Par exemple, les raisins cultivés pour les variétés premium de cabernet et de merlot nécessitent une quantité d'eau très précise pour produire des fruits de la bonne douceur. Mais les mesures modernes des niveaux d'eau des plantes sont loin d'être idéales, dit Alan Lakso, professeur à l'Université Cornell qui étudie la physiologie végétale depuis 40 ans. La plupart des méthodes commerciales mesurent les niveaux d'eau en plaçant des lecteurs d'humidité dans le sol. Mais les racines de vigne et de pommier aiment voyager - elles peuvent s'étendre loin de l'emplacement du lecteur et fausser l'image.
« Ils mesurent tous l'eau dans le sol, ce qui est en quelque sorte indirect, parce que vous ne récoltez pas la terre, ", dit Lakso. « Vous récoltez la plante. »
Mesurer les niveaux d'eau à l'intérieur de la plante elle-même est un moyen plus précis de le faire, mais c'est un manuel, processus à forte intensité de main-d'œuvre. Les mesureurs ont coupé une feuille, placez-le dans une chambre de pression et appliquez une pression dessus jusqu'à ce que de l'eau sorte de la coupe coupée. Parce que la méthode est longue et lente, les producteurs ne l'utilisent pas souvent. Il ne fournit pas non plus une image continue de la santé de la plante, Lakso dit, comparer le processus à une prise de tension artérielle sur un patient une fois par semaine. "Il vous dit ce que c'est, mais il ne dit pas ce que c'était la semaine précédente, ", dit Lakso. « Je voulais avoir un moyen de surveiller les plantes en continu. »
Pour mesurer en continu les niveaux d'eau des plantes, chaque usine doit être équipée de son propre capteur d'eau personnel - et c'est exactement ce que l'équipe de Cornell a recherché.
Alors il est allé à l'intérieur de l'usine, Style "Voyage fantastique".
Pour mesurer en continu les niveaux d'eau des plantes, chaque usine doit être équipée de son propre capteur d'eau personnel - et c'est exactement ce que l'équipe de Cornell a recherché. Lakso et Abraham Stroock, professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire, ainsi que Vinay Pagay, un doctorant à l'époque, a créé un capteur d'eau à puce électronique qui peut être inséré directement dans l'usine. En construisant la puce, ils ont utilisé la propre architecture des plantes pour la gestion de l'eau, basant la conception sur la physiologie des plantes.
Les feuilles des plantes ont de minuscules pores remplis d'eau provenant des racines; que l'eau s'évapore à travers les membranes des feuilles. La puce a également une cavité remplie d'eau et une membrane à travers laquelle l'eau s'évapore. Au fur et à mesure que l'eau de la plante s'épuise, le capteur aussi. Quand le niveau baisse, la puce envoie un signal à un enregistreur de données via un fil ou un émetteur sans fil pour être interprété et stocké. Le fermier est prévenu qu'il est temps d'arroser les plantes. Lorsque les cultures sont éteintes, la puce reconstituera son humidité, trop, et le cycle recommencera.
Les puces, que les chercheurs estiment pouvoir être produit en série pour environ 5 $ chacun, permettra aux producteurs d'ajuster dynamiquement leurs programmes d'irrigation aux divers aléas météorologiques qui affectent l'évaporation de l'eau dans les plantes.
« L'état hydrique d'une plante change avec le temps, " dit Lakso, ajoutant que les nuages, air chaud sec, et le vent peut provoquer des changements rapides. Les puces permettront aux producteurs de faire des lectures rapides et d'effectuer des actions rapides.
La technologie est d'un intérêt particulier pour les caves car les raisins rouges bénéficient d'un léger manque d'eau plus tard dans la saison, dit Pagay, qui a étudié la viticulture et la pomologie - les sciences de la culture du raisin et des fruits.
Les copeaux diront aux producteurs s'ils doivent irriguer ou non, évitant ainsi une utilisation inutile de l'eau.
« Une plante qui a trop d'eau a tendance à mettre plus d'énergie dans les feuilles, " il explique. « Nous essayons de faire en sorte qu'il mette plus d'énergie dans les raisins. » C'est pourquoi un peu de « stress hydrique » conduit à des fruits plus savoureux. « Les raisins ressortent plus doux, », dit Pagay. « Des variétés comme le cabernet et le merlot de Napa Valley sont fabriqués à partir de raisins qui présentent généralement un certain stress hydrique. »
Pagay dit que les puces vont bientôt commencer leurs tests avec Ernest &Julio Gallo Winery de Modesto, Californie. Mais la technologie a une utilisation beaucoup plus large que la seule industrie du vin. Alors que les États-Unis et d'autres régions du monde subissent une sécheresse record, l'équipe espère que leur invention pourra aider les agriculteurs qui font face à de graves pénuries d'eau, ou travailler dans des zones à climat sec.
Les copeaux diront aux producteurs s'ils doivent irriguer ou non, évitant ainsi une utilisation inutile de l'eau. Environ 70 pour cent de la consommation d'eau humaine est utilisée pour l'agriculture, l'optimisation de l'irrigation est donc un gros problème, dit Lakso.
« Nous espérons et attendons du capteur qu'il contribue à optimiser l'irrigation et l'utilisation de l'eau. »
