Κάντε TO BHMA προτιμώμενη πηγή Οπως ένα έξυπνο ρολόι μπορεί να παρακολουθεί τα επίπεδα οξυγόνου στο αίμα, την ποιότητα του ύπνου ή τον αριθμό των βημάτων που κάνει καθημερινά ένας άνθρωπος, έτσι μια νέα γενιά αισθητήρων υπόσχεται να κάνει κάτι αντίστοιχο για τα φυτά.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Ταφτς στις ΗΠΑ ανέπτυξαν εξαιρετικά λεπτούς αισθητήρες, οι οποίοι εφαρμόζονται στα φύλλα των φυτών σαν αυτοκόλλητα «τατουάζ» και καταγράφουν σε πραγματικό χρόνο την υγεία της καλλιέργειας. Στόχος τους είναι να εντοπίζονται έγκαιρα τα πρώτα σημάδια στρες στα φυτά, τα οποία προκαλούνται από παράγοντες όπως η έλλειψη νερού, οι αλλαγές στην αλατότητα ή άλλες δυσμενείς συνθήκες. Οι παραγωγοί μπορούν έτσι να παρεμβαίνουν εγκαίρως για να σώζουν τις καλλιέργειές τους.
Νέο εργαλείο για τη γεωργία ακριβείας
Σύμφωνα με τη σχετική δημοσίευση στο«ACS Applied Materials & Interfaces», ο αισθητήρας καταγράφει τον πολύ γνωστό στους γεωπόνους δείκτη VPD (έλλειμμα πίεσης υδρατμών). Οσο υψηλότερος είναι ο VPD τόσο περισσότερο οι ατμοσφαιρικές συνθήκες ευνοούν την απώλεια νερού από τα φύλλα. Για να προστατευτεί, το φυτό κλείνει τα στόματά του, δηλαδή τους μικροσκοπικούς πόρους μέσω των οποίων πραγματοποιείται η απώλεια νερού αλλά και η ανταλλαγή αερίων. Αυτό ενέχει κόστος καθώς μειώνεται η πρόσληψη διοξειδίου του άνθρακα, περιορίζεται η φωτοσύνθεση και επιβραδύνεται η ανάπτυξη του φυτού. Ο δείκτης VPD δεν μετρά άμεσα παράγοντες όπως η έλλειψη νερού ή η αλατότητα του εδάφους, αλλά καταγράφει τις φυσιολογικές αλλαγές που προκαλούν αυτές οι συνθήκες στο φυτό, αποκαλύπτοντας άμεσα την απόκρισή του στο στρες. «Ο αισθητήρας λειτουργεί ως ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης, δείχνοντας πώς ανταποκρίνεται το φυτό τη δεδομένη στιγμή, πριν εμφανιστούν ορατά συμπτώματα του στρες» εξηγεί η επικεφαλής της έρευνας Ναφίζε Χοσεΐν.
Η λειτουργία του αισθητήρα βασίζεται στη νανοτεχνολογία: το «τατουάζ» αποτελείται από υπέρλεπτα φύλλα οξειδίου του βαναδίου και ένα στρώμα γραφενίου, το οποίο επιτρέπει την είσοδο της υγρασίας στο εσωτερικό του. Καθώς τα μόρια του νερού διαπερνούν το υλικό, παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο αξιοποιείται τόσο για την ανίχνευση της υγρασίας όσο και για την τροφοδοσία του ίδιου του συστήματος. Η τεχνολογία περιλαμβάνει επίσης μια εύκαμπτη διάταξη που τοποθετείται στο στέλεχος του φυτού. Η αρχιτεκτονική της μάλιστα βασίζεται… στην τεχνική κιριγκάμι (kirigami), τη γνωστή ιαπωνική τέχνη κοπής χαρτιού, η οποία επιτρέπει στο υλικό να διαστέλλεται και να συστέλλεται ελεγχόμενα χωρίς να καταστρέφεται.
Οι πρώτες επιτυχείς δοκιμές
Οι ερευνητές δοκίμασαν το σύστημα σε φυτά πιπεριάς και κατάφεραν να διακρίνουν με ακρίβεια τις υγιείς καλλιέργειες από εκείνες που βρίσκονταν υπό στρες. Τα υγιή φυτά παρουσίαζαν φυσιολογικές ημερήσιες διακυμάνσεις του VPD και συνεχή αύξηση της διαμέτρου του στελέχους τους. Αντιθέτως, τα αφυδατωμένα φυτά εμφάνιζαν σταδιακή αύξηση του VPD, ενώ μια ενδιαφέρουσα τάση μεταβολής του δείκτη παρατηρήθηκε και σε όσα φυτά εκτέθηκαν σε υψηλή αλατότητα. Παράλληλα, ο αισθητήρας του στελέχους κατέγραψε επιτυχώς τη μειωμένη ανάπτυξη, σε κάποιες περιπτώσεις ακόμη και συρρίκνωση, του στελέχους στα καταπονημένα φυτά.
Οι ερευνητές εργάζονται ήδη στην ενσωμάτωση ασύρματης επικοινωνίας μέσω τεχνολογιών LoRa και Bluetooth ώστε οι αισθητήρες να μεταδίδουν τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Εφόσον η τεχνολογία εξελιχθεί και εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα, θα μπορούσε να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο της γεωργίας ακριβείας, βοηθώντας τους παραγωγούς να περιορίζουν τις απώλειες παραγωγής και να χρησιμοποιούν πιο αποδοτικά το νερό και τα υπόλοιπα γεωργικά εφόδια.
