植物什么狀態(tài)下會(huì)“心情大好”、在什么條件下產(chǎn)生“逆鱗”？近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院張誠(chéng)副教授團(tuán)隊(duì)在傳感器領(lǐng)域著名期刊《生物傳感器及生物電子》上發(fā)表論文，報(bào)道了其在穿戴式植物傳感器領(lǐng)域取得的新進(jìn)展。其團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷4年研制的“穿戴式三維傳感器”，可以更好地感知植物的生長(zhǎng)和情緒。

“穿戴式三維傳感器”長(zhǎng)啥樣？記者在張誠(chéng)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室看到這款最新研發(fā)的傳感器?！翱矗@款傳感器的造型和普通傳感器有所不同，它是立體的，猶如在葉片上架個(gè)龍門。”張誠(chéng)告訴記者，隨著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，研究者們研究出穿戴式植物傳感器，它具有原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物性狀與微環(huán)境信息的能力。然而，目前主流的穿戴式植物傳感器主要采用二維平面結(jié)構(gòu)，由于傳感器材料本身的延展性和透氣性較差，從而會(huì)限制植物正常生長(zhǎng)?！岸S傳感器會(huì)緊貼在植物表面，就像給植物穿了一件彈性很差的皮質(zhì)緊身衣，不僅不透氣，還會(huì)限制植物生長(zhǎng)?！睆堈\(chéng)說，這些確實(shí)讓人有點(diǎn)郁悶，為了不影響植物生長(zhǎng)，科研人員需要不斷更換相應(yīng)大小的傳感器。這既浪費(fèi)時(shí)間和材料，數(shù)據(jù)的讀取也不夠完整。

如何突破這一難題？張誠(chéng)把這個(gè)問號(hào)藏在了腦子里。有一次，看到女兒在折紙，靈感一下子來了，可不可以讓傳感器立體起來？隨后他就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)按照這個(gè)思路研制。

與二維平面?zhèn)鞲衅鞑煌?，三維折紙結(jié)構(gòu)傳感器在理論上具有極高的延展性與透氣性，其延展性與透氣性源自于其結(jié)構(gòu)而非材料。在與采集電路及手機(jī)APP集成后，開發(fā)出一套智能傳感系統(tǒng)，可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)葉片全生命周期的伸長(zhǎng)量與微環(huán)境。在菊花等植物葉片上測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)葉片伸長(zhǎng)量與微環(huán)境，并且對(duì)植物葉片生長(zhǎng)的阻礙微弱。

“除此之外，我們還在折紙上涂了氣敏材料，用來捕捉乙烯的釋放量。”張誠(chéng)告訴記者，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，個(gè)性化“定制”傳感器的監(jiān)測(cè)內(nèi)容和功能。乙烯對(duì)于植物來說有多種作用，其中一種作用類似于腎上腺素對(duì)人的作用，從其釋放量可獲悉植物情緒狀態(tài)?！叭绻尫诺枚?，說明其感受到的外界壓力就大，不夠’巴適’。澆多少水、施多少肥植物心情最好？這些都可以利用該傳感器進(jìn)行研究。更讓我們驚喜的是，由于不緊貼植物，敏感材料的工作溫度可以提高，如此一來其敏感度就更高，感知力也就更強(qiáng)?！睆堈\(chéng)坦言，在實(shí)驗(yàn)的過程中需要攻克一個(gè)又一個(gè)難題，但是，隨著這些可以打開植物“生長(zhǎng)奧秘之門”的鑰匙被掌握，我們內(nèi)心也充滿了自豪。

“這種穿戴式三維傳感器相當(dāng)于每片葉子的個(gè)性化外衣。根據(jù)研究需要可以穿戴不同功能的外衣?！睆堈\(chéng)說，從目前的技術(shù)看，可以做到“一葉一衣”。

記者了解到，該穿戴式三維傳感器已經(jīng)成功應(yīng)用于該校南京湖熟菊花基地中。這一研究將進(jìn)一步推動(dòng)穿戴式植物傳感器在植物表型組學(xué)、植物-環(huán)境互作及智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【南京日?qǐng)?bào)】給植物穿上“三維外衣”，感知它們的情緒

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