Không hấp thụ đủ dưỡng chất, cây trồng sẽ có lượng nitơ thấp hơn bình thường. Dựa vào điều này, nhóm sáng chế thuộc Liên minh Nghiên cứu và Công nghệ Singapore – MIT (SMART) đã phát triển một thiết bị cầm tay cho phép nông dân kiểm tra nhanh nồng độ nitơ trên lá, từ đó sớm giải quyết tình trạng thiếu dinh dưỡng của cây.
Nguyên mẫu thiết bị đã chứng minh hiệu quả trên nhiều loại rau và giúp trồng các loại rau giàu dinh dưỡng, nhưng tốn ít chi phí.
Thiết bị có chứa một cảm biến quang phổ Raman cỡ nhỏ, hoạt động bằng cách chiếu ánh sáng laser đơn sắc lên mẫu vật – trường hợp này là một chiếc lá. Khi dùng thiết bị kẹp lên lá cây, những phân tử trong lá sẽ phản xạ và phân tán ánh sáng theo cách riêng. Nhờ phân tích cách phân tán ánh sáng đó, thiết bị có thể xác định hóa chất nào có trong lá.
Không chỉ giúp cảnh báo tình trạng thiếu hụt dinh dưỡng (nhờ phát hiện nồng độ thấp nitơ), cảm biến còn xác định được các vấn đề khác của cây nhờ đo nồng độ của các chất chuyển hóa khác. Ví dụ, nếu có nồng độ thấp bất thường về sắc tố tự nhiên carotenoid, cây có thể đang mắc “hội chứng tránh bóng râm” – tình trạng xảy ra khi cây mọc cao và khẳng khiu để đón ánh nắng, làm giảm sự phát triển của lá và tạo ra các điểm yếu về cấu trúc trong quá trình tăng trưởng.
“Việc áp dụng rộng rãi công nghệ này cho nhiều loại cây trồng có thể góp phần cải thiện năng suất cây trồng, nâng khả năng chống chịu với khí hậu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường thông qua việc giảm sử dụng phân bón” – Giáo sư Nam-Hai Chua, đồng tác giả nghiên cứu, nói về lợi ích tiềm năng của thiết bị.