Növényi szondák használata a fenntartható gazdálkodás fokozására

Az Abdullah Király Tudományos és Technológiai Egyetem (KAUST) kutatói olyan mikrotűket fejlesztettek ki több növénybarát polimerből, amelyek javíthatják a fenntartható gazdálkodást.

növényi szondák

A növények egészségi állapotának megfigyelésére szolgáló ultravékony érzékelők kifejlesztésére szolgáló újszerű technika segíthet a gazdáknak abban, hogy több élelmiszert termeljenek anélkül, hogy a földterületet többletigénybevételnek tennék ki, és így fokozhatják a fenntartható gazdálkodást.

Az intenzív mezőgazdaság már most is hozzájárul a biológiai sokféleség széles körű csökkenéséhez és az éghajlatváltozáshoz, a növekvő népesség pedig további nyomást gyakorol a gazdákra, hogy több élelmiszert termeljenek.

A nehézséget most az jelenti, hogy a mezőgazdasági termelést úgy kell növelni, hogy ne kelljen több földet kiirtani vagy felesleges műtrágyát használni. A precíziós gazdálkodás egy bíztató megoldás, amely a növények igényeinek valós idejű nyomon követését és az ezekre való reagálást jelenti a víz, a fény vagy a tápanyagok pontos mennyiségével.

"A precíziós gazdálkodás jellemzően talajalapú érzékelőkre vagy speciális kamerákkal felszerelt drónokra támaszkodik" - magyarázta Abdullah Bukhamsin doktorandusz - "de ezek nem képesek elég korán megragadni a növényben bekövetkező változásokat ahhoz, hogy beavatkozást tegyenek lehetővé".

Korábbi tanulmányok már jelezték, hogy a bioimpedancia mérése - vagyis az, hogy az elektromos áram milyen könnyen halad át a szerves szöveteken - képes fiziológiai információkat elárulni a növényről, a nitrogén- és víztartalomtól kezdve a gombafertőzések vagy fémszennyeződések jelenlétéig.

A növényeknek azonban vastag külső rétege van, amely blokkolhatja az elektromos jeleket, és a bioimpedancia-érzékelőknek úgy kell áthatolniuk a felszínen, hogy ne befolyásolják a vizsgálni kívánt tulajdonságokat. Továbbra is kihívást jelent, hogy elég apró és vékony műszereket állítsanak elő ehhez a feladathoz.

Most a KAUST egy multidiszciplináris kutatócsoportja Khaled Salama vezetésével sikeresen kifejlesztett egy hatékony technikát szilikonformák készítésére, amelyek felhasználhatók ultravékony mikrotűk előállítására. Ezek a finom tűk a formát triklórmetánba merítve épségben kioldhatók. "A duzzadás hatására a forma kissé kitágul, és ezáltal óvatosan kinyomja a csapdába esett szerkezetet" - magyarázta Bukhamsin.

Az újrafelhasználható öntőformák megkönnyíthetik a költséghatékony, tömeggyártású mikrotűk kifejlesztését több növénybarát polimerből. Amikor a kutatók a mikronűtétet egy Arabidopsis thaliana levélen tesztelték, a szúrt lyuk négy napon belül lezárult, és a növény sértetlen maradt.

"A tesztjeink során az impedancia-mérések szoros összefüggésben voltak azzal, hogy a növény mennyi fénynek volt kitéve, és mennyire volt kiszáradva" - mondta Bukhamsin. "Ezeket a bioimpedancia-adatokat az árnyékolási technológiák és egy olyan öntözőrendszer mellett lehetne felhasználni, amely a növények tényleges szükségleteire reagál, elkerülve ezzel a túlöntözést." Váratlanul ez az összefüggés más növényeknél, köztük a datolyapálmánál és az árpánál is majdnem azonos volt. "Ez ígéretes, mivel rávilágít a megközelítés sokoldalúságára és potenciális alkalmazhatóságára a különböző növények esetében" - folytatta.

"A következőkben azt fogjuk megvizsgálni, hogy milyen egyéb környezeti tényezők befolyásolják a növények impedanciáját" - tette hozzá Salama - "és hogyan használhatjuk az elektrokémiai méréseket a különböző növényfajok hormonszintjének számszerűsítésére"."

Ezek az átfogó adatok a jövőben finomabban hangolt precíziós gazdálkodást eredményezhetnek.

#novenyi-szondak

By Admin, 2021/8/3