Welkom bij
Moderne landbouw
!
Bijvoorbeeld, druiven die voor de premium cabernet- en merlot-variëteiten worden geteeld, hebben een zeer precieze hoeveelheid water nodig om fruit met precies de juiste zoetheid te produceren. Maar moderne metingen van plantwaterstanden zijn verre van ideaal, zegt Alan Lakso, een professor aan de Cornell University die al 40 jaar plantenfysiologie bestudeert. De meeste commerciële methoden meten het waterpeil door vochtmeters in de grond te plaatsen. Maar wortels van wijnstokken en appelbomen reizen graag - ze kunnen zich ver van de lezerslocatie uitstrekken en het beeld scheeftrekken.
“Ze meten allemaal het water in de bodem, wat een soort van indirecte, omdat je de grond niet oogst, ', zegt Lakso. "Je bent de plant aan het oogsten."
Het meten van waterstanden in de plant zelf is een nauwkeurigere manier om dit te doen, maar het is een handleiding, arbeidsintensief proces. Meters snijden een blad af, plaats het in een drukkamer en oefen er druk op uit totdat er water uit het afgesneden trimmen komt. Omdat de methode tijdrovend en traag is, telers gebruiken het niet vaak. Het geeft evenmin een continu beeld van de plantgezondheid, Lakso zegt, het proces vergelijken met het eenmaal per week meten van een bloeddruk bij een patiënt. “Het vertelt je wat het is, maar er staat niet bij wat het de week ervoor was, ', zegt Lakso. “Ik wilde een manier hebben om planten continu te monitoren.”
Om de waterstanden van planten continu te meten, elke plant moet worden uitgerust met zijn eigen persoonlijke watersensor - en dat is precies waar het Cornell-team voor ging.
Dus ging hij de fabriek binnen, "Fantastische Reis" stijl.
Om de waterstanden van planten continu te meten, elke plant moet worden uitgerust met zijn eigen persoonlijke watersensor - en dat is precies waar het Cornell-team voor ging. Lakso en Abraham Stroock, universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire engineering, evenals Vinay Pagay, destijds een doctoraatsstudent, creëerde een elektronische microchip-watersensor die rechtstreeks in de plant kan worden geplaatst. Bij het bouwen van de chip, ze gebruikten de eigen architectuur van de planten voor het waterbeheer, het ontwerp baseren op plantenfysiologie.
Plantenbladeren hebben kleine poriën gevuld met water dat uit de wortels omhoog komt; dat water verdampt door de vliezen van de bladeren. De chip heeft ook een holte gevuld met water en een membraan waardoor water verdampt. Naarmate het water van de plant opraakt, dat doet de sensor ook. Als het niveau zakt, de chip stuurt een signaal naar een datalogger via een draad of een draadloze zender om te worden geïnterpreteerd en opgeslagen. De boer krijgt een tip dat het tijd is om de planten water te geven. Wanneer de gewassen worden gedoofd, de chip zal zijn vocht aanvullen, te, en de cyclus begint opnieuw.
De chips, waarvan onderzoekers schatten dat ze in massa kunnen worden geproduceerd voor ongeveer $ 5 per stuk, zullen telers in staat stellen hun irrigatieschema's dynamisch aan te passen aan verschillende weersinvloeden die de waterverdamping in planten beïnvloeden.
“De watertoestand van een plant verandert met het weer, " zegt Lakso, eraan toevoegend dat wolken, droge hete lucht, en wind kunnen snelle veranderingen veroorzaken. Met de chips kunnen telers snelle metingen uitvoeren en snelle acties uitvoeren.
De technologie is van bijzonder belang voor wijnhuizen omdat rode druiven later in het seizoen profiteren van een klein watertekort, zegt Pagay, die wijnbouw en pomologie studeerde - de wetenschappen van het verbouwen van druiven en fruit.
De chips vertellen de telers of ze moeten irrigeren of niet, waardoor onnodig watergebruik wordt voorkomen.
“Een plant die te veel water heeft, heeft de neiging om meer energie in de bladeren te steken, " hij legt uit. "We proberen ervoor te zorgen dat er meer energie in de druiven wordt gestoken." Daarom leidt een beetje "waterstress" tot lekkerder fruit. “De druiven komen er zoeter uit, ', zegt Pagay. "Rassen zoals de Napa Valley cabernet en merlot zijn gemaakt van druiven die doorgaans enige mate van waterstress hebben."
Pagay zegt dat de chips binnenkort aan hun testrondes zullen beginnen bij Ernest &Julio Gallo Winery van Modesto, Californië. Maar de technologie heeft een veel breder gebruik dan alleen de wijnindustrie. Terwijl de VS en andere delen van de wereld zwoegen onder een recordbrekende droogte, het team hoopt dat hun uitvinding boeren kan helpen die kampen met ernstige watertekorten, of werk in droge klimaatgebieden.
De chips vertellen de telers of ze moeten irrigeren of niet, waardoor onnodig watergebruik wordt voorkomen. Ongeveer 70 procent van het waterverbruik van de mens wordt gebruikt voor de landbouw, dus het optimaliseren van irrigatie is een groot probleem, zegt Lakso.
"We hopen en verwachten zeker dat de sensor zal helpen bij het optimaliseren van irrigatie en watergebruik."
