Ekinlerin ne zaman sulanması gerekir? Yaprak sensörünün daha profesyonel yanıtları var!
Kılavuz
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Pennsylvania Eyalet Üniversitesi Tarım Bilimleri Fakültesi, bitkiler için su israfını ve su kıtlığını önlemek için çiftçilere sulama sistemini ne zaman etkinleştireceklerini söyleyebilen çok umut verici bir bitki sensörü geliştirdi.
Anahtar kelime
Tarım, Nesnelerin İnterneti, sensörler
arka fon
Su yaşamın kaynağıdır ve insan yaşamı susuz yapamaz. Bununla birlikte, nüfus artışı, endüstriyel ve tarımsal gelişme, iklim değişikliği ve çevresel bozulma ile su kıtlığı giderek daha ciddi hale geldi. Ancak su kaynaklarının tasarrufu ve verimli kullanımı açısından hangi yenilikçi teknolojiler ve durumlar ortaya çıkacak?
Yazar daha önce iki etkileyici yeniliği vurguladı. Birincisi: Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rice Üniversitesi tarafından geliştirilen güneş enerjili deniz suyu tuzdan arındırma teknolojisi, membran damıtma teknolojisini nanofotoniklerle birleştiriyor ve tuzlu suyu içme suyuna dönüştürmek için güneş enerjisini kullanıyor.
(Fotoğraf kredisi: Jeff Fitlow / Rice Üniversitesi)
Diğeri: Massachusetts Institute of Technology ve California Üniversitesi, Berkeley tarafından ortaklaşa geliştirilen MOF malzemelerinden yapılmış bir nem toplama cihazı. Aynı zamanda güneş enerjisi ile çalıştırılır. En önemlisi, kuru hava alanlarında nem de toplayabilir. .
(Fotoğraf kredisi: Hyunho Kim / Massachusetts Teknoloji Enstitüsü)
Bu iki teknolojinin ortak noktası, su kaynaklarını enerji tasarrufu, çevre koruma ve düşük maliyet açısından daha verimli kullanmaktır. Biri tuzdan arındırma için deniz suyunu kullanmak, diğeri ise kuru havada nem kullanmaktır.
Yenilikçilik
Bugün tanıtmak istediğim şey, tarımsal sulamayla ilgili yenilikçi bir teknolojidir. Hepimizin bildiği gibi, tarımsal su dünya tatlı su tüketiminin% 70'ini oluşturuyor ve su kaynaklarının varlığı tarımın kaderini belirliyor. Tarımda su kaynaklarının kullanım oranının iyileştirilmesinin önemi küçümsenemez.
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletlerindeki Pennsylvania Eyalet Üniversitesi Ziraat Bilimleri Fakültesi çok umut verici Bitki yaprağı sensörü Bitki yaprak kalınlığını ve yaprak kapasitansını ölçme işlevine sahiptir ve çiftçilere su israfını ve bitki suyu sıkıntısını önlemek için sulama sistemini ne zaman etkinleştirmeleri gerektiğini söyleyebilir.
(Resim kaynağı: Penn Eyalet Üniversitesi)
Bu araştırmanın baş araştırmacısı ve bitki bilimi alanında doktora öğrencisi olan Amin Afzal, bu benzeri görülmemiş araştırma sonucunu Amerikan Tarım ve Biyoloji Mühendisleri Derneği İşlemleri dergisinde yayınladı.
teknoloji
Bu teknolojinin içini ve dışını daha iyi anlamak için bir konseptle başlıyoruz: Su stresi (Su stresi) Bitkilerin su kaybının, bitki dokularının su içeriğini azaltan, turgor basıncını düşüren ve normal metabolizma bozukluklarını azaltan su emilimini aşması olgusundan bahsedilir.
Kuru ve susuz alanlarda bitki "su stresi" nin sürekli izlenmesi, mahsul sulaması için doğru zamanın seçilmesi açısından özellikle önemlidir. Bu izlemenin geleneksel yöntemleri genellikle şunlardır: topraktaki su içeriğini ölçmek veya topraktaki toplam su buharlaşması miktarını ve bitkilerdeki suyun terlemesini hesaplamak için bir evapotranspirasyon modeli geliştirmek. Ancak, su kaynaklarının kullanımını iyileştirmek için, "bitkilerin ne zaman sulanması gerektiğini" daha doğru bir şekilde izlemek için yeni bir teknoloji geliştirmek gerekiyor.
