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Moderne Landwirtschaft
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Zum Beispiel, Trauben der Premium-Sorten Cabernet und Merlot benötigen eine sehr genaue Wassermenge, um Früchte mit der richtigen Süße zu produzieren. Aber moderne Messungen von Pflanzenwasserständen sind alles andere als ideal, sagt Alan Lakso, Professor an der Cornell University, der seit 40 Jahren Pflanzenphysiologie studiert. Die meisten kommerziellen Methoden messen den Wasserstand, indem sie Feuchtigkeitslesegeräte im Boden platzieren. Aber Weinreben- und Apfelbaumwurzeln reisen gerne – sie können sich weit vom Leseort ausbreiten und das Bild verzerren.
„Sie alle messen das Wasser im Boden, was irgendwie indirekt ist, weil du den Boden nicht erntest, “, sagt Lakso. "Du erntest die Pflanze."
Die Messung des Wasserstands in der Anlage selbst ist eine genauere Möglichkeit, dies zu tun. aber es ist ein Handbuch, arbeitsintensiver Prozess. Messer schneiden ein Blatt ab, Legen Sie es in eine Druckkammer und üben Sie Druck aus, bis Wasser aus dem abgetrennten Besatz austritt. Da die Methode zeitaufwendig und langsam ist, Züchter verwenden es nicht oft. Es liefert auch kein kontinuierliches Bild über den Gesundheitszustand der Pflanze, Lakso sagt, Vergleichen Sie den Vorgang damit, einmal pro Woche einen Blutdruck bei einem Patienten zu messen. „Es sagt dir, was es ist, aber es sagt nicht, was es die Woche zuvor war, “, sagt Lakso. „Ich wollte eine Möglichkeit haben, Anlagen kontinuierlich zu überwachen.“
Um den Wasserstand von Pflanzen kontinuierlich zu messen, Jede Pflanze muss mit einem eigenen Wassersensor ausgestattet sein – und genau darauf hat sich das Cornell-Team gesetzt.
Also ging er in die Anlage, „Fantastische Reise“-Stil.
Um den Wasserstand von Pflanzen kontinuierlich zu messen, Jede Pflanze muss mit einem eigenen Wassersensor ausgestattet sein – und genau darauf hat sich das Cornell-Team gesetzt. Lakso und Abraham Stroock, außerordentlicher Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik, sowie Vinay Pagay, damals Doktorand, einen elektronischen Mikrochip-Wassersensor entwickelt, der direkt in die Pflanze eingesetzt werden kann. Beim Bau des Chips, sie nutzten die eigene Architektur der Anlagen für die Wasserwirtschaft, das Design basiert auf der Pflanzenphysiologie.
Pflanzenblätter haben winzige Poren, die mit Wasser gefüllt sind, das von den Wurzeln heraufgebracht wird; dass Wasser durch die Membranen der Blätter verdunstet. Der Chip hat außerdem einen mit Wasser gefüllten Hohlraum und eine Membran, durch die Wasser verdunstet. Wenn das Wasser der Pflanze zur Neige geht, der Sensor auch. Wenn der Pegel sinkt, Der Chip sendet über ein Kabel oder einen Funksender ein Signal an einen Datenlogger, das interpretiert und gespeichert wird. Der Bauer wird darauf hingewiesen, dass es Zeit ist, die Pflanzen zu gießen. Wenn Ernten abgeschreckt werden, der Chip wird seine Feuchtigkeit auffüllen, auch, und der Zyklus beginnt von neuem.
Die Pommes, die Forscher schätzen, dass sie für etwa 5 US-Dollar pro Stück in Massenproduktion hergestellt werden können, wird es Landwirten ermöglichen, ihre Bewässerungspläne dynamisch an verschiedene Wettereinflüsse anzupassen, die die Wasserverdunstung in Pflanzen beeinflussen.
„Der Wasserzustand einer Pflanze ändert sich mit dem Wetter, “ sagt Lakso, Hinzufügen dieser Wolken, trockene heiße Luft, und Wind können zu schnellen Veränderungen führen. Die Chips ermöglichen es Züchtern, schnelle Messungen vorzunehmen und schnelle Maßnahmen zu ergreifen.
Die Technologie ist für Weingüter von besonderem Interesse, da rote Trauben später in der Saison von leichtem Wassermangel profitieren, sagt Pagay, der Weinbau und Obstbau studiert hat – die Wissenschaften des Wein- und Obstanbaus.
Die Chips sagen den Züchtern, ob sie bewässern müssen oder nicht. So wird unnötiger Wasserverbrauch vermieden.
„Eine Pflanze, die zu viel Wasser hat, neigt dazu, mehr Energie in die Blätter zu geben, " er erklärt. „Wir versuchen, mehr Energie in die Trauben zu bringen.“ Deshalb führt ein bisschen „Wasserstress“ zu besser schmeckenden Früchten. „Die Trauben werden süßer, “, sagt Pagay. „Sorten wie Cabernet und Merlot aus dem Napa Valley werden aus Trauben hergestellt, die typischerweise einen gewissen Wasserstress aufweisen.“
Pagay sagt, dass die Chips bald ihre Testrunden mit Ernest &Julio Gallo Winery of Modesto beginnen werden. Kalifornien. Aber die Technologie hat einen viel breiteren Einsatz als nur die Weinindustrie. Während die USA und andere Teile der Welt unter einer rekordverdächtigen Dürre leiden, Das Team hofft, dass ihre Erfindung Landwirten helfen kann, die mit ernsthafter Wasserknappheit zu kämpfen haben, oder in trockenen Klimazonen arbeiten.
Die Chips sagen den Züchtern, ob sie bewässern müssen oder nicht. So wird unnötiger Wasserverbrauch vermieden. Etwa 70 Prozent des menschlichen Wasserverbrauchs werden für die Landwirtschaft verwendet, Die Optimierung der Bewässerung ist also ein großes Thema, sagt Lakso.
„Wir hoffen und erwarten, dass der Sensor dazu beiträgt, die Bewässerung und den Wasserverbrauch zu optimieren.“
