Внедрение инновационных технологий фитомониторинга

Важность мониторинга состояния растений для успешного сельского хозяйства не требует доказательств. Но этот процесс до сих пор требовал значительных ресурсов – от специализированных знаний до дорогостоящего оборудования. Однако, благодаря новым открытиям в Массачусетском технологическом институте (MIT), эта ситуация может скоро измениться в лучшую сторону.

 

Прорыв стал возможным благодаря использованию датчиков, изготовленных из углеродных нанотрубок. Микроскопические датчики можно встраивать прямо в листья растений, где они могут перехватывать сигналы от растений и передавать их прямо на смартфон фермера. Технология значительно упростит и удешевит процесс мониторинга, что в конечном итоге может привести к повышению урожайности и снижению затрат на сельское хозяйство.

 

Сигналы перекиси водорода

 

Датчики, разработанные специалистами из Массачусетского технологического института, проявляют удивительные способности в различении видов стресса, с которыми сталкиваются растения. Известно, что растения используют химическое соединение (перекись водорода) для передачи сигналов внутри клеток, активируя их для восстановления и защиты от вредных воздействий, включая температурные стрессы и нападения насекомых.

 

Внедренные в листья, инновационные датчики перехватывают сигналы перекиси водорода и расшифровывают их – что позволяет определить тип и характер стресса, испытываемого растением. Таким образом, ученые впервые получили возможность наблюдать сложные механизмы внутренней коммуникации растений в режиме реального времени, изучать ответ на стресс. 

 

Исследователи изучали язык растений, проведя эксперименты с несколькими культурами: клубникой, шпинатом, рукколой, салатом, крессом-салатом и щавелем. Выяснилось, что каждый вид растений генерировал волны с уникальной конфигурацией и давал уникальный отклик на различные виды стресса, будь то механические повреждения, инфекции или воздействие тепла и света. Каждая форма волны содержит обширную информацию, расшифровав которую, можно понять, что растение «говорит» о своем состоянии. 

 

Задачей ученых стала разработка датчика, способного встроиться в листья растений и измерять уровни выделения перекиси водорода. Расшифрованный сигнал должен быть легко передан на смартфон в режиме реального времени – одновременно специалист получит расшифровку о том, что растение в порядке, или напротив – испытывает стресс, включая механические повреждения, световое и тепловое воздействие. Кроме того, она может использоваться для изучения реакции различных видов культур на патогенные микроорганизмы – бактерии и грибы.

 

Практические решения

 

Сотрудники исследовательской группы «Прорывные и устойчивые технологии для точного земледелия» из Сингапура занимаются изучением реакции растений на различные условия выращивания в городской среде. Ученые разрабатывают решения для сити-ферм и уверены, что в ближайшем будущем фитомониторинг станет обычной практикой в городском хозяйстве. 

 

Одной из основных проблем сити-ферм является освещение. Соблюдение баланса между оптимальными условиями освещенности и огромными счетами за городское электричество. Фермеры часто практикуют загущенные посадки для экономии площадей. Такие  растения испытывают стресс из–за избыточного затенения, что отнимает у них ресурсы, необходимые для плодоношения, и сдерживает их рост.

Микро-датчики придут на помощь: они будут перехватывать нарастающие сигналы о стрессе,  а фермеры смогут своевременно реагировать, снижая уровень затенения и тем самым повышая урожайность культур.

 

Комплексный мониторинг

 

В российском сельском хозяйстве инновационные технологии фитомониторинга тоже оцениваются как важные инструменты. Однако на практике их применение пока еще не распространено. Существующая система мониторинга развития сельскохозяйственных культур включает в себя климатические и почвенные сенсоры, а также датчики для отслеживания состояния самих растений.

 

Климатические сенсоры собирают данные о влажности, температуре воздуха, освещении, скорости ветра, испарении и других параметрах. Почвенные сенсоры измеряют рН почвы, ее засоленность и другие важные параметры. Датчики стеблей, стволов и плодов, следят за развитием самих растений.

Первые шаги во внедрении инновационных технологий фитомониторинга делают в крупных агрохолдингах. Например, в филиале ФГБУ «Россельхозцентр» по Республике Татарстан создана информационная система «Фитосанитарный мониторинг», которая предоставляет цифровую информацию о вредных объектах с указанием геолокационных параметров. Эта система позволяет оперативно оповещать сельхозпроизводителей о выявленных вредителях, болезнях и сорняках, обеспечивая своевременное проведение защитных мероприятий.

Читайте также:

• Народные средства или БАДы: что эффективнее при заболевании свиней
• От нашего стола: топ 3 продукта экспорта российского АПК в 2023 году
• Фунгицид как лекарство: применяем вовремя и по делу
• Амарант: протеиновое растение будущего
• Паразиты и болезни на страусиной ферме: чем болеют птицы-великаны
• Март на пасеке: окончание зимовки
• Всеядные козы едят гайки, шины и сигареты. Чем же все-таки их кормить?
• Предвесенние заботы фермера: 9 шагов по уходу за сеялкой
• Итоги 2023 года: овощи защищенного грунта
• Богарное земледелие: как прокормить самые засушливые регионы
• Рабочие руки к посевной: три совета фермеру
• Как сохранить надои: профилактика и лечение отека вымени
• Единый сельхозналог: плюсы и минусы для фермера

 

Заходите на фермерский маркетплейс «Свое фермерство», здесь вы сможете найти корову для вашей фермы или качественные и свежие продукты из молока.