随着世界城市化和LED生长灯等技术成本的降低，室内农业正成为食品供应中日益重要的一部分。最后，室内饲养技术可以帮助人类在太空中保持健康的饮食。但由于室内作物生长的完全封闭系统，需要快速捕捉土壤养分、盐分、温度等因素的不平衡，避免整个作物的损失。佛罗里达大学太空植物实验室的罗伯特Ferl博士和他的同事在最新一期《植物科学的应用》上发表的一本书中，开发了一种基于光的工具，可以快速、准确、低成本地评估植物的健康状况。
毫不奇怪，对于太空植物实验室的工作来说，这项研究的目的是关注外星农业。该研究的通讯作者Ferl博士说：“想象一下，火星上的机器人正在维护温室。“我们能从温室中获得的唯一数据是电子数据。没有样品返回。在这种情况下，从植物叶片上下来的光子中获取尽可能多的数据是非常有益的。”当归一化差异植被指数(NDVI)用于分析时，这些光子产生独特的光特征，这可以很好地解释植物是如何工作的。
NDVI是一种广泛使用的植物健康和光合速率指标，最初是为卫星监测植物生长而开发的。该指数比较植物对不同光谱的吸收；健康的植物发出可识别的光特征，吸收光谱中光合活性区域的光，并反射近红外光。“事实证明，(NDVI)是这个项目的一个有趣的起点，因为有大量的数据集和集体理解来支持使用不同光谱成分来了解植物健康的想法，”Ferl博士说。他们使用单一图像NDVI(SI-NDVI)，这种分析的低成本版本，来确定在室内农业条件下监测作物健康是否可行。
Ferl博士和他的同事通过将两种不同的植物(芝麻菜和拟南芥)暴露于两种不同的应激源(盐度和高浓度硝酸铵处理)来评估这种监测技术的有效性，这种应激源产生独特且易于理解的应激反应。“有了这些控制良好的压力，这种反应就有了明确的生化基础，这使我们能够通过检测NDVI差异来检测压力或健康反应的根源，”Ferl博士说。他们可以在压力肉眼可见之前很好地检测到两种治疗的压力特征，这证明这些技术可以用作早期监测系统，可以远程部署，并且成本相对较低。
虽然这些作者的主要动机是对在太空中种植植物感兴趣，但他们在地球上开发的监控技术对想要快速发现种植室问题的室内农民非常有用。“单图像NDVI提供了从单个RGB图像获得光谱特征的机会。这可以降低成本，”Ferl博士说。“这也为有兴趣在商业上使用SI-NDVI概念的大型公民科学家和应用程序开发人员打开了大门。”这意味着这种方法可以应用于监测室内种植的各种作物，这可能意味着餐桌上的沙拉蔬菜更便宜、更健康，无论是在这里还是在火星上。
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