Para penyelidik telah mengembangkan tambalan baru yang dapat dipakai oleh tanaman untuk terus memantau penyakit atau tekanan lain, seperti kerosakan tanaman atau panas yang melampau.
"Kami telah mencipta sensor yang dapat dipakai yang memantau tekanan dan penyakit tumbuhan dengan cara yang tidak invasif dengan mengukur sebatian organik yang mudah menguap (VOC) yang dikeluarkan oleh tumbuhan," kata Qingshan Wei, penolong profesor kejuruteraan kimia dan biomolekul di North Carolina State University dan co -karang pengarang kertas kerja.
Kaedah ujian semasa untuk tekanan tumbuhan atau penyakit melibatkan pengambilan sampel tisu tumbuhan dan melakukan ujian di makmal. Namun, ini hanya memberi satu ukuran kepada penanam, dan ada jeda waktu antara ketika penanam mengambil sampel dan ketika mereka mendapat hasil ujian.
Tumbuhan mengeluarkan kombinasi VOC yang berbeza dalam keadaan yang berbeza. Dengan mensasarkan VOC yang relevan dengan penyakit tertentu atau tekanan tumbuhan, sensor dapat memberi amaran kepada pengguna mengenai masalah tertentu.
“Teknologi kami memantau Pelepasan VOC dari kilang secara berterusan, tanpa merosakkan tanaman, ”kata Wei. "Prototaip yang kami tunjukkan menyimpan data pemantauan ini, tetapi versi mendatang akan mengirimkan data tanpa wayar. Apa yang kami kembangkan membolehkan penanam mengenal pasti masalah di ladang — mereka tidak perlu menunggu untuk menerima keputusan ujian dari makmal. ”
Tambalan segi empat tepat sepanjang 30 milimeter (1.18 inci) dan terdiri daripada bahan fleksibel yang mengandungi sensor berasaskan graphene dan kabel nanow perak yang fleksibel. Sensor dilapisi dengan pelbagai ligan kimia yang bertindak balas terhadap kehadiran VOC tertentu, yang membolehkan sistem mengesan dan mengukur VOC dalam gas yang dikeluarkan oleh daun tumbuhan.
Para penyelidik menguji prototaip peranti pada tanaman tomato. Prototaip ini dibuat untuk memantau dua jenis tekanan: kerosakan fizikal pada tanaman dan jangkitan oleh P. infestans, patogen yang menyebabkan terlambat penyakit hawar dalam tomato. Sistem ini mengesan perubahan VOC yang berkaitan dengan kerosakan fizikal dalam satu hingga tiga jam, bergantung pada seberapa dekat kerosakan itu ke lokasi tambalan.
Mengesan kehadiran P. infestans mengambil masa lebih lama. Teknologi ini tidak mengambil perubahan dalam pelepasan VOC sehingga tiga hingga empat hari setelah para penyelidik menginokulasi tanaman tomato.
"Ini tidak lebih cepat daripada kemunculan gejala visual penyakit hama akhir," kata Wei. “Namun, sistem pemantauan itu bermaksud penanam tidak perlu bergantung pada mengesan gejala visual yang kecil. Pemantauan berterusan akan memungkinkan penanam untuk mengenal pasti penyakit tanaman secepat mungkin, membantu mereka membatasi penyebaran penyakit. "
"Prototaip kami sudah dapat mengesan 13 VOC kilang yang berbeza dengan ketepatan yang tinggi, yang membolehkan pengguna mengembangkan array sensor yang disesuaikan yang memberi tumpuan kepada tekanan dan penyakit yang difikirkan oleh penanam paling relevan," kata Yong Zhu, profesor kejuruteraan mekanikal dan aeroangkasa -karang penulis yang sesuai.
"Penting juga untuk diperhatikan bahawa bahannya cukup murah," kata Zhu. "Sekiranya pembuatannya ditingkatkan, kami fikir teknologi ini akan berpatutan. Kami cuba mengembangkan penyelesaian praktikal untuk masalah dunia nyata, dan kami tahu kos adalah pertimbangan penting. "
Para penyelidik kini berusaha untuk mengembangkan patch generasi berikutnya yang dapat memantau suhu, kelembapan, dan pemboleh ubah persekitaran lain serta VOC. Walaupun prototaip dikuasakan bateri dan menyimpan data di lokasi, para penyelidik merancang untuk versi masa depan menjadi berkuasa suria dan mampu memindahkan data tanpa wayar.
Zheng Li, bekas postdoc di NC State yang kini menjadi penolong profesor di Universiti Shenzhen, dan Yuxuan Li, seorang pelajar PhD di NC State, adalah pengarang pertama makalah tersebut, yang diterbitkan dalam jurnal perkara. Penulis tambahan adalah dari Universiti Stony Brook dan NC State.
Karya ini mendapat sokongan dari Jabatan Pertanian AS, Yayasan Sains Nasional, dan Negara NC.
sumber: Negeri NC
Tentang Pengarang
buku-berkebun
Artikel ini mula-mula muncul di Masa Depan
