Группа исследователей под руководством ученых из Университета штата Пенсильвания разработала недорогую сенсорную систему, чтобы помочь фермерам выявлять и устранять последствия солевого стресса у растений.
Принцип работы датчика заключается в обнаружении определенных газов, так называемых летучих органических соединений, выделяемых растениями. Исследователи сообщили, что растения, испытывающие солевой стресс, выделяют другие газы, чем здоровые растения, и их сенсорная система может уловить эту разницу. Результаты исследования были опубликованы в журнале IEEE Sensors Journal.
Разработанная нами недорогая сенсорная система улавливает летучие органические соединения, выделяемые растениями в стрессовых условиях. Представьте, что это электронный «нос» для сельскохозяйственных культур, который «чует» газы, выделяемые растениями в состоянии стресса, и может предупредить фермеров о засолении почвы до того, как появятся видимые повреждения,
- сказал соавтор исследования Франческо Ди Джоя.
Первый автор исследования Али Ахмад, исследователь и аспирант Политехнического университета Валенсии в Испании, проводил это исследование на рукколе, которая была выращена в гидропонной теплице.
Для эксперимента мы использовали гидропонную систему, чтобы контролировать уровень солёности и исключить другие факторы. Мы хотели убедиться, что различия в летучих веществах растений обусловлены разницей в уровне солёности,
- сказал Ахмад.
Исследователи вызвали солевой стресс у растений, добавив в питательные растворы, которыми они поливали растения, разное количество хлорида натрия, чтобы создать две группы: с умеренным и сильным стрессом. Третья группа растений – контрольная не подвергалась воздействию соли. Растения поместили в купольные камеры, которые улавливали выделяемые ими газы и измеряли их с помощью недорогих газовых датчиков, установленных в верхней части куполов. Эти датчики в течение восьми дней измеряли изменения в химическом составе воздуха, вызванные летучими органическими соединениями, выделяемыми растениями.
Мы изучали металлооксидно-полупроводниковые датчики, потому что они маленькие, их легко устанавливать, они широко доступны в интернете и стоят недорого – некоторые из них стоят меньше доллара.
Это значит, что фермеры потенциально могут установить множество датчиков по всему полю. Но прежде чем они станут основным инструментом точного земледелия, необходимо усовершенствовать аппаратное обеспечение датчиков и их сети,
- сказал Ахмад.
Чтобы подтвердить точность сенсорной системы, исследователи измерили физические характеристики растений, такие как рост, состояние листьев и физиологические реакции, и выяснили, что сенсорная сеть с точностью до 99,15% определяет уровень стресса у растений. Растения, подвергшиеся солевому стрессу, со временем демонстрировали видимые признаки ухудшения состояния.
Исследование Ди Джойи, Ахмада и их коллег предполагает, что те же недорогие газовые датчики, которые использовались в недавнем исследовании солевого стресса, могут обнаруживать летучие органические соединения, выделяемые здоровыми, больными и испытывающими стресс растениями, которые страдают от засухи, болезней и вредителей.
Новость подготовлена по материалам зарубежных источников. Список находится в редакции.
Ольга ШУЛЬГА, «ГлавАгроном»