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Agricoltura moderna
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Per esempio, le uve coltivate per le varietà premium cabernet e merlot richiedono una quantità d'acqua molto precisa per produrre frutti della giusta dolcezza. Ma le moderne misurazioni dei livelli dell'acqua delle piante sono tutt'altro che ideali, dice Alan Lakso, un professore alla Cornell University che studia fisiologia vegetale da 40 anni. La maggior parte dei metodi commerciali misura i livelli dell'acqua posizionando i lettori di umidità nel terreno. Ma le radici della vite e del melo amano viaggiare:possono estendersi lontano dalla posizione del lettore e distorcere l'immagine.
“Tutti misurano l'acqua nel terreno, il che è una specie di indiretto, perché non stai raccogliendo il terreno, "dice Lakso. "Stai raccogliendo la pianta."
Misurare i livelli dell'acqua all'interno della pianta stessa è un modo più accurato per farlo, ma è un manuale, processo ad alta intensità di lavoro. I misuratori tagliano una foglia, posizionarlo in una camera a pressione e applicare pressione su di esso fino a quando l'acqua non fuoriesce dal taglio reciso. Poiché il metodo richiede tempo e lentezza, i coltivatori non lo usano spesso. Né fornisce un quadro continuo della salute della pianta, Lakso dice, paragonando il processo alla misurazione della pressione sanguigna su un paziente una volta alla settimana. “Ti dice cos'è, ma non dice cosa fosse la settimana prima, "dice Lakso. "Volevo avere un modo per monitorare continuamente gli impianti".
Per misurare continuamente i livelli dell'acqua dell'impianto, ogni impianto deve essere dotato di un proprio sensore dell'acqua personale, ed è esattamente ciò che il team di Cornell ha cercato di fare.
Così è andato all'interno della pianta, Stile “Fantastico Viaggio”.
Per misurare continuamente i livelli dell'acqua dell'impianto, ogni impianto deve essere dotato di un proprio sensore dell'acqua personale, ed è esattamente ciò che il team di Cornell ha cercato di fare. Lakso e Abraham Stroock, professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare, così come Vinay Pagay, uno studente di dottorato all'epoca, ha creato un sensore dell'acqua a microchip elettronico che può essere inserito direttamente nell'impianto. Nella costruzione del chip, hanno usato la stessa architettura degli impianti per la gestione dell'acqua, basando il progetto sulla fisiologia vegetale.
Le foglie delle piante hanno minuscoli pori pieni di acqua sollevata dalle radici; quell'acqua evapora attraverso le membrane delle foglie. Il chip ha anche una cavità piena d'acqua e una membrana attraverso la quale l'acqua evapora. Man mano che l'acqua della pianta si esaurisce, così fa il sensore. Quando il livello scende, il chip invia un segnale a un data logger tramite un filo o un trasmettitore wireless per essere interpretato e archiviato. L'agricoltore viene informato che è ora di innaffiare le piante. Quando i raccolti sono spenti, il chip ricostituirà la sua umidità, pure, e il ciclo ricomincerà.
Le patatine, che i ricercatori stimano possa essere prodotto in serie per circa $ 5 ciascuno, consentirà ai coltivatori di adeguare dinamicamente i propri programmi di irrigazione ai vari fattori meteorologici che influenzano l'evaporazione dell'acqua nelle piante.
“Lo stato dell'acqua di una pianta cambia con il tempo, "dice Lakso, aggiungendo che le nuvole, aria calda secca, e il vento può causare rapidi cambiamenti. I chip consentiranno ai coltivatori di effettuare letture rapide e seguire con azioni rapide.
La tecnologia è di particolare interesse per le cantine perché le uve rosse beneficiano di una leggera carenza d'acqua più avanti nella stagione, dice Pagay, che ha studiato viticoltura e pomologia - le scienze della coltivazione della vite e della frutta.
I chip diranno ai coltivatori se hanno bisogno di irrigare o meno, impedendo così l'uso inutile dell'acqua.
“Una pianta che ha troppa acqua tende a mettere più energia nelle foglie, " lui spiega. "Stiamo cercando di far sì che dia più energia all'uva". Ecco perché un po' di "stress idrico" porta a frutti più gustosi. “L'uva esce più dolce, "Pagay dice. "Varietà come il cabernet e il merlot della Napa Valley sono ottenuti da uve che in genere hanno una certa quantità di stress idrico".
Pagay afferma che le patatine inizieranno presto i loro giri di test con Ernest &Julio Gallo Winery di Modesto, California. Ma la tecnologia ha un uso molto più ampio della semplice industria del vino. Mentre gli Stati Uniti e altre parti del mondo lavorano sotto una siccità da record, il team spera che la loro invenzione possa aiutare gli agricoltori che stanno affrontando gravi carenze idriche, o lavorare in zone a clima secco.
I chip diranno ai coltivatori se hanno bisogno di irrigare o meno, impedendo così l'uso inutile dell'acqua. Circa il 70% del consumo di acqua dell'uomo viene utilizzato per l'agricoltura, quindi ottimizzare l'irrigazione è un grosso problema, dice Lakso.
"Certamente speriamo e ci aspettiamo che il sensore aiuti a ottimizzare l'irrigazione e l'uso dell'acqua".
