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Nature communications2023Sep23Vol.14issue(1)

イチジクの葉の形態に触発された効率的な農業の点滴灌漑

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

灌漑は水不足によって制限されます。ここでは、イチジクの木の葉に触発された点滴灌漑システム(Bodhi Treeとも呼ばれる)が灌漑効率を改善する方法を示します。葉の逆曲率は、複数の水流の収束プロセスを調節しますが、そのロングテールの頂点により、葉の頂点を越えた液滴分離重心を備えた高速水排水が可能になります。ドリップボリュームのスケーリング法則を使用して排水ダイナミクスを分析することにより、頂点の先端を固定するコンタクトラインの分割後に点滴周波数が増加する理由について説明します。Bodhi Leaf Apexに触発された点滴灌漑エミッターを構築し、異なる灌漑モードで小麦、綿、トウモロコシの発芽効率を比較します。これらの結果は、提案されているBodhi-Leaf-Apex Mimetic(BLAM)の点滴灌漑が、発芽と苗の成長を確保しながら、水の節約を改善できることを示しています。

灌漑は水不足によって制限されます。ここでは、イチジクの木の葉に触発された点滴灌漑システム(Bodhi Treeとも呼ばれる)が灌漑効率を改善する方法を示します。葉の逆曲率は、複数の水流の収束プロセスを調節しますが、そのロングテールの頂点により、葉の頂点を越えた液滴分離重心を備えた高速水排水が可能になります。ドリップボリュームのスケーリング法則を使用して排水ダイナミクスを分析することにより、頂点の先端を固定するコンタクトラインの分割後に点滴周波数が増加する理由について説明します。Bodhi Leaf Apexに触発された点滴灌漑エミッターを構築し、異なる灌漑モードで小麦、綿、トウモロコシの発芽効率を比較します。これらの結果は、提案されているBodhi-Leaf-Apex Mimetic(BLAM)の点滴灌漑が、発芽と苗の成長を確保しながら、水の節約を改善できることを示しています。

Irrigation is limited by water scarcity. Here, we show how a drip irrigation system inspired by the leaf of the fig tree Ficus religiosa (also known as the bodhi tree) can improve irrigation efficiency. The reverse curvature of the leaf regulates the convergence process of multiple water streams, while its long-tail apex allows for fast water drainage with the droplet separation centroid beyond the leaf apex. We explain why drip frequency increases after the break-up of contact line pinning at the apex tip by using scaling laws for drip volume and analyzing drainage dynamics. We build a drip irrigation emitter inspired by the bodhi leaf apex and compare the germination efficiency of wheat, cotton, and maize under different irrigation modes. These results show that the proposed bodhi-leaf-apex-mimetic (BLAM) drip irrigation can improve water saving while ensuring germination and seedling growth.

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