Подлистовые сенсоры помогут следить за здоровьем урожая

Традиционные методы мониторинга состояния сельскохозяйственных культур, такие как аэрофотосъемка, предоставляют ограниченные данные. Новая экспериментальная технология — спектральный сенсор, устанавливаемый на обратной стороне листьев растений, — предлагает точное и доступное решение для оценки здоровья растений.

Как работает сенсор?

Разработанный учеными из Университета Тохоку (Япония), сенсор предназначен для использования на "стражах растений" — отдельных представителях посевов, расположенных в разных частях поля. Устройство состоит из двух частей:
• Головка сенсора крепится на обратной стороне листа с помощью ленты, не блокируя доступ солнечного света.

• Контрольный модуль, соединённый кабелем с головкой, содержит аккумулятор, микропроцессор Arduino, антенну и другие электронные компоненты.
Сенсор каждые несколько часов активирует два светодиода, которые освещают лист с обратной стороны. Фотодиод между светодиодами анализирует отражённый свет, фиксируя цвет листа — ключевой показатель здоровья растения. Дополнительно устройство измеряет естественный солнечный свет, проходящий через лист. Сравнив оба замера, сенсор определяет, какой свет поглощается растением, что позволяет судить о его состоянии и фазе роста.

Автоматизация и данные в реальном времени

Собранные сенсором данные передаются через сотовую сеть на облачный сервер, где они обрабатываются и предоставляются пользователям. Технология была протестирована на деревьях золотистой берёзы в экспериментальном саду Токийского университета. Сенсоры измеряли изменения цвета листьев каждые два часа в течение двух недель, фиксируя их естественный переход от зелёного к жёлтому и коричневому.

Результаты сенсоров оказались сопоставимы с данными, полученными с помощью ручных спектрометров, но использование сенсоров значительно сокращает время и трудозатраты, что особенно важно для крупных сельскохозяйственных угодий.

Доступность и перспективы

Производство одного сенсора на этапе прототипа обходится всего в несколько десятков долларов, а массовое производство может значительно снизить эту стоимость. Низкая цена устройства позволяет устанавливать их в большом количестве по всему полю, создавая сеть для одновременного мониторинга множества участков.

"Эти доступные сенсоры — многообещающий инструмент для точного мониторинга здоровья растений через цвет листьев и данные о световом отражении," — отмечает Каори Кодзума, соавтор исследования.

Новая эпоха в сельском хозяйстве

Технология подлистовых сенсоров может значительно упростить мониторинг посевов, помогая фермерам своевременно выявлять стресс растений, вызванный нехваткой воды, болезнями или другими факторами. Это открытие не только повышает эффективность управления урожаем, но и способствует оптимизации ресурсов, обеспечивая устойчивое развитие сельского хозяйства.