Công cụ tiềm năng mới để sàng lọc cây trồng bị ảnh hưởng bởi sương giá

Cánh đồng lúa mạch bị thiệt hại do sương giá tại các thử nghiệm thực địa tại Loxton. Nguồn: Đại học Adelaide.

Các nhà khoa học nông nghiệp tại Đại học Adelaide đã xác định được một công cụ mới tiềm năng để sàng lọc cây ngũ cốc bị hư hại do sương giá.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Optics Express, đã chỉ ra rằng họ có thể sàng lọc thành công những cây lúa mạch bị  hư hại do sương giá mà không phải phá hủy chúng bằng công nghệ hình ảnh sử dụng sóng terahertz (sóng nằm giữa sóng vi ba và sóng hồng ngoại trên phổ điện từ).

Trưởng dự án, Giáo sư Jason Able, tại Đại học Nông nghiệp, Thực phẩm và Rượu, cho biết: “Sương giá ước tính gây thiệt hại trực tiếp và gián tiếp cho người trồng ngũ cốc Úc khoảng 360 triệu đô la mỗi năm. Để giảm thiểu đáng kể thiệt hại về kinh tế, điều quan trọng là người trồng phải đưa ra quyết định là nên cắt bỏ cây trồng để lấy cỏ khô hay tiếp tục thu hoạch ngay sau khi thiệt hại do sương giá xảy ra. Tuy nhiên, việc phân tích các hạt có bị ảnh hưởng do sương giá là rất khó, tốn nhiều thời gian và liên quan đến việc lấy mẫu".

Thiệt hại do sương giá có thể xảy ra khi các cơ quan sinh sản của cây tiếp xúc với nhiệt độ không khí dưới 0°C trong thời gian sinh trưởng, với mức độ thiệt hại phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng và sự xuất hiện của các hiện tượng sương giá.

Lúa mạch bị hư hại do sương giá tại các thử nghiệm thực địa tại Loxton. Nguồn: Đại học Adelaide.

Các loại cây ngũ cốc như lúa mạch và lúa mì có nhiều khả năng nhạy cảm với thiệt hại do sương giá tùy thuộc vào di truyền, thực hành quản lý, điều kiện môi trường và sự tương tác của chúng. Ví dụ: nhiệt độ chênh lệch 1°C có thể dẫn đến thiệt hại do sương giá từ 10% đến 90% ở lúa mì.

Được hỗ trợ bởi Viện Nghiên cứu Waite của Đại học và Tổng công ty Nghiên cứu và Phát triển Ngũ cốc, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm xem liệu một hệ thống hình ảnh hiện đại tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Terahertz thuộc Trường Kỹ thuật Điện và Điện tử, có thể được sử dụng để quét cả cành lúa mạch và lúa mì hay không để tìm những ảnh hưởng để lại do sương giá.

Sóng Terahertz có thể xuyên qua cành để xác định sự khác biệt giữa các loại ngũ cốc bị đóng băng và chưa đóng băng.

Giáo sư Able cho biết: “Các cành lúa mạch và lúa mì bị sương giá có thể không thấy hiện tượng hay triệu chứng trong nhiều ngày cho đến sau thời gian sương giá. Công nghệ này hứa hẹn cho việc xác định thiệt hại do sương giá gây ra trước khi các triệu chứng có thể được phát hiện rõ ràng".

Các nhà nghiên cứu, bao gồm Tiến sĩ Wendy Lee, Tiến sĩ Ariel Ferrante và Phó Giáo sư Withawat Withayachumnankul, phát hiện ra rằng hình ảnh terahertz có thể phân biệt giữa cành lúa mạch bị đóng băng và không đóng băng, và kết quả thực hiện lặp lại qua nhiều lần quét. Công nghệ hình ảnh này cũng có thể xác định các vị trí hạt riêng lẻ dọc theo chiều dài của cành riêng lẻ.

Giáo sư Able cho biết: “Công nghệ này có thể được phát triển thành một công cụ thực địa, có thể được sử dụng bởi người trồng trọt và nhà nông học để hỗ trợ quản lý cây trồng của họ và giúp giảm thiểu thiệt hại do sương giá. Công nghệ này cũng có thể được các nhà lai tạo thực vật sử dụng để đưa ra các quyết định lựa chọn nhanh chóng và sáng suốt hơn về hiệu suất của một dòng nhân giống so với nhiều dòng khác".

Mai Thanh Trúc theo Phys.org