В июле 2013 д-р Лав Хот (Lav Khot) из Вашингтонского государственного университета проводил полевые наблюдения о том, как выращивают, собирают, взвешивают и перевозят черешню. Внезапно над садом, в котором проходили наблюдения, появился и начал кружить вертолет. Когда д-р Хот спросил, зачем, владелец сада ответил, что прошлой ночью шел дождь и таким образом они пытаются высушить кроны деревьев. На ягодах могут появляться трещины, если влага остается на них слишком долго, поэтому приходится нанимать вертолет, который летает над садом, как гигантский фен, для того, чтобы высушить влагу с плодов и листьев.
Выращивание и продажа свежей черешни — довольно прибыльный бизнес, поэтому владельцы сада могут позволить себе тратить примерно $25000 в сезон на аренду вертолета — они готовы принимать любые меры, чтобы избежать повреждения ягод. Тем не менее, д-р Хот посчитал, что вызывать вертолет, как только прошел дождь — это, скорее, проявление эмоций, и решил выяснить, сможет ли он применить научный подход, чтобы помочь фермерам, выращивающим черешню, снизить потери ягод.
Для этого он вместе со своим коллегой Д-ом Жианфенг Жоу (Jianfeng Zhou) решил использовать датчик влажности листьев LWS (leaf wetness sensor), чтобы изучить как долго присутствует влага на листьях после прохождения дождя.
Одна из проблем при выращивании черешни — скопление влаги, что может приводить к появлению трещин и порче ягод
Трещины образовываются не на всех сортах черешни, а только на ягодах сортов с высоким содержанием сахара, т.к. кожица ягод остается тонкой во время созревания. И есть две гипотезы, почему это происходит.
Первая гипотеза связывает появление трещин с технологией полива в те несколько недель перед сбором урожая, когда ягоды созревают. Высокое содержание воды в почве в этот период приводит к повышенному потреблению воды деревьями, а значит и к повышенному содержанию влаги в ягодах, что и вызывает появление трещин. Для проверки этой гипотезы команда д-ра Хота использует датчики влажности почвы Decagon Devices. Также над этой гипотезой работает его коллега, д-р Мэтт Уайтинг (Dr. Matt Whiting), сотрудник центра высокоточных и автоматизированных сельскохозяйственных систем. Предмет его исследований — как снижение объема ирригации ниже оптимального уровня при приближении времени сбора урожая влияет на появление трещин на плодах.
Вторая гипотеза предполагает, что трещины вызваны скоплением у основания плодоножки дождевой воды, которая медленно впитывается ягодой в соответствии с градиентом осмотического потенциала, что приводит к росту давления внутри ягоды. Для проверки этого предположения на деревья устанавливаются датчики влажности листьев Decagon Devices.
Существует два способа удаления влаги с черешневых деревьев: использование специальных распылителей, которые создают движение воздуха в кронах и использование нисходящего потока воздуха от лопастей вертолета. Д-р Хот некоторое время экспериментировал с различными режимами работы распылителей, чтобы наблюдать за тем, насколько эффективно удаляется вода и как много воздуха проходит через крону дерева за определенный период времени, и этот метод показал высокую эффективность, по крайней мере, при использовании на черешневых деревьях с уже созревшими ягодами.
В то же время, использование вертолетов все-таки довольно опасно. Из-за того, что для эффективного высушивания вертолет должен держаться довольно близко к кронам деревьев, аварии, в том числе и с гибелью пилотов, случаются не так уж и редко. В этом году начались эксперименты с использованием среднеразмерных беспилотных вертолетов с целью выяснить, способны ли они создать достаточный нисходящий поток воздуха
Установленный на черешневом дереве датчик для измерения влажности листьев
Команда д-ра Хота также экспериментирует с различными компоновками черешневых деревьев: помимо традиционной, это Y-образная и вертикальная компоновка деревьев. Альтернативные компоновки облегчают уход за деревьями и сбор урожая, а также позволяют получить более однородную структуру крон деревьев, а значит, прогнозируемые и управляемые параметры влажности и воздухообмена внутри.
Y-образная компоновка вишневых деревьев
Д-р Хот считает, что решение проблемы с трещинами на ягодах даст существенный экономический эффект, т.к. сейчас потери могут составлять до четверти всего урожая, а также снизить негативный эффект от болезней и вредителей.
В дальнейшем, на базе собранных датчиками влажности почвы и листвы данных, ученые планируют разработать научные модели, описывающие влияние влажности внутри кроны на состояние растения, плодов, численности паразитов и т.п.