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农作物叶片安装传感器可精确检测植物需水时间点

时间:2017-09-15来源:传感器专家网 点击: 百度搜索

【导读】据北京市农林科学院报道称,日前,美国宾夕法尼亚州立大学农业科学院的一项研究表明,测量叶片厚度和电容的植物传感器将具有广阔的应用前景,那就是用于告诉农民如何在恰当时机打开......
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据北京市农林科学院报道称,日前,美国宾夕法尼亚州立大学农业科学院的一项研究表明,测量叶片厚度和电容的植物传感器将具有广阔的应用前景,那就是用于告诉农民如何在恰当时机打开他们的灌溉系统,从而有效避免水资源浪费和植物干枯。

新型植物传感器可告诉农民何时灌溉农田作物。资料图

在干旱地区,持续监测植物的“水应力(waterstress)”尤其重要。在这方面,传统做法是测量土壤含水量,或者开发计算地表蒸发和植物蒸腾总量的蒸散量模型。但是,新技术可以更准确地检测植物需水的时间点,因而在提高水资源利用效率方面存在巨大潜力。

研究成果发表在《美国农业和生物工程师学会学报》上。牵头的研究人员是AminAfzal,他是一位植物科学领域在读博士生。他在叶片传感器中集成了同时测量叶片厚度和叶片电容的功能,而在此之前,还没有人做过这方面的研究。

研究是在番茄植株上进行的,共进行了11天,而番茄则生长在具有恒温和12小时开/关光周期功能的生长室里。生长用的培养基是泥炭灌封混合物,其水分含量可利用土壤—水分传感器测量。实验进行时,前3天土壤含水量保持在较高水平,此后8天时间里逐步脱水。

番茄植株上的叶片传感器,资料图

研究人员随机选择了6个直接暴露于光源的叶片,在上面安装了传感器,注意安装时要避开主要叶脉和边缘。他们每五分钟记录测量一次,发现每天叶片厚度变化较小,且当土壤水分含量从高到低变化时,没有出现明显的日间波动。然而,当土壤水分含量低于枯萎点以下时,叶片厚度变化更为明显。直到实验的最后两天,叶片厚度开始稳定,那时水分含量达到5%。

电容能显示叶子存储电荷的能力,它在黑暗期间大致恒定在最小值,但在光照期间迅速增大,这就意味着电容能反映光合作用的活性。此外,每日的电容变化在土壤水分低于枯萎点时减小,并且在含水量为11%时完全停止,这表明基于对光合作用的影响,可以观察到“水应力”对电容的作用。

本研究是宾夕法尼亚州立大学农业科学院系列研究中最新的一部分。通过它,Afzal希望能最终开发出一个系统,其中,叶片传感器将有关植物水分的精准信息发送到农田里的中央单元,然后实时地与灌溉系统进行通信,以便确定何时对作物进行灌溉。他构思了一个方案,可使传感器、中央单元和灌溉系统进行无线通信,而传感器则能用电池或太阳能无线供电。

3D打印机器人Plantoids工作动态图,资料图

延伸阅读这款内置传感器的机器人可载着植物寻找阳光

喜欢养点花花草草的朋友,最头疼的事情莫过于自己不在家时,怎么让植物多晒晒太阳,让它茁壮健康地成长。现在,有一种有趣且方便的新方法了,这就是Plantoids机器人。

Plantoids是一款3D打印机器人,内置了一系列智能传感器,包括了土壤湿度、空气温度、环境光和空气质量传感器,可载着植物,一般是多肉植物,在家里寻找最佳的阳光照射位置。Plantoids的传感器套件,能连接到家庭WiFi网络,通过App可随时随地监测植物状态;如果它监测到植物生长状态不佳,也会向用户发送提醒消息。

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(责任编辑:Labtoday)
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