نیتروژن عنصری ضروری برای رشد و تکوین گیاه است. این عنصر یکی از اجزاء اصلی کلروفیل در برگ‌های گیاه است.
فهرست مطالب
سنسورهای نوری برای نظارت بر وضعیت نیتروژن گیاهان
از حسگرهای نوری در کشاورزی برای درک ویژگی‌های خاک و محصول زراعی با تجزیه و تحلیل مقدار نور منعکس شده بر روی بخش‌های در حال رشد محصول زراعی در زمان واقعی استفاده می‌شوند. حسگرهای نوری به ابزارهای تجزیه و تحلیل می‌گویند تا مقدار نیتروژن برای گیاهان ضعیف و ناسالم را افزایش دهند و مقدار نیتروژن برای گیاهان سالم را تنظیم کنند. حسگرهای نوری با در نظر گرفتن زیست توده خاک و نسبت نیتروژن به گازهای دیگر در خاک به عنوان متغیر برای مطالعه‌ی توان محصول زراعی نیز استفاده می‌شوند. این کار به کشاورزان کمک می‌کند تا میزان رطوبت در هوا و خاک را تنظیم کرده و از شرایط مرطوب جلوگیری کنند (شرایط مرطوب سرعت رشد باکتری‌ها و خزه‌ها را افزایش می‌دهد).
نیتروژن عنصری ضروری برای رشد و تکوین گیاه است. این عنصر یکی از اجزاء اصلی کلروفیل در برگ‌های گیاه است. سطوح کلروفیلی بر سطح برگ، وزن برگ، اندازه گیاه و سرعت تعرق تاثیر می‌گذارند. سطوح بسیار پایین نیتروژن می‌تواند باعث بروز علائم کمبود نیتروژن شود که بر کیفیت گیاه، بهره‌وری و قابلیت فروشش تاثیر می‌گذارد. نیتروژن زیاد نیز خوب نیست، زیرا می‌تواند در گیاهان بیش از حد کوددهی شده (Over fertilized) سبب بروز سمیت نیتروژن شود و منجر به رشد کم و تولید گیاهی با کیفیت پایین شود. کوددهی بیش از حد می‌تواند منبع هزینه‌های اضافی غیر ضروری و همچنین خطر زیست‌محیطی در مورد روان آب مواد مغذی باشد. چهار روش برای تشخیص سطح نیتروژن گیاه در گیاهان وجود دارد که شامل تشخیص بصری، آزمایش خاک، تجزیه و تحلیل برگی (Foliar analysis) و استفاده از حسگرهای طیفی غیرمخرب است. حسگرهای انعکاسی رویکرد جدیدی را نشان می‌دهند که پتانسیل زیادی برای ارائه تخمین‌های سریع و آسان و غیر مخرب از وضعیت نیتروژن گیاه دارند. این گزارش به منظور بحث در مورد برخی از حسگرهای طیفی مختلف موجود در بازار، از جمله مروری بر عملکرد و استفاده در یک گلخانه طراحی شده است.
اصول
حسگرهای متعددی طراحی شده‌اند که انعکاس یا جذب رنگ سبز موجود در برگ‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند. سبزینگی برگ‌ها نشان‌دهنده‌ی مقدار کلروفیل موجود در کلروپلاست‌ها است که می‌تواند به عنوان شاخص غیر مستقیمی برای فرآیندهای فتوسنتزی گیاه برای تعیین سلامت و قدرت گیاه استفاده شود. پرورش دهندگان می‌توانند با استفاده از قرائت‌های سنجنده از این مقادیر برای نظارت بر سطح نیتروژن گیاه استفاده کنند تا تعیین شود که آیا گیاه به کود نیتروژنی نیاز دارد یا خیر.
شکل زیر جذب طیفی کلروفیل در برگ‌های زنده را نشان می‌دهد. کلروفیل دارای دو قله‌ی جذب در دو ناحیه متمایز است: ناحیه آبی (۴۰۰ تا ۵۰۰ نانومتر) و ناحیه قرمز (۶۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر)، بدون هیچ گونه سرایتی به ناحیه مادون‌قرمز نزدیک (Near infrared) (NIR). دانشمندان با استفاده از این واقعیت، حسگرهایی را طراحی کرده‌اند که نور را در منطقه قرمز و مادون قرمز نزدیک منتشر می‌کنند. با مقایسه‌ی انعکاس یا جذب این پراکنش‌ها در دو طول موج، مقداری به دست می‌آید که نشان‌دهنده‌ی پوشش گیاهی سبز نمونه است. شاخص نرمال شده‌ی تفاوت پوشش گیاهی (Normalized difference vegetation index)(NDVI) مثالی از مقدار شاخص پوشش گیاهی است. ثابت شده که این شاخص با راندمان فتوسنتزی، شاخص سطح برگ، و زیست‌توده‌ی گیاهان همبستگی دارد. این پارامترها برای پیش‌بینی بهره‌وری و افزایش کیفیت یا بازده محصول زراعی در تعدادی از محصولات زراعی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
