Bärbar lapp övervakar växter för sjukdom och stress

Sensorplåstret sitter på en växts blad

Forskare har utvecklat ett nytt plåster som växter kan "bära" för att kontinuerligt övervaka sjukdomar eller andra påfrestningar, såsom skörd på grödor eller extrem värme.

"Vi har skapat en bärbar sensor som övervakar växtstress och sjukdomar på ett icke-invasivt sätt genom att mäta de flyktiga organiska föreningarna (VOC) som släpps ut av växter", säger Qingshan Wei, biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik vid North Carolina State University och co -motsvarande författare till en uppsats om verket.

Nuvarande testmetoder för växtstress eller sjukdom involverar att ta vävnadsprov och genomföra en analys i ett laboratorium. Detta ger dock odlarna bara en mätning, och det är en tidsfördröjning mellan när odlare tar ett prov och när de får testresultaten.

Växter avger olika kombinationer av flyktiga organiska föreningar under olika omständigheter. Genom att rikta in sig på VOC som är relevanta för specifika sjukdomar eller växtstress kan sensorerna varna användarna om specifika problem.


 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

”Vår teknik övervakar VOC-utsläpp från anläggningen kontinuerligt utan att skada växten, säger Wei. ”Prototypen vi har visat lagrar denna övervakningsinformation, men framtida versioner kommer att överföra data trådlöst. Det vi har utvecklat gör det möjligt för odlare att identifiera problem i fältet - de behöver inte vänta med att få testresultat från ett laboratorium. ”

De rektangulära plåstren är 30 millimeter långa och består av ett flexibelt material som innehåller grafenbaserade sensorer och flexibla silvernanotrådar. Sensorerna är belagda med olika kemiska ligander som svarar på närvaron av specifika VOC, vilket gör att systemet kan upptäcka och mäta VOC i gaser som anläggningens blad avger.

Forskarna testade en prototyp av enheten på tomatplantor. Prototypen inrättades för att övervaka två typer av stress: fysisk skada på växten och infektion av P. infestans, patogenen som orsakar sent blight sjukdom i tomater. Systemet upptäckte VOC-förändringar i samband med den fysiska skadan inom en till tre timmar, beroende på hur nära skadan var platsen för plåstret.

Upptäcka närvaron av P. infestans tog längre tid. Tekniken tog inte upp förändringar i VOC-utsläpp förrän tre till fyra dagar efter att forskare ympade tomatplantorna.

"Detta är inte markant snabbare än uppkomsten av visuella symtom på senblodsjukdom", säger Wei. ”Övervakningssystemet innebär dock att odlare inte behöver lita på att upptäcka små visuella symtom. Kontinuerlig övervakning skulle göra det möjligt för odlare att identifiera växtsjukdomar så snabbt som möjligt, vilket skulle hjälpa dem att begränsa spridningen av sjukdomen. ”

"Våra prototyper kan redan upptäcka 13 olika VOC-anläggningar med hög noggrannhet, så att användare kan utveckla en anpassad sensoruppsättning som fokuserar på de påfrestningar och sjukdomar som en odlare tycker är mest relevanta", säger Yong Zhu, professor i mekanik och flygteknik och co -motsvarande författare till tidningen.

"Det är också viktigt att notera att materialen är relativt billiga", säger Zhu. ”Om tillverkningen förstorades tror vi att den här tekniken skulle vara överkomlig. Vi försöker utveckla en praktisk lösning på ett verkligt problem och vi vet att kostnaden är en viktig faktor. ”

Forskarna arbetar för närvarande med att utveckla en nästa generations lapp som kan övervaka temperatur, fuktighet och andra miljövariabler samt VOC. Och medan prototyperna var batteridrivna och lagrade data på plats, planerar forskarna att framtida versioner ska vara soldrivna och kunna trådlös dataöverföring.

Zheng Li, en tidigare postdoktor vid NC State och nu är biträdande professor vid Shenzhen University, och Yuxuan Li, doktorand vid NC State, är medförfattare till tidningen, publicerad i tidskriften Materia. Ytterligare medförfattare är från Stony Brook University och NC State.

Arbetet fick stöd från US Department of Agriculture, National Science Foundation och NC State.

källa: NC-staten

Om författaren

Matt Shipman-NC-staten

trädgårdsskötsel

Denna artikel dök ursprungligen upp på Futurity

Du kanske också gillar

TILLGÄNGLIGA SPRÅK

English afrikaans Arabic Förenklad kinesiska) Kinesiska (traditionell) danska Dutch Filippinare Finnish French German grekisk Hebreiska hindi ungerska Indonesian Italian Japanese Korean Malay Norwegian perser polska Portuguese rumänska Russian Spanish swahili Swedish Thai turkiska ukrainska urdu vietnamese

följ InnerSelf på

Facebookikon ikon~~POS=HEADCOMPtwitter iconyoutube iconinstagram ikonpintrest ikonrss-ikonen

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

Nya Attityder - Nya Möjligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikationer. All Rights Reserved.