植物传感器原理及应用 有了这种水分传感器，你的植物不会再枯死了
有了这种水分传感器，你的植物不会再枯死了
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对于那些“植物杀手”们而言，一旦拥有这款神器，每周一次的浇水任务将不再那么困难了！
这款神器其实是一种微型传感器，由来自麻省理工（MIT）的工程师开发。
这种微型传感器还可以印在植物上，实时测量植物的气孔径——气体和水蒸气通过的微小孔隙，如下图所示。
这些传感器在技术上的名称为“
当气孔关闭时，这些导电的碳纳米管就能接触导电，因此能够测量到电流。相反地，当气孔开启时，电路的通路被断开，因此无电流被测量到。研究人员根据电流的导通与否来识别这些孔是开启的还是关闭的。通过测量这些孔开启或关闭的时间长短，科学家还可以认识到植物在不同条件下的反应。
例如，在干旱的早期阶段，气孔关闭的时间变得越来越长。这意味着没有水蒸气流经植物内部，最终将导致严重的危害。主要作者 Michael Strano 解释说：“这 似乎是我们用于农业应用的最早的干旱指标了，其他的任何方式都难以获取这些信息。 你可以把传感器放入土壤里或者用传感器进行卫星成像和测绘，但是你永远无法知道某个特定的植物是如何探测水势的。”
研究人员早已与大型农业生产者一起合作进行了相关测试，这些传感器将很快在各个农场中进行推广。
美国植物叶片传感器，可有效避免水资源浪费和植物干枯
根据宾夕法尼亚州立大学农业科学院的研究，测量叶片厚度和电容的植物传感器具有广阔的应用前景，那就是用于告诉农民如何在恰当时机打开他们的灌溉系统，从而有效避免水资源浪费和植物干枯。
在干旱地区，持续监测植物的“水应力（water stress）”尤其重要。在这方面，传统做法是测量土壤含水量，或者开发计算地表蒸发和植物蒸腾总量的蒸散量模型。但是，新的技术可以更准确地检测植物需水的时间点，因而在提高水资源利用效率方面存在巨大潜力。
研究成果发表在《美国农业和生物工程师学会学报》上。牵头的研究人员Amin Afzal是一位植物科学领域的在读博士生。他在叶片传感器中集成了同时测量叶片厚度和叶片电容的功能，而在此之前还没有人做过这方面的研究。
研究是在番茄植株上进行的，共进行了11天，而番茄则生长在具有恒温和12小时开/关光周期功能的生长室里。生长用的培养基是泥炭灌封混合物，其水分含量可利用土壤—水分传感器测量。实验进行时，前3天土壤含水量保持在较高水平，此后8天时间里逐步脱水。
研究人员随机选择了6个直接暴露于光源的叶片，在上面安装了传感器，注意安装时要避开主要叶脉和边缘。他们每五分钟记录测量一次，发现每天叶片厚度变化较小，且当土壤水分含量从高到低变化时，没有出现明显的日间波动。然而，当土壤水分含量低于枯萎点以下时，叶片厚度变化更为明显。直到实验的最后两天，叶片厚度开始稳定，那时水分含量达到5%。
电容能显示叶子存储电荷的能力，它在黑暗期间大致恒定在最小值，但在光照期间迅速增大，这就意味着电容能反映光合作用的活性。此外，每日的电容变化在土壤水分低于枯萎点时减小，并且在含水量为11%时完全停止，这表明基于对光合作用的影响，可以观察到“水应力”对电容的作用。
本研究是宾夕法尼亚州立大学农业科学院系列研究中最新的一部分。通过它，Afzal希望能最终开发出一个系统，其中，叶片传感器将有关植物水分的精准信息发送到农田里的中央单元，然后实时地与灌溉系统进行通信，以便确定何时对作物进行灌溉。他构思了一个方案，可使传感器、中央单元和灌溉系统进行无线通信，而传感器则能用电池或太阳能无线供电。（来源：宾夕法尼亚州立大学网站 ；中文编译：龚晶，北京市农林科学院农业信息与经济研究所）
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