摘要：随着对气候变化和人口过剩的日益关注，我们迫切需要提高农业生产率。东北大学的研究人员发明了一种安装在叶子上的传感器，目的是创造一种简单的方法来辨别植物是茁壮成长还是死亡。这项小而强大的技术可以帮助提高作物产量和资源管理，以满足不断增长的需求。

随着对气候变化和人口过剩的日益关注，我们迫切需要提高农业生产率。东北大学的研究人员发明了一种安装在叶子上的传感器，目的是创造一种简单的方法来辨别植物是茁壮成长还是死亡。这项小而强大的技术可以帮助提高作物产量和资源管理，以满足不断增长的需求。

热浪、暴雨和干旱等极端天气事件会给植物带来压力，从而降低作物产量并威胁到我们的农场、森林和生物多样性的长期健康。精确监测植物如何应对这些变化的需求尚未得到满足。虽然无人机和飞机改善了从上方对植物的监测，但它们只能捕捉更多宏观的表层信息。

它们还需要调整，以便能够随着时间的推移准确跟踪植物。其他可以捕捉单个工厂水平的变化的小型传感器是不方便的，因为它们通常需要现场人员来安装和手动检查每个传感器。

香织·科祖玛解释说:“传统方法可能对某些目的很有效，但它们很难操作，而且相当昂贵。为了持续监控微小的变化，我们需要一种新的解决方案。”

为了解决这些问题，一组研究人员开发了一种新型传感器，直接附着在植物叶子的下面。这个小设备使用光谱传感器和光源来测量树叶的颜色，而不会阻挡阳光，它可以跟踪同一点随时间的变化。该传感器由电池供电，具有Wi-Fi数据传输和防水功能，可以在户外工作一个多月，允许扩展数据收集。

这项研究是出版在《传感和生物传感研究.》。

对秋叶期白桦树叶进行了为期两周的观察。(上图)八个波长的时间进程变化。(中)阳光强度的变化。(下图)叶子颜色的实际变化。随着绿色转变为黄色和棕色，可以观察到反射率的变化。鸣谢:科祖玛和宫本Kohzuma and Miyamoto

宫本Ko-ichiro Miyamoto说:“智能农业可以节省大量时间，农民没有时间人工检查每一株植物。这种传感器能够实时提供微调读数。然后，它们可以对植物经受高水平压力的区域做出相应的反应。”

与商业光谱仪相比，该传感器在来自30种不同植物的约90片叶子上表现良好。它准确地区分了八个可检测波长中的七个波长的颜色，其在620纳米的读数与商业叶绿素仪非常相似。

对胁迫敏感的拟南芥突变体的进一步测试显示，传感器读数在550 nm处的变化与植物的胁迫反应相匹配，这与常用的光化学反射指数(PRI)一致。

在一项测试真实生活条件下性能的户外试验中，他们将传感器附着在白桦树叶上，以跟踪秋天、落叶和两个多星期老化期间树叶颜色的变化。他们能够观察到叶绿素(植物压力的指标)的减少，以及植物的反应如何随阳光强度波动。

“这种价格实惠的传感器是一种很有前途的工具，可以通过叶子颜色和光反射数据来准确监控植物的健康和压力。Kohzuma说:“它的低成本使得在不同地点放置多个传感器成为可能，从而创建了一个在许多地点同时监测的网络。”。

这种智能诊断技术允许在最需要的地方提供支持。这种传感器可以广泛应用于智能农业、森林健康研究以及详细的植物健康跟踪非常重要的其他领域。

更多信息:香织·科祖玛Kaori Kohzuma等人，通过无线植物传感器的开发和应用基于叶子颜色变化的植物生理反应分析，传感和生物传感研究 (2024). DOI:10.1016/jssr 2024.100688

引用: Smart agriculture technology attaches directly to underside of leaves for monitoring plants (2024, November 26) retrieved 19 December 2024 from https://phys.org/news/2024-11-smart-agriculture-technology-underside.html

来源：农民阳阳