A kutatók kifejlesztettek egy új tapaszt, amelyet a növények „viselhetnek”, hogy folyamatosan figyelemmel kísérjék a betegségeket vagy egyéb stresszeket, például a terméskárokat vagy a rendkívüli hőséget.
"Hoztunk létre egy viselhető érzékelőt, amely nem invazív módon figyeli a növényi stresszt és betegségeket a növények által kibocsátott illékony szerves vegyületek (VOC) mérésével" - mondja Qingshan Wei, az Észak-Karolinai Állami Egyetem vegyész- és biomolekuláris mérnöki adjunktusa -munkáról szóló cikk levelező szerzője.
A tesztelés jelenlegi módszerei növényi stressz vagy betegség magában foglalja a növényi szövetminták felvételét és a vizsgálat elvégzését laboratóriumban. Ez azonban csak egy mérést ad a termelőknek, és időbe telik, amikor a termelők mintát vesznek, és amikor megkapják a vizsgálati eredményeket.
A növények különböző körülmények között különböző VOC-kombinációkat bocsátanak ki. A szenzorok olyan specifikus betegségek vagy növényi stressz szempontjából releváns VOC-ok megcélozásával figyelmeztethetik a felhasználókat a konkrét problémákra.
„Technológiánk figyeli VOC-kibocsátások folyamatosan, a növény károsítása nélkül ”- mondja Wei. „Az általunk bemutatott prototípus tárolja ezeket a megfigyelési adatokat, de a jövőbeni verziók vezeték nélkül továbbítják majd az adatokat. Az általunk kifejlesztett lehetővé teszi a termelők számára, hogy azonosítsák a terepen felmerülő problémákat - nem kellene megvárniuk, amíg laboratóriumi eredményeket kapnak. "
A téglalap alakú foltok 30 milliméterek (1.18 hüvelyk) hosszúak, és rugalmas anyagból állnak, amely grafén alapú érzékelőket és rugalmas ezüst nanohuzalokat tartalmaz. Az érzékelőket különféle kémiai ligandumok vonják be, amelyek adott VOC-k jelenlétére reagálnak, lehetővé téve a rendszer számára, hogy a növény leveleiből kibocsátott gázokban észlelje és mérje a VOC-kat.
A kutatók a készülék prototípusát paradicsomnövényeken tesztelték. A prototípust kétféle stressz megfigyelésére hozták létre: a növény fizikai károsodását és a fertőzést P. infestans, a későn okozó kórokozó rákbetegség paradicsomban. A rendszer XNUMX-XNUMX órán belül észlelte a fizikai károsodáshoz kapcsolódó VOC-változásokat, attól függően, hogy a károsodás milyen közel volt a tapasz helyéhez.
A. Jelenlétének kimutatása P. infestans tovább tartott. A technológia csak három-négy napig váltotta fel a VOC-kibocsátást, miután a kutatók beoltották a paradicsomnövényeket.
"Ez nem kifejezetten gyorsabb, mint a késői blace betegség vizuális tüneteinek megjelenése" - mondja Wei. „A megfigyelő rendszer azonban azt jelenti, hogy a termelőknek nem kell a percnyi vizuális tünetek észlelésére támaszkodniuk. A folyamatos ellenőrzés lehetővé tenné a termelők számára, hogy a lehető leggyorsabban azonosítsák a növénybetegségeket, és ezáltal korlátozzák a betegség terjedését. ”
"Prototípusaink már 13 különböző növényi VOC-t képesek nagy pontossággal észlelni, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy kifejlesszenek egy testre szabott érzékelőtömböt, amely azokra a stresszekre és betegségekre összpontosít, amelyek a termelő szerint a legrelevánsabbak" - mondja Yong Zhu, a gépészeti és repüléstechnika professzora -a cikk levelező szerzője.
Szerezd meg a legújabb e-mailben
"Fontos megjegyezni azt is, hogy az anyagok meglehetősen olcsók" - mondja Zhu. „Ha bővítenék a gyártást, úgy gondoljuk, hogy ez a technológia megfizethető lenne. Próbálunk gyakorlati megoldást találni egy valós problémára, és tudjuk, hogy a költség fontos szempont. "
A kutatók jelenleg egy olyan új generációs patch kifejlesztésén dolgoznak, amely figyelemmel kíséri a hőmérsékletet, a páratartalmat és más környezeti változókat, valamint a VOC-kat. És bár a prototípusok akkumulátorral működtek, és az adatokat a helyszínen tárolták, a kutatók a jövőbeni verziókat napenergiával és vezeték nélküli adatátvitelre tervezik.
Zheng Li, az NC állam egykori posztdoktora, aki jelenleg a Sencheni Egyetem tanársegédje, és Yuxuan Li, az NC állam PhD hallgatója, a folyóiratban megjelent cikk társszerzői. Anyag. További társszerzők a Stony Brook Egyetemtől és az NC államtól származnak.
A munkát az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma, a National Science Foundation és az NC State támogatta.
Forrás: NC állam
A szerzőről
könyvek-kertészkedés
Ez a cikk eredetileg a Futurity oldalon jelent meg
