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?！拔覀兡軓臏厥抑蝎@得的唯一數據是電子數據。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據是非常有益的?！碑敋w一化差異植被指數(NDVI)用于分析時，這些光子產生獨特的光特征，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。“事實證明，(NDVI)是這個項目的一個有趣的起點，因為有大量的數據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?！斑@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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