據北京市農林科學院報道稱，日前，美國賓夕法尼亞州立大學農業科學院的一項研究表明，測量葉片厚度和電容的植物傳感器將具有廣闊的應用前景，那就是用于告訴農民如何在恰當時機打開他們的灌溉系統，從而有效避免水資源浪費和植物干枯。

新型植物傳感器可告訴農民何時灌溉農田作物。資料圖

在干旱地區，持續監測植物的“水應力（waterstress）”尤其重要。在這方面，傳統做法是測量土壤含水量，或者開發計算地表蒸發和植物蒸騰總量的蒸散量模型。但是，新技術可以更準確地檢測植物需水的時間點，因而在提高水資源利用效率方面存在巨大潛力。

研究成果發表在《美國農業和生物工程師學會學報》上。牽頭的研究人員是AminAfzal，他是一位植物科學領域在讀博士生。他在葉片傳感器中集成了同時測量葉片厚度和葉片電容的功能，而在此之前，還沒有人做過這方面的研究。

研究是在番茄植株上進行的，共進行了11天，而番茄則生長在具有恒溫和12小時開/關光周期功能的生長室里。生長用的培養基是泥炭灌封混合物，其水分含量可利用土壤—水分傳感器測量。實驗進行時，前3天土壤含水量保持在較高水平，此后8天時間里逐步脫水。

番茄植株上的葉片傳感器，資料圖

研究人員隨機選擇了6個直接暴露于光源的葉片，在上面安裝了傳感器，注意安裝時要避開主要葉脈和邊緣。他們每五分鐘記錄測量一次，發現每天葉片厚度變化較小，且當土壤水分含量從高到低變化時，沒有出現明顯的日間波動。然而，當土壤水分含量低于枯萎點以下時，葉片厚度變化更為明顯。直到實驗的最后兩天，葉片厚度開始穩定，那時水分含量達到5%。

電容能顯示葉子存儲電荷的能力，它在黑暗期間大致恒定在最小值，但在光照期間迅速增大，這就意味著電容能反映光合作用的活性。此外，每日的電容變化在土壤水分低于枯萎點時減小，并且在含水量為11%時完全停止，這表明基于對光合作用的影響，可以觀察到“水應力”對電容的作用。

本研究是賓夕法尼亞州立大學農業科學院系列研究中最新的一部分。通過它，Afzal希望能最終開發出一個系統，其中，葉片傳感器將有關植物水分的精準信息發送到農田里的中央單元，然后實時地與灌溉系統進行通信，以便確定何時對作物進行灌溉。他構思了一個方案，可使傳感器、中央單元和灌溉系統進行無線通信，而傳感器則能用電池或太陽能無線供電。