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リーフセンサーは、 植物の葉の水分レベルをリアルタイムで監視することで、植物の水分損失または水不足ストレス（WDS）を測定する植物測定装置（植物生理学的プロセスの測定[1] ）です。最初のリーフセンサーは、 2001年に機械的な葉の厚さを感知するデバイスで米国特許を取得したイスラエルの会社、LeafSensによって開発されました。 [3] LeafSenは、イスラエルの柑橘類果樹園にリーフセンサー技術を取り入れることで大きな進歩を遂げました。[4] ソリッドステートスマートリーフセンサー技術は、 2007年にコロラド大学ボルダー校によってNASA向けに開発されました。これは、農業用水需要の監視と制御を支援するために設計されました。 [5] AgriHouseは、 2007年にコロラド大学と共同で、精密灌漑制御用のソリッドステートリーフセンサー技術をさらに開発するために、国立科学財団（NSF）のSTTR助成金を受け取りました。[6]
精密監視
水不足ストレス測定
2007 年に国立科学財団からフェーズ I 研究助成金を受けた結果、葉センサー技術は、差し迫った水不足ストレスを感知して灌漑を 24 時間ごとに 1 回から 2 ～ 2.5 日ごとに 1 回に減らすことで、灌漑用水を 30 ～ 50% 節約できる可能性があることが示されました。[7] AgriHouse が開発した葉センサー技術は、葉の膨圧 を測定することで水不足ストレスを示します。膨圧は、葉の脱水が始まると大幅に低下します。植物の差し迫った水不足ストレスを早期に検出することで、植物が水分要件を人間や電子インターフェイスに直接伝達できるようにすることで、精密灌漑制御の入力パラメータとして使用できます。たとえば、センターピボット灌漑システムによって灌漑される円形の圃場のさまざまなセクターに適切に分散された複数のセンサーのワイヤレス送信情報を利用する基本システムは、どの圃場セクターにいつ灌漑する必要があるかを灌漑レバーに正確に伝えることができます。[8] [9]
灌漑管理
2008年にUSDAが後援した現地調査では、乾燥豆に取り付けられたAgriHouseのSG-1000リーフセンサーにより、灌漑用水とポンプのコストが25%削減されたことが実証されました。[10] 2010年にコロラド州ボルダーのコロラド大学は、AgriHouse Incに特許取得済みのリーフセンサー技術の独占的ライセンスを付与しました。[11]
近年、SG-1000リーフセンサーと市販のデータロガーを使用した灌漑制御のための精密灌漑モニタリングが実現しました。[12]研究者は、圃場条件下でSG-1000リーフセンサーを使用して、葉の厚さと植物の葉の相対水分含有量（RWC）の間に直接的な相関関係があることを発見しました。[13]
水とエネルギーの節約
SG-1000リーフセンサーを圃場や温室で使用して、水とエネルギーを節約することで農業の持続可能性が向上することが実証されています。植物科学の研究者や農学者は、SG-1000リーフセンサーを使用して、水分含有量と葉細胞の膨張ポテンシャルおよび葉の厚さの関係を研究しています。このデバイスを使用して、水ポテンシャルと浸透水ポテンシャルの関係を含む植物の葉の特性が研究されています。[14]
参照
脚注
- ^ 「植物に特徴的な生理機能、2009年、国立生物情報センター（MeSH）」。
- ^ Cochard H, Coll L, Le Roux X, Améglio T (2002年1月). 「クルミの水ストレス時の気孔閉鎖に対する植物水力学の影響の解明」. Plant Physiol . 128 (1): 282–90. doi :10.1104/pp.010400. PMC 148995. PMID 11788773 .
- ^ 米国特許 6185833、Bravado, BA、Sharon, Y.、Seligmann, R.、「葉厚検知装置」、2001-02-13 発行
- ^ Cohen, D. (2001). 「フルーツを飲む」。ニューサイエンティスト(2290)。
- ^ 「コロラド大学ボルダー校の発明により、水を欲しがる作物が農家に信号を送ることが可能に | ニュースセンター | コロラド大学ボルダー校」。2009年12月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年8月30日閲覧。
- ^ 「AgriHouse Inc. が CU 水管理技術の開発で NSF 助成金を獲得」コロラド大学 TTO。2007 年 6 月 7 日。
- ^ 「新たな一歩を踏み出す」(PDF)。国立科学財団。2007年6月7日。
- ^ Jones, W. (2009). 「植物が話せる新デバイス: スマートセンサーで作物が栽培者に水やりを促すテキストメッセージを送る」IEEE Spectrum。2012年9月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ M. O'Brien、M. Walton (2010)。「新しい葉センサーが植物の喉の渇きを知らせる」国立科学財団。
- ^ 「AgriHouse が葉センサー技術の独占ライセンスを取得」 Northern Colorado Business Report、2010 年 1 月 12 日。
- ^ 「AgriHouse Inc.、コロラド大学の水管理技術の独占ライセンスを取得」Seed Today、2010年1月11日。
- ^ 「センサーにより農家が農家にテキストメッセージを送信できるようになる」NASA スピンオフ出版物。2012 年 1 月。
- ^ Seelig, Hans-Dieter; Stoner , Richard J.; Linden, James C. (2012 年 7 月)。「温室条件下での葉の厚さの測定を使用したササゲ植物の灌漑制御」灌漑科学。30 (4): 247–257。doi : 10.1007 /s00271-011-0268-2。S2CID 5030522 。
- ^ ゼーリグ、ハンス＝ディーター;ウォルター、アーデルハイト。シュレーダー、フリッツ・ジェラルド（2015 年 3 月 5 日） 「植物乾燥中のインゲン豆の葉の厚さと膨圧」。科学園芸学。184 : 55-62.土井：10.1016/j.scienta.2014.12.025。