Innowacyjny czujnik mierzy pragnienie drzew owocowych w czasie rzeczywistym
Uprawy nawadniane wymagają zaopatrzenia w wodę dostosowanego do zmieniającego się zapotrzebowania roślin. Nawet jej niewielki niedobór może obniżyć plony aż o 40 %. W teorii rolnicy powinni dostarczać swoim roślinom dokładnie tyle wody, ile one potrzebują i to w odpowiednim okresie. W praktyce jest to jednak trudne do osiągnięcia, dlatego wielu rolników nadmiernie podlewa swoje rośliny. Zakres tego zjawiska różni się w zależności od regionu i uprawy, ale najczęściej jest to 20–50 % przelanie. Nadmierne podlewanie powoduje liczne problemy środowiskowe, a także generuje niepotrzebne koszty dodatkowe dla rolników. Dostosowanie podlewania do potrzeb roślin pozwoliłoby zwiększyć plony i zaoszczędzić pieniądze. Taki właśnie cel przyświeca zespołowi projektu StemSense, który opracował czujnik mierzący zapotrzebowanie drzew owocowych i winorośli na wodę. Obecnie realizowany projekt jest kontynuacją wcześniejszego unijnego projektu o tej samej nazwie, w ramach którego badano wykonalność urządzenia i przeprowadzono walidację produkcji. W toku nowego projektu zminiaturyzowano czujnik, ukończono prace nad oprogramowaniem i procesami przemysłowymi oraz wprowadzono technologię na rynek.
Potencjał wodny łodygi
Czujnik wykorzystuje fizjologiczną zasadę potencjału wodnego łodygi (ang. stem water potential, SWP). „Jest to bezpośredni miernik siły napięcia wody w tkankach ksylemu rośliny, jej kanału transportującego wodę w górę łodygi”, wyjaśnia Anat Halgoa Solomon, koordynatorka projektu. „Innymi słowy, SWP to energia, której roślina potrzebuje, aby pobrać wodę z gleby do liścia”. Im mniej energii roślina zużywa na pozyskiwanie wody, tym więcej będzie mogła jej przeznaczyć na wzrost owoców. SWP jest mierzone ręcznie za pomocą urządzenia zwanego komorą ciśnieniową. Metoda ta ma jednak dwie główne wady – pozwala na pomiar SWP tylko podczas krótkiego okna czasowego każdego dnia i wymaga przeszkolenia – jest więc ograniczona i niewygodna. Mimo to SWP jest najlepszym wskaźnikiem zapotrzebowania roślin na wodę dostarczającym informacje w czasie rzeczywistym.
Nowa, wygodna metoda mierzenia potencjału wodnego łodygi
Chcąc rozwiązać ten problem, zespół projektu StemSense opracował InTree – wyjątkowy, automatyczny system monitorowania SWP. „Umieszczamy innowacyjny miniaturowy czujnik na pniu drzewa, bezpośrednio łącząc go z tkanką naczyniową rośliny”, dodaje Halgoa Solomon. „Czujnik składa się z osmometru zawierającego niewielką ilość skoncentrowanego płynu zamkniętego półprzepuszczalną membraną. Gdy czujnik zostanie przymocowany do tkanek rośliny, woda przepływa z tkanek do urządzenia”. Monitorowanie ciśnienia w urządzeniu daje ciągłe wskazanie potencjału wodnego tkanek. Zespół StemSense jako pierwszy opracował urządzenie do bezpośredniego pomiaru SWP. Ta innowacyjna technologia jest udostępniana rolnikom na zasadzie subskrypcji. Agronomowie z firmy konsultują się z rolnikami w sprawie ich celów, określają optymalne rozmieszczenie czujników na polu (zwykle jeden na 1–2 hektary), a na koniec umieszczają czujniki na poszczególnych roślinach. Zaawansowany system internetowy łączy dane SWP w czasie rzeczywistym z parametrami środowiskowymi, aby określić stan wody w roślinach i odpowiednio dostosować nawadnianie. Po udanym wprowadzeniu produktu na rynek w 2020 roku udało się utrzymać 100 % klientów, a firma pozyskała ponad 15 międzynarodowych dystrybutorów. Projekt skierowany jest do rolników posiadających sady i winnice. Rozwiązanie StemSense pozwala im ograniczyć zużycie wody i poprawić jakość plonów, jednocześnie obniżając koszty, zwiększając zyski i zmniejszając wykorzystanie ograniczonych zasobów wody.
Słowa kluczowe
StemSense, woda, czujnik, monitorowanie, SWP, potencjał wodny łodygi, nawadnianie, InTree, sad, winnica