Bu teknolojik yeniliği daha iyi anlamak için, araştırmacıların bu araştırmayı nasıl yürüttüklerine dair daha derin bir anlayışa ihtiyacımız var. İlk olarak, sabit bir sıcaklığa ve 12 saatlik (açma / kapama) ışık süresine sahip bir büyüme odasında domates bitkileri üzerinde 11 günlük bir çalışma gerçekleştirdiler. Büyüme ortamı, saksılı bir turba karışımıdır ve nem içeriği bir toprak nem sensörü ile ölçülebilir. Toprak nem içeriği ilk 3 gün nispeten yüksek kaldı ve sonraki 8 gün dehidrasyon meydana geldi.
Daha sonra, rastgele 6 yaprak seçtiler, onları doğrudan ışık kaynağına maruz bıraktılar ve ana damarlara ve kenarlara dokunmaktan kaçınırken yaprak sensörleri ile donattılar ve her 5 dakikada bir sonuçları kaydetti.
Bıçak kalınlığı Günlük değişiklikler küçük. Toprağın nem içeriği yüksekten solma noktasına gittiğinde yaprak kalınlığı her gün önemli ölçüde değişmez. Bununla birlikte, toprak nem seviyesi solma noktasından düşük olduğunda yaprak kalınlığının değişeceğini belirtmekte fayda var. Deneyin son iki gününde yaprak kalınlığı sabitlendi ve nem içeriği% 5'e ulaştı.
Bıçak kapasitansı, şarj depolama kabiliyetini gösterir. Işığın olmadığı süre boyunca minimum düzeyde tutulmuştur; ışık göründüğünde keskin bir şekilde artacaktır. Bu, kapasitansın bitki fotosentezinin aktivitesini yansıttığını gösterir. Toprak nemi ile birlikte günlük kapasitans değişir.Toprak nemi solma noktasından düşük olduğunda kapasite azalır, toprak hacimsel su içeriği% 11 olduğunda kapasite tamamen kaybolur. Bu, su stresinin kapasitans üzerindeki etkisini anlamak için fotosentez üzerindeki etkisinin gözlemlenebileceğini göstermektedir. Bu amaçla Afzal canlı bir benzetme yaptı:
"Yaprağın kalınlığı bir balon gibidir. Hidrasyon nedeniyle genişler ve su stresi (veya dehidrasyon) nedeniyle küçülür."
Çekirdek mekanizma için Afzal şunları açıkladı:
"Yaprak kapasitesi ile su durumu arasındaki ilişkinin arkasındaki mekanizma karmaşıktır. Kısacası, bitkinin su durumu ve ortam ışığındaki değişikliklerle yaprak kapasitesi değişir. Bu nedenle yaprak kalınlığındaki ve kapasitansındaki değişimler analiz edilerek bitkinin su durumu (yeterli su ve susuzluk) elde edilebilir. . "
Afzal, bitki nemi hakkında doğru bilgileri çiftlikte merkezi bir birime yaprak klips sensörleri aracılığıyla gönderen ve ardından mahsul sulamaya rehberlik etmek için sulama sistemiyle gerçek zamanlı iletişim kuran bir Nesnelerin İnterneti sistemi geliştirmeyi umuyor. Bu sistemin sensörleri, merkezi işlem ünitelerini ve sulama sistemlerini kablosuz olarak etkili bir şekilde birleştirebileceğini ve sensörlerin piller veya güneş pilleri ile çalıştırılabileceğini öngörüyor. Nihayetinde, tüm ayrıntıların bir akıllı telefon uygulaması (uygulama) aracılığıyla kontrol edilebileceğini umuyor.
değer
(Resim kaynağı: USDA)
Bu yenilik, mahsullerin su durumunu izlemek için Nesnelerin İnterneti'ni ve sensör teknolojisini etkili bir şekilde kullanıyor ve mahsul sulamayı etkin bir şekilde yönlendiriyor ki bu sadece su kaynaklarından tasarruf sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda mahsulün büyümesine de daha elverişli.
Sulamaya karar vermek için kullanılan önceki bazı teknolojilerle karşılaştırıldığında, bu teknoloji daha ayrıntılı, gerçek zamanlı ve verimlidir, çünkü mahsullerdeki sensörleri doğrudan etkileyebilir.
gelecek
Bir takip çalışmasında Afzal, seradaki domates bitkileri için yaprak sensörlerinin değerlendirmesini henüz tamamladı. Sonuçlar, yeni yayınlanan araştırma sonuçlarını doğruladı. Yeni araştırmada, yaprak kalınlığındaki ve kapasitanstaki değişiklikleri bitkilerin su durumu hakkında anlamlı bilgilere dönüştürmek için bir algoritma geliştirecek.
Referans
[1]
2 Amin Afzal, Sjoerd W. Duiker, John E. Watson, Dawn Luthe. Bitki Su Durumunun Ölçüleri Olarak Yaprak Kalınlığı ve Elektrik Kapasitansı . ASABE işlemleri, 2017; 60 (4): 1063 DOI: 10.13031 / trans.12083
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
