无论你在哪个星球 一种监测室内作物健康状况的方法

随着世界的城市化和LED种植灯等技术的成本降低，室内农业正在成为食品供应中越来越重要的一部分。最后，室内饲养技术可以帮助人们在太空中保持健康的饮食。然而，由于室内作物生长的完全封闭系统，必须快速捕捉土壤养分、盐分、温度等因素的不平衡，以避免整个作物的损失。在最新一期《植物科学应用》杂志发表的工作中，佛罗里达大学太空植物实验室的罗伯特Ferl博士和他的同事开发了一种基于光的工具，可以快速、准确、廉价地评估植物的健康状况。

毫不奇怪，对于太空植物实验室的工作来说，这项研究的目的是关注外星农业。“想象一下火星上的温室由机器人维护，”该研究的通讯作者Ferl博士说。“我们能从温室获得的唯一数据是电子数据。没有样品被退回。在这种条件下，从植物叶片发出的光子中获得尽可能多的数据是非常有益的。”当使用归一化差异植被指数(NDVI)进行分析时，这些光子产生独特的光特性，可以很好地解释植物的工作模式。

NDVI是一种广泛使用的植物健康和光合速率的指标，最初是为了通过卫星监测植物生长而开发的。这个指数比较了植物对不同光谱的吸收；健康的植物发出可识别的光特征，吸收光谱中光合作用活跃区域的光，并反射近红外光。“[NDVI]被证明是这个项目的一个有趣的起点，因为有大量的数据集和集体理解支持使用不同的光谱成分来了解植物健康的想法，”Ferl博士说。他们采用了单一图像NDVI(SI-NDVI)，这是一种低成本的分析版本，以确定在室内农业条件下监测作物健康是否可行。

Ferl博士和他的同事通过将两种不同的植物(芝麻菜和模式植物拟南芥)暴露于两种不同的应激物(盐度和高浓度硝酸铵处理)来评估这种监测技术的功效，这两种应激物产生了独特的和可理解的应激反应。“使用这些控制良好的压力，他们的反应有一个明确的生物化学基础，这使我们能够检测NDVI差异的根本原因，以检测压力或健康反应，”Ferl博士说。他们可以在压力肉眼可见之前很好地检测到来自两种治疗的压力特征，这证明了这些技术可以用作早期监测系统，可以远程部署并且相对便宜。

虽然这些作者的主要动机是对在太空种植植物感兴趣，但他们开发的监测技术在地球上对希望快速抓住种植室问题的室内农民非常有用。“单图像NDVI提供了从单个RGB图像获得光谱特征的机会。这可以降低成本，”Ferl博士说。“这也为有兴趣在商业中使用SI-NDVI概念的大型公民科学家和应用程序开发人员打开了大门。”这意味着这种方法可以应用于监测室内条件下种植的各种作物，这可能意味着餐桌上更便宜、更健康的沙拉绿色蔬菜，无论是在这里还是在火星上。

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