Chế tạo thiết bị đo lường tác động của hạn hán đến thực vật

Theo dõi tình trạng sinh lý của cây trồng là một bước quan trọng để bảo vệ cây trồng trước những tác động có hại và nâng cao năng suất. Tuy nhiên, các phương pháp hiện có để đánh giá tình trạng cây trồng lại đang gây hại và trong nhiều trường hợp, cần phải chờ lâu mới có kết quả. Thiết bị mới không xâm lấn và sử dụng sóng siêu âm không tiếp xúc trên một chiếc lá chưa cắt để tiến hành đo lường và đánh giá tác động của hạn hán đến cây trồng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị cho cây nho và tiến tới dùng cho các loại cây khác.

Các vườn nho ở châu Âu đang phải hứng chịu hạn hán

Cây nho đặc biệt dễ bị khô hạn do hệ thống rễ nông và khả năng hút nước từ đất hạn chế. Cây nho bị thiếu nước, sẽ cho năng suất thấp hơn. Hơn nữa, khô hạn làm thay đổi thành phần của nho, như lượng đường và độ axit, ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của rượu vang. Vì những lý do này và để tránh tình trạng cực đoan khác do tưới quá nhiều nước cho cây nho, cần phải theo dõi sự phát triển của cây nho để điều chỉnh lượng nước tưới.

Các vườn nho ở châu Âu sản xuất hơn 50% rượu vang trên thế giới, đã phải trải qua hiện tượng thời tiết nóng và khô hơn bình thường vào năm 2022, khiến cho 18% vườn nho ở châu Âu có nguy cơ bị khô hạn. Năm nay, Bộ Nông nghiệp, Thực phẩm và Thủy sản Tây Ban Nha cũng lo ngại, sản lượng rượu vang của Tây Ban Nha sẽ giảm hơn 20% so với năm ngoái, do ảnh hưởng của hạn hán kéo dài.

Thiết bị do các nhà khoa học tại KTU phát triển, bao gồm hai bộ chuyển đổi, trong đó một bộ hoạt động như loa phát tín hiệu và bộ còn lại nhận tín hiệu dưới dạng micrô. Bất cứ vật gì ở giữa chúng đều làm thay đổi tín hiệu. Linas Svilainis, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Điện và Điện tử tại KTU giải thích: "Dựa trên sự thay đổi đang diễn ra, chúng tôi có thể xác định các đặc tính cơ học của một vật thể, trong trường hợp này là lá cây".

Thiết bị điện tử có kích thước bằng lòng bàn tay này sinh ra sóng siêu âm, nhận và truyền dữ liệu đến điện thoại thông minh. Tọa độ địa lý và hình ảnh được đính kèm vào dữ liệu cảm biến và được gửi đến bộ lưu trữ đám mây. Bản đồ phân phối và biểu đồ thời gian về các đặc điểm của thực vật được tạo ra bằng công nghệ điện toán đám mây. Tần số cộng hưởng, độ dày, mật độ và mức độ suy giảm của cây có thể được đo lường nhờ có sóng siêu âm từ thiết bị mới.

Giải pháp không xâm lấn để phân tích cây trồng trực tiếp tại hiện trường

Theo GS. Svilainis, đây không phải là thiết bị duy nhất đo các đặc điểm tương tự của cây trồng. Tuy nhiên, điểm khác biệt là thay vì luồn cảm biến áp suất vào thân cây, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ không xâm lấn, không tiếp xúc. Ngoài ra, thiết bị có trọng lượng nhẹ, tiện lợi và cho kết quả ngay lập tức. Khi sử dụng các thiết bị khác, cần cắt lá và mang đến phòng thí nghiệm, mất nhiều thời gian, nhưng thiết bị mới cho kết quả ngay tại hiện trường.

Thiết bị đo lường tác động của hạn hán đến thực vật được thiết kế cho những chiếc lá lớn (có đường kính hơn 3 cm), đủ phẳng để phủ hoàn toàn các đầu dò, nhưng trong tương lai, công cụ này có thể được phát triển thêm cho các loại cây khác để kiểm soát bệnh tật…