Cảm biến thế năng nước trong đất

Việc theo dõi liên tục tình trạng “căng thẳng nước” của cây trồng đặc biệt quan trọng ở những vùng khô hạn và theo truyền thống được thực hiện bằng cách đo độ ẩm đất hoặc phát triển các mô hình thoát hơi nước để tính tổng lượng bốc hơi bề mặt và thoát hơi nước của cây. Tuy nhiên, có tiềm năng cải thiện hiệu quả sử dụng nước thông qua công nghệ mới có thể cảm nhận chính xác hơn khi cây cần tưới nước.

Các nhà nghiên cứu đã chọn ngẫu nhiên sáu chiếc lá tiếp xúc trực tiếp với nguồn sáng và gắn các cảm biến lên chúng, tránh các gân chính và mép lá. Họ ghi lại các số liệu đo cứ sau năm phút.

Nghiên cứu này có thể dẫn đến việc phát triển một hệ thống trong đó các cảm biến đo độ ẩm lá gửi thông tin chính xác về độ ẩm của cây đến một bộ phận trung tâm đặt ngoài đồng ruộng, sau đó bộ phận này sẽ giao tiếp theo thời gian thực với hệ thống tưới tiêu để cung cấp nước cho cây trồng.

Sự thay đổi độ dày lá hàng ngày rất nhỏ và không có sự thay đổi đáng kể nào được quan sát thấy khi độ ẩm đất chuyển từ cao xuống điểm héo. Tuy nhiên, khi độ ẩm đất thấp hơn điểm héo, sự thay đổi độ dày lá trở nên rõ rệt hơn cho đến khi độ dày lá ổn định trong hai ngày cuối của thí nghiệm khi độ ẩm đạt 5%.  Điện dung, thước đo khả năng tích trữ điện tích của lá, duy trì ở mức tối thiểu gần như không đổi trong thời kỳ tối và tăng nhanh trong thời kỳ sáng. Điều này có nghĩa là điện dung phản ánh hoạt động quang hợp. Khi độ ẩm đất thấp hơn điểm héo, sự thay đổi điện dung theo chu kỳ ngày đêm giảm và dừng hẳn khi độ ẩm đất theo thể tích giảm xuống dưới 11%, cho thấy tác động của stress nước lên điện dung được quan sát thông qua tác động của nó lên quá trình quang hợp.

“Độ dày của tấm giống như một quả bóng bay.—Nó giãn nở do được cấp nước và co lại do thiếu nước hoặc mất nước."Nói một cách đơn giản, khả năng hấp thụ nước của lá thay đổi theo sự thay đổi về lượng nước trong cây và ánh sáng môi trường. Do đó, việc phân tích độ dày của lá và sự thay đổi khả năng hấp thụ có thể cho biết tình trạng nước trong cây – một giếng áp suất.