건조의 효과 연구

캐노피를 건조하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 캐노피를 가로지르는 횡풍을 생성하는 분무기를 사용하는 것이고, 다른 하나는 헬리콥터 날개에서 나오는 다운워시를 사용하는 것입니다. 콧 박사와 그의 연구 조교는 바람이 얼마나 많이 생성되고 실제로 물이 얼마나 많이 분산되는지 확인하기 위해 횡풍 속도를 실험했습니다. "우리는 WSU 과수원에 나가서 주어진 시간 동안 물이 어떻게 제거되는지, 캐노피를 통해 얼마나 많은 바람이 들어오는지 확인하기 위해 두 가지 설정으로 분무기를 작동시켰습니다."라고 Khot 박사는 말했습니다. 그들은 나무에서 물을 제거하는 것과 잎의 습도 센서를 사용하여 측정하는 것 모두에서 좋은 성과를 거두었습니다. 하지만 체리가 다 익은 후에 측정을 시작했기 때문에 균열과 연관시킬 수는 없었습니다.

헬리콥터 사용의 한 가지 문제는 헬리콥터가 매우 위험하다는 것입니다. 사고는 드물지 않으며 안타깝게도 조종사가 사망하기도 했습니다. 연구팀은 또한 중형 무인 헬리콥터의 효율성을 평가하여 체리를 건조하기에 충분한 양의 낙수를 생산할 수 있는지 테스트하고 유인 헬리콥터와 비교할 것입니다. 코트 박사는 "헬리콥터는 크기가 커서 캐노피 가까이에서 비행하기 어렵지만 무인 드론은 캐노피 가까이에서 비행하며 안전하게 물을 제거하도록 프로그래밍할 수 있습니다."라고 말합니다. 이 연구를 지원하고 있는 디지털 하베스트와 야마하는 미국 연방항공청으로부터 무인 헬리콥터를 테스트할 수 있도록 면제를 받았습니다.

Plantation of cherry trees in springtime.

Rows of cherry trees in an orchard on a cloudy day

다양한 트리 아키텍처

콧 박사의 연구팀은 전통적인 벚나무 구조(일반적인 나무를 상상해보세요)로 첫 실험을 진행했지만, 올해는 "Y" 모양으로 훈련된 나무, 즉 완전히 수직으로 자란 나무를 대상으로 실험을 진행할 예정입니다. 연구자들은 수확과 관리의 용이성을 위해 이러한 새로운 구조를 개발했지만, 저우 박사는 캐노피 전체에 걸쳐 풍속이 이질적인 전통적인 나무 구조에 비해 캐노피의 변동성이 적어 해석 가능한 결과가 더 많을 것이라고 말합니다.

경제적 영향

콧 박사는 체리 갈라짐 문제를 해결하는 것이 경제에 미치는 영향은 매우 클 수 있으며, 현재 재배자들은 매년 큰 손실을 겪고 있다고 말합니다. 한 전직 재배자는 네 개 중 한 개꼴로 작물을 잃는다고 언급하며 이를 강조했습니다. 하지만 다른 이점도 있을 수 있습니다. 이 연구가 시사하는 바는 질병 및 해충 관리와 같은 다른 재배자의 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. "WSU에는 이미 여러 위치에서 나무 외부의 날씨를 모니터링하는 훌륭한 AgWeatherNet 프로그램이 있지만, 캐노피 내부는 모니터링하지 않습니다. 캐노피에 24시간 주기로 습도를 모니터링하는 잎 습도 센서와 같은 스마트 감지 장비를 설치하면 습도를 기반으로 몇 가지 모델을 개발하여 과수원 내 여러 위치의 해충 수와 연관시킬 수 있습니다. 이는 모든 재배자가 혜택을 누릴 수 있는 부분입니다."

PHYTOS 31 잎 습도 센서 알아보기

여러분이 좋아할 만한 사례 연구, 웨비나 및 기사

정기적으로 최신 콘텐츠를 받아보세요.

아이콘 각도 아이콘 바 icon-times