一種監(jiān)測室內作物健康的方法 無論你在哪個星球上

隨著世界城市化和LED生長燈等技術成本的降低，室內農業(yè)正成為食品供應中日益重要的一部分。最后，室內飼養(yǎng)技術可以幫助人類在太空中保持健康的飲食。但由于室內作物生長的完全封閉系統(tǒng)，需要快速捕捉土壤養(yǎng)分、鹽分、溫度等因素的不平衡，避免整個作物的損失。佛羅里達大學太空植物實驗室的羅伯特Ferl博士和他的同事在最新一期《植物科學的應用》上發(fā)表的一本書中，開發(fā)了一種基于光的工具，可以快速、準確、低成本地評估植物的健康狀況。

毫不奇怪，對于太空植物實驗室的工作來說，這項研究的目的是關注外星農業(yè)。該研究的通訊作者Ferl博士說：“想象一下，火星上的機器人正在維護溫室。“我們能從溫室中獲得的唯一數(shù)據(jù)是電子數(shù)據(jù)。沒有樣品返回。在這種情況下，從植物葉片上下來的光子中獲取盡可能多的數(shù)據(jù)是非常有益的。”當歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)用于分析時，這些光子產(chǎn)生獨特的光特征，這可以很好地解釋植物是如何工作的。

NDVI是一種廣泛使用的植物健康和光合速率指標，最初是為衛(wèi)星監(jiān)測植物生長而開發(fā)的。該指數(shù)比較植物對不同光譜的吸收；健康的植物發(fā)出可識別的光特征，吸收光譜中光合活性區(qū)域的光，并反射近紅外光?！笆聦嵶C明，(NDVI)是這個項目的一個有趣的起點，因為有大量的數(shù)據(jù)集和集體理解來支持使用不同光譜成分來了解植物健康的想法，”Ferl博士說。他們使用單一圖像NDVI(SI-NDVI)，這種分析的低成本版本，來確定在室內農業(yè)條件下監(jiān)測作物健康是否可行。

Ferl博士和他的同事通過將兩種不同的植物(芝麻菜和擬南芥)暴露于兩種不同的應激源(鹽度和高濃度硝酸銨處理)來評估這種監(jiān)測技術的有效性，這種應激源產(chǎn)生獨特且易于理解的應激反應?！坝辛诉@些控制良好的壓力，這種反應就有了明確的生化基礎，這使我們能夠通過檢測NDVI差異來檢測壓力或健康反應的根源，”Ferl博士說。他們可以在壓力肉眼可見之前很好地檢測到兩種治療的壓力特征，這證明這些技術可以用作早期監(jiān)測系統(tǒng)，可以遠程部署，并且成本相對較低。

雖然這些作者的主要動機是對在太空中種植植物感興趣，但他們在地球上開發(fā)的監(jiān)控技術對想要快速發(fā)現(xiàn)種植室問題的室內農民非常有用?！皢螆D像NDVI提供了從單個RGB圖像獲得光譜特征的機會。這可以降低成本，”Ferl博士說。“這也為有興趣在商業(yè)上使用SI-NDVI概念的大型公民科學家和應用程序開發(fā)人員打開了大門?！边@意味著這種方法可以應用于監(jiān)測室內種植的各種作物，這可能意味著餐桌上的沙拉蔬菜更便宜、更健康，無論是在這里還是在火星上。

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