شناسایی کم آبی و تنش در گیاهان با کمک کشاورزی هوشمند

به گزارش خبر 8 به نقل از خبرگزاری ایرنا

«جیمز رینولدز» به عنوان یک مهندس برق انتظار نداشت که با گیاهان از نزدیک سر و کار داشته باشد اما سابقه خانوادگی و شخصی او منجر به تحقیقاتی درباره شناخت بهتر گیاهان با استفاده از بیوالکتریسیتی شده است. خانواده رینولدز از ۳۰۰ سال پیش تا کنون در کار کشاورزی در کالیفرنیای شمالی بوده اند و قرنطینه دوران کرونا هم زمان کافی برای کاشت و نگهداری از گیاهان در زیرزمین خانه پدربزرگش فراهم کرد.

رینولدز و محققان همکار او از دانشگاه ایالتی کالیفرنیای شمالی در مقاله‌ای که قرار است در نشریه TAFE منتشر شود، این موضوع را بررسی کردند که عایق بندی بافت گیاه در برابر جریان الکتریکی چگونه می تواند برای شناسایی گیاهان تحت تنش، زیر نظر قرار گیرد. این کار در برخی موارد با فوریت و کمتر از نیم ساعت قابل انجام است.

رینولدز محقق پسادکترا در آزمایشگاه iBionicS Lab در کالیفرنیای شمالی در این خصوص گفت: در این مقاله تمام تلاش خود را کردیم که یک سنجش واقعی و قابل کاربرد ایجاد کنیم که بُعد جدیدی به تصویر موجود در خصوص وضعیت گیاهان می‌افزاید.

وی افزود: هدف ما دادن ابزارهای بیشتر به بیولوژیست‌های گیاهان، سازندگان اینترنت اشیاء و همه کسانی است که دستی در کشاورزی هوشمند دارند یا با گیاهان سر و کار دارند.

شناسایی کم آبی و تنش در گیاهان با کمک کشاورزی هوشمند

نظارت مداوم و آنی بر تنش گیاهان می تواند امکان آهسته‌سازی یا جلوگیری از خسارت به محصولات پیش از مرگ گیاهان را فراهم سازد. از این رو کاربردهای بالقوه این مساله در کشاورزی هوشمند و کشاورزی دقیق بسیار گوناگون است.

به عنوان مثال، این اطلاعات می تواند کار مقایسه واکنش گیاهان مختلف به کمبود آب را برای محققان حوزه فنوتیپ (phenotyping) گیاهان آسان‌تر کند و به این محققان امکان تولید محصولات کشاورزی مقاوم در برابر خشکسالی را بدهد. کشاورزان می توانند بطور مستقیم وضعیت آبی یک گیاه را ارزیابی و برنامه آبیاری را طوری تنظیم کنند که به محصول بیشتر برسند.

ابداع فرایندی برای نظارت بر تنش گیاهان

امپدانس زیستی (Bioimpedance) که چگونگی پاسخ بافت‌های زنده به تغییر جریان یا ولتاژ را اندازه‌گیری می کند در حال حاضر در ابزارهای بالینی برای ارزیابی نشانگرهای فیزیولوژیک مختلف در بدن انسان به کار می‌رود. امپدانس زیستی گیاهان یک مطالعه نوپاتر است، اما سودمندی آن کمتر نیست. رسانایی الکتریکی یک گیاه تحت تاثیر عواملی مانند محتوای آب آن گیاه است.

محققان از طریق وارد کردن جریان (الکتریکی) به یک گیاه و اندازه گیری ولتاژ تولیدی و سپس محاسبه امپدانس (ولتاژ تقسیم بر جریان) می توانند ارزیابی کنند که آیا یک گیاه سطح هیدراسیون سالمی دارد یا نه. زمانی که سطح آب در یک گیاه پایین تر است در این صورت تمرکز یون هم پایین تر است؛ به این معنی که مقاومت و بنابراین امپدانس زیستی بالاتر خواهد بود.

در آزمایش های انجام شده با استفاده از یک نوع پلیمر برای القای شرایط خشکسالی، امپدانس زیستی گیاه در مدت کمتر از یک ساعت به میزان ۲۵ درصد بالا رفت.

به گفته محققان، این کاربردهای امپدانس‌زیستی هم آسان و هم کم‌هزینه است که موجب می شود کاربرد آن در کشاورزی دقیق، مناسب و جذاب باشد. اینها را می توان در کنار سایر حسگرهای اندازه‌گیری کننده عواملی مانند نور، دما و رطوبت خاک هم به کار برد.