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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
据北京市农林科学院报道称，最近，根据美国宾夕法尼亚州立大学农业科学院的研究，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
番茄植株上的叶片传感器，资料图
3D打印机器人Plantoids工作动态图，资料图
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（water stress）”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Amin Afzal，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3D打印机器人内置传感器 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。
更有趣的是，Plantoids的形态并非是唯一的，它只提供DIY套件，包括轮子、机身结构、传感器等等，非常适合小朋友或是喜欢动手DIY的人群，在组装过程中可以充分发挥自己的创意并学习一些机器人知识。
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