Точное земледелие является важной стратегией решения проблемы растущего отсутствия продовольственной безопасности с помощью устойчивых методов ведения сельского хозяйства, но оно требует новых технологий для быстрой диагностики стрессов растений до появления видимых симптомов и последующей потери урожая. Новый портативный рамановский датчик зажима листьев SMART – полезный инструмент в точном земледелии, позволяющий на ранней стадии диагностировать дефицит азота в растениях, который может быть связан с преждевременным ухудшением состояния листьев и потерей урожая.
В статье под названием «Портативный рамановский датчик зажима листьев для быстрого обнаружения стресса растений», опубликованном в журнале Scientific Reports, ученые SMART DiSTAP и TLL объясняют, как они спроектировали, сконструировали и протестировали зажим листа, который позволяет оптическому датчику исследовать химия листа и установление стрессового состояния.
«Наши результаты показали, что измерения in vivo с использованием портативного рамановского датчика с зажимом для листьев в условиях полной освещенности соответствовали измерениям, полученным с помощью настольного рамановского спектрометра на срезах листьев в лабораторных условиях», – говорит профессор Массачусетского технологического института Раджив Рам, соруководитель. автор статьи и главный исследователь DiSTAP. «Мы продемонстрировали, что ранняя диагностика дефицита азота – важного питательного вещества и наиболее важного компонента удобрений – у живых растений возможна с помощью портативного датчика."
В то время как исследование в основном было направлено на измерение уровней азота в растениях, устройство также можно использовать для определения уровней других фенотипов стресса растений, таких как засуха, жара и холод, солевой стресс и световой стресс. Широкий спектр факторов, вызывающих стресс у растений, которые могут быть обнаружены этими рамановскими зондами с зажимом листьев, а также их простота и скорость делают их идеальными для полевого использования фермерами для обеспечения здоровья сельскохозяйственных культур.
«Хотя мы сосредоточились на ранней и конкретной диагностике дефицита азота с помощью датчика зажима листьев, мы смогли измерить пики других метаболитов, которые также четко наблюдаются в популярных овощах, таких как Кайлан, Салат-латук, Чой Сум, Пак Чой, и шпинат, – говорит доктор.
Чун Хао Хуан, соавтор статьи и научный сотрудник TLL.
Команда считает, что их выводы могут помочь фермерам максимизировать урожайность, обеспечивая при этом минимальное негативное воздействие на окружающую среду, включая минимизацию загрязнения водных экосистем за счет уменьшения стока азота и проникновения в грунтовые воды.
«Датчик был продемонстрирован на нескольких сортах овощей и поддерживает усилия по производству питательных и недорогих овощей в рамках инициативы« Сингапур 30 к 30 », – говорит профессор Нам-Хай Чуа, со-ведущий главный исследователь DiSTAP, заместитель председателя TLL и соавтор исследования. "Распространение этой работы на более широкий спектр сельскохозяйственных культур может способствовать глобальному повышению урожайности сельскохозяйственных культур, повышению устойчивости к изменению климата и смягчению последствий загрязнения окружающей среды за счет сокращения использования удобрений."