Новый датчик для листьев растений отслеживает здоровье и стресс в реальном времени

Исследователи из Университета Тохоку создали компактный датчик, который крепится к нижней стороне листа растения. Его цель — непрерывно и точно отслеживать состояние растений, что может помочь повысить урожайность и эффективность использования ресурсов в условиях изменения климата и роста населения.

Проблема традиционных методов

  • Мониторинг с дронов или самолетов дает лишь макроинформацию о поверхности.
  • Существующие небольшие датчики требуют ручной установки и проверки персоналом.
  • Такие методы сложны в эксплуатации и дороги для постоянного отслеживания мелких изменений.

Решение: датчик для листьев

Новое устройство решает эти проблемы:

  • Крепление: прикрепляется непосредственно к нижней стороне листа.
  • Принцип работы: использует спектроскопический сенсор и источник света для измерения цвета листа, не блокируя солнечный свет.
  • Возможности: отслеживает изменения в одной и той же точке с течением времени.
  • Конструкция: работает от батареи, передает данные по Wi-Fi, имеет водонепроницаемое исполнение.
  • Автономность: может работать на открытом воздухе более месяца.

Результаты испытаний

  • Точность: датчик хорошо показал себя в сравнении с коммерческим спектрометром на примерно 90 листьях 30 видов растений. Он точно различал цвета по 7 из 8 обнаруживаемых длин волн.
  • Согласованность: показания на 620 нм были очень похожи на данные коммерческих измерителей хлорофилла.
  • Чувствительность к стрессу: в тестах с мутантом Arabidopsis thaliana изменения на 550 нм соответствовали стрессовым реакциям растения, что согласуется с общепринятым Photochemical Reflectance Index (PRI).
  • Полевые испытания: прикрепленный к листьям березы датчик успешно отслеживал изменение цвета листьев в течение двух недель осенью, фиксируя снижение хлорофилла (индикатор стресса) и колебания реакции растения в зависимости от интенсивности солнечного света.

Значение и перспективы

  • Доступность: низкая стоимость позволяет размещать множество датчиков в разных местах, создавая сеть для одновременного мониторинга.
  • Применение: технология может широко использоваться в умном сельском хозяйстве, исследованиях здоровья лесов и других областях, где важен детальный мониторинг состояния растений.
  • Преимущество: предоставляет точные данные в реальном времени, позволяя фермерам и исследователям оперативно реагировать на участки с высоким уровнем стресса у растений.

Исследование опубликовано в журнале Sensing and Bio-Sensing Research.