Por exemplo, uvas cultivadas para as variedades premium cabernet e merlot requerem uma quantidade muito precisa de água para produzir frutos com a doçura certa. Mas as medições modernas dos níveis de água das plantas estão longe do ideal, disse Alan Lakso, um professor da Cornell University que estuda fisiologia vegetal há 40 anos. A maioria dos métodos comerciais mede os níveis de água colocando leitores de umidade no solo. Mas as raízes da videira e da macieira gostam de viajar - elas podem se espalhar para longe do local do leitor e distorcer a imagem.
“Todos eles medem a água no solo, o que é meio indireto, porque você não está colhendo o solo, ”Lakso diz. “Você está colhendo a planta.”
Medir os níveis de água dentro da própria planta é uma maneira mais precisa de fazer isso, mas é um manual, processo de trabalho intensivo. Os medidores cortam uma folha, coloque-o em uma câmara de pressão e aplique pressão até que a água saia da guarnição cortada. Como o método é demorado e lento, os produtores não o usam com frequência. Nem fornece uma imagem contínua da saúde da planta, Lakso diz, comparando o processo a medir a pressão arterial de um paciente uma vez por semana. “Diz a você o que é, mas não diz o que foi na semana anterior, ”Lakso diz. “Eu queria ter uma maneira de monitorar as plantas continuamente.”
Para medir os níveis de água da planta continuamente, cada planta deve ser equipada com seu próprio sensor de água pessoal - e é exatamente isso que a equipe Cornell escolheu.
Então ele foi para dentro da fábrica, Estilo “Fantastic Voyage”.
Para medir os níveis de água da planta continuamente, cada planta deve ser equipada com seu próprio sensor de água pessoal - e é exatamente isso que a equipe Cornell escolheu. Lakso e Abraham Stroock, professor associado de engenharia química e biomolecular, assim como Vinay Pagay, um estudante de doutorado na época, criou um sensor eletrônico de microchip de água que pode ser inserido direto na planta. Na construção do chip, eles usaram a própria arquitetura das plantas para gerenciamento de água, baseando o projeto na fisiologia vegetal.
As folhas das plantas têm minúsculos poros cheios de água trazida das raízes; que a água evapora através das membranas das folhas. O chip também tem uma cavidade cheia de água e uma membrana por onde a água evapora. À medida que a água da planta se esgota, o mesmo acontece com o do sensor. Quando o nível cai, o chip envia um sinal para um registrador de dados por meio de um fio ou um transmissor sem fio para ser interpretado e armazenado. O fazendeiro é avisado de que é hora de regar as plantas. Quando as safras são temperadas, o chip irá repor sua umidade, também, e o ciclo começará de novo.
Os chips, que os pesquisadores estimam que pode ser produzido em massa por cerca de US $ 5 cada, permitirá que os produtores ajustem dinamicamente seus horários de irrigação a vários parasitas climáticos que afetam a evaporação da água nas plantas.
“O estado da água de uma planta muda com o clima, ”Diz Lakso, adicionando aquelas nuvens, ar quente e seco, e o vento pode causar mudanças rápidas. Os chips permitirão que os produtores façam leituras rápidas e acompanhem com ações rápidas.
A tecnologia é de particular interesse para as vinícolas porque as uvas vermelhas se beneficiam de uma ligeira escassez de água no final da temporada, diz Pagay, que estudou viticultura e pomologia - as ciências do cultivo de uvas e frutas.
Os chips dirão aos produtores se eles precisam irrigar ou não, evitando assim o uso desnecessário de água.
“Uma planta que tem muita água tende a colocar mais energia nas folhas, " ele explica. “Estamos tentando fazer com que ele coloque mais energia nas uvas”. É por isso que um pouco de "estresse hídrico" leva a frutas melhores e mais saborosas. “As uvas saem mais doces, ”Diz Pagay. “Variedades como o cabernet e merlot do Vale do Napa são feitas de uvas que normalmente apresentam algum estresse hídrico.”
Pagay diz que os chips começarão em breve suas rodadas de testes com Ernest &Julio Gallo Winery de Modesto, Califórnia. Mas a tecnologia tem um uso muito mais amplo do que apenas a indústria do vinho. Enquanto os EUA e outras partes do mundo trabalham sob uma seca recorde, a equipe espera que sua invenção possa ajudar os agricultores que estão lidando com a grave escassez de água, ou trabalhar em áreas de clima seco.
Os chips dirão aos produtores se eles precisam irrigar ou não, evitando assim o uso desnecessário de água. Cerca de 70 por cento do consumo de água pelos humanos é usado para a agricultura, então otimizar a irrigação é um grande problema, diz Lakso.
“Certamente esperamos e esperamos que o sensor ajude a otimizar a irrigação e o uso de água.”
