Напечатанные на листьях сенсоры подскажут фермерам, когда пора поливать

14.11.2017

Напечатанные на листьях сенсоры подскажут фермерам, когда пора поливать
Специалисты МТИ напечатали на листьях лилии электронные сенсоры, чтобы определить, как растения реагируют на свет и засуху, и узнали, что о нехватке воды растения сообщают заблаговременно, за два дня.

«Можно закопать датчик в землю или сделать снимки и карты со спутников, но так вы никогда не поймете, каков на самом деле водный потенциал растений», — говорит Майкл Страно, профессор МТИ и старший автор исследования.

Сенсоры, разработанные в МТИ, анализируют устьица растений, небольшие поры на поверхности листа, через которые испаряется влага. В результате испарения водное давление в листе падает, что позволяет втягивать новую порцию жидкости из почвы. Когда растение обращено к солнцу, его устьица раскрыты, а в темноте они закрываются, но динамика этого процесса была до сих пор мало изучена, поскольку не было подходящего способа прямого ее измерения в реальном времени.

«Люди знали, что устьица реагируют на свет, на концентрацию углекислого газа, на засуху, но теперь мы смогли наблюдать за этим процессом непрерывно, — говорит Володимир Коман, ведущий исследователь проекта. — Методы, существовавшие до сих пор, не позволяли получить такую информацию».

Для создания сенсоров ученые использовали чернила из углеродных нанотрубок, растворенные в додецилсульфате натрия, органическом веществе, которое не повреждает устьица. Чтобы нанести чернила на листья, они создали печатную форму с микрожидкостным каналом. Когда форма помещается на листе, чернила, протекающие по каналу, осаждаются на поверхность листа. Чернила наносятся прямо на поры листа (в данном случае подопытным выступала лилия, у которой крупные поры) и создают электронную цепь. Когда пора закрывается, цепь замыкается. Так ученые могут получать точную информацию о том, когда открывается и закрывается каждая отдельная пора.

Измеряя этот показатель в течение нескольких дней, при разных погодных условиях, исследователи обнаружили, что могут за два дня определить наступление нарушение водного режима у растения. Также они узнали, что устьицу нужно около семи минут, чтобы раскрыться под солнечными лучами, и 53 минуты, чтобы закрыться с наступлением темноты, но во время засухи эти показатели меняются — устьица открываются намного дольше, а закрываются быстрее, пишет The Engineer.

Похожие сенсоры, одновременно измеряющие толщину листа растения и его емкостное сопротивление, разработали ученые из Университета штата Пенсильвания. Они собрают данные и отсылают их на центральный процессор, который запускает поливальную установку.



Hightech.fm

пальмовое масло, современные технологии производства здоровой пищи