Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα νέο έμπλαστρο που τα φυτά μπορούν να «φορούν» για να παρακολουθούν συνεχώς ασθένειες ή άλλα στρες, όπως βλάβη στις καλλιέργειες ή υπερβολική ζέστη.
«Έχουμε δημιουργήσει έναν φορητό αισθητήρα που παρακολουθεί το άγχος και τις ασθένειες των φυτών με μη επεμβατικό τρόπο, μετρώντας τις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) που εκπέμπονται από τα φυτά», λέει ο Qingshan Wei, επίκουρος καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο North Carolina State University -ανταποκριτής συγγραφέας για το έργο.
Τρέχουσες μέθοδοι δοκιμών για άγχος των φυτών ή ασθένεια περιλαμβάνει τη λήψη δειγμάτων φυτικού ιστού και τη διεξαγωγή ανάλυσης σε εργαστήριο. Ωστόσο, αυτό δίνει μόνο στους καλλιεργητές μια μέτρηση και υπάρχει χρονική υστέρηση μεταξύ του πότε οι καλλιεργητές λαμβάνουν ένα δείγμα και του πότε θα λάβουν τα αποτελέσματα της δοκιμής.
Τα φυτά εκπέμπουν διαφορετικούς συνδυασμούς VOC υπό διαφορετικές συνθήκες. Στοχεύοντας VOC που σχετίζονται με συγκεκριμένες ασθένειες ή το άγχος των φυτών, οι αισθητήρες μπορούν να προειδοποιήσουν τους χρήστες για συγκεκριμένα προβλήματα.
«Η τεχνολογία μας παρακολουθεί Εκπομπές VOC από το εργοστάσιο συνεχώς, χωρίς να βλάπτει το φυτό », λέει ο Wei. «Το πρωτότυπο που έχουμε δείξει αποθηκεύει αυτά τα δεδομένα παρακολούθησης, αλλά οι μελλοντικές εκδόσεις θα μεταδίδουν τα δεδομένα ασύρματα. Αυτό που έχουμε αναπτύξει επιτρέπει στους καλλιεργητές να εντοπίζουν προβλήματα στο πεδίο - δεν θα πρέπει να περιμένουν να λάβουν τα αποτελέσματα των δοκιμών από ένα εργαστήριο. "
Τα ορθογώνια έμπλαστρα έχουν μήκος 30 χιλιοστά (1.18 ίντσες) και αποτελούνται από εύκαμπτο υλικό που περιέχει αισθητήρες με βάση το γραφένιο και εύκαμπτα ασημένια νανοσύρματα. Οι αισθητήρες είναι επικαλυμμένοι με διάφορα χημικά προσδέματα που ανταποκρίνονται στην παρουσία συγκεκριμένων VOC, επιτρέποντας στο σύστημα να ανιχνεύει και να μετράει VOC σε αέρια που εκπέμπουν τα φύλλα του φυτού.
Οι ερευνητές δοκίμασαν ένα πρωτότυπο της συσκευής σε φυτά τομάτας. Το πρωτότυπο δημιουργήθηκε για να παρακολουθεί δύο τύπους στρες: σωματική βλάβη στο φυτό και μόλυνση από P. infestans, το παθογόνο που προκαλεί αργά ασθένεια της όρασης σε ντομάτες. Το σύστημα εντόπισε αλλαγές VOC που σχετίζονται με τη φυσική βλάβη εντός μίας έως τριών ωρών, ανάλογα με το πόσο κοντά ήταν η ζημιά στην τοποθεσία της επιδιόρθωσης.
Ανίχνευση της παρουσίας του P. infestans πήρε περισσότερο χρόνο. Η τεχνολογία δεν επέφερε αλλαγές στις εκπομπές VOC μέχρι τρεις έως τέσσερις ημέρες αφότου οι ερευνητές εμβολιάστηκαν τα φυτά τομάτας.
"Αυτό δεν είναι πολύ πιο γρήγορο από την εμφάνιση οπτικών συμπτωμάτων της νόσου όψιμης όρασης", λέει ο Wei. «Ωστόσο, το σύστημα παρακολούθησης σημαίνει ότι οι καλλιεργητές δεν χρειάζεται να βασίζονται στην ανίχνευση λεπτών οπτικών συμπτωμάτων. Η συνεχής παρακολούθηση θα επέτρεπε στους καλλιεργητές να εντοπίζουν τις ασθένειες των φυτών το συντομότερο δυνατό, βοηθώντας τους να περιορίσουν την εξάπλωση της νόσου. "
«Τα πρωτότυπά μας μπορούν ήδη να ανιχνεύσουν 13 διαφορετικά VOC εγκαταστάσεων με υψηλή ακρίβεια, επιτρέποντας στους χρήστες να αναπτύξουν μια προσαρμοσμένη σειρά αισθητήρων που εστιάζει στις καταπονήσεις και τις ασθένειες που ο καλλιεργητής πιστεύει ότι είναι πιο σχετικοί», λέει ο Yong Zhu, καθηγητής μηχανικής και αεροδιαστημικής -ανταποκριτής συγγραφέας της εργασίας.
«Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι τα υλικά έχουν αρκετά χαμηλό κόστος», λέει ο Zhu. «Εάν η κατασκευή είχε αναβαθμιστεί, πιστεύουμε ότι αυτή η τεχνολογία θα ήταν προσιτή. Προσπαθούμε να αναπτύξουμε μια πρακτική λύση σε ένα πραγματικό πρόβλημα και γνωρίζουμε ότι το κόστος είναι ένα σημαντικό ζήτημα. "
Οι ερευνητές εργάζονται επί του παρόντος για να αναπτύξουν ένα έμπλαστρο επόμενης γενιάς που μπορεί να παρακολουθεί τη θερμοκρασία, την υγρασία και άλλες περιβαλλοντικές μεταβλητές καθώς και τις ΠΟΕ. Και ενώ τα πρωτότυπα τροφοδοτούνταν με μπαταρία και αποθηκεύτηκαν τα δεδομένα επί τόπου, οι ερευνητές σχεδιάζουν για τις μελλοντικές εκδόσεις να είναι ηλιακές και ικανές ασύρματης μεταφοράς δεδομένων.
Ο Zheng Li, πρώην μεταδιδακτορικός στο NC State που είναι τώρα επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Shenzhen και ο Yuxuan Li, διδακτορικός φοιτητής στο NC State, είναι συν-πρώτοι συγγραφείς της εφημερίδας, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ύλη. Πρόσθετοι συν-συγγραφείς είναι από το Πανεπιστήμιο Stony Brook και το NC State.
Η εργασία έλαβε υποστήριξη από το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και το NC State.
πηγή: Κράτος NC
Σχετικά με το Συγγραφέας
βιβλία-κηπουρική
Αυτό το άρθρο δημοσιεύτηκε αρχικά στο μέλλον
