Araştırmacılar, ekin hasarı veya aşırı sıcaklık gibi hastalıkları veya diğer stresleri sürekli olarak izlemek için bitkilerin "giyebilecekleri" yeni bir yama geliştirdiler.
North Carolina State Üniversitesi'nde kimya ve biyomoleküler mühendislik yardımcı doçenti Qingshan Wei, “Bitkilerin yaydığı uçucu organik bileşikleri (VOC'ler) ölçerek, bitki stresini ve hastalığını invazif olmayan bir şekilde izleyen giyilebilir bir sensör yarattık” diyor. -işle ilgili bir makalenin ilgili yazarı.
Mevcut test yöntemleri bitki stresi veya hastalık, bitki doku örneklerinin alınmasını ve laboratuarda bir tahlilin yapılmasını içerir. Ancak bu, yetiştiricilere yalnızca bir ölçüm sağlar ve yetiştiricilerin numune almaları ile test sonuçlarını almaları arasında bir zaman farkı vardır.
Bitkiler, farklı koşullar altında farklı VOC kombinasyonları yayar. Sensörler, belirli hastalıklar veya bitki stresi ile ilgili VOC'leri hedefleyerek, kullanıcıları belirli sorunlara karşı uyarabilir.
“Teknoloji monitörlerimiz VOC emisyonları bitkiye zarar vermeden sürekli olarak bitkiden uzaklaştırıyor” diyor Wei. “Gösterdiğimiz prototip bu izleme verilerini depoluyor, ancak gelecekteki sürümler verileri kablosuz olarak iletecek. Geliştirdiklerimiz, yetiştiricilerin tarladaki sorunları belirlemelerine olanak tanıyor; laboratuvardan test sonuçlarını almak için beklemek zorunda kalmayacaklar.”
Dikdörtgen yamalar 30 milimetre (1.18 inç) uzunluğundadır ve grafen bazlı sensörler ve esnek gümüş nanoteller içeren esnek bir malzemeden oluşur. Sensörler, belirli VOC'lerin varlığına yanıt veren çeşitli kimyasal ligandlarla kaplanmıştır ve sistemin bitkinin yapraklarının yaydığı gazlardaki VOC'leri algılamasına ve ölçmesine olanak tanır.
Araştırmacılar, cihazın bir prototipini domates bitkileri üzerinde test etti. Prototip, iki tür stresi izlemek için kuruldu: bitkiye fiziksel hasar ve enfeksiyon nedeniyle. P. infestans, geç neden olan patojen yanık hastalığı domateslerde. Sistem, hasarın yama bölgesine ne kadar yakın olduğuna bağlı olarak bir ila üç saat içinde fiziksel hasarla ilişkili VOC değişikliklerini tespit etti.
varlığının algılanması P. infestans daha uzun sürdü. Teknoloji, araştırmacıların domates bitkilerini aşılamasından üç ila dört gün sonraya kadar VOC emisyonlarındaki değişiklikleri yakalamadı.
Wei, "Bu, geç yanıklık hastalığının görsel semptomlarının ortaya çıkmasından belirgin şekilde daha hızlı değil" diyor. “Ancak izleme sistemi, yetiştiricilerin küçük görsel semptomları tespit etmeye güvenmek zorunda olmadığı anlamına geliyor. Sürekli izleme, yetiştiricilerin bitki hastalıklarını mümkün olan en kısa sürede tespit etmelerine ve hastalığın yayılmasını sınırlamalarına yardımcı olacaktır.”
Mekanik ve havacılık mühendisliği profesörü Yong Zhu, "Prototiplerimiz halihazırda 13 farklı bitki VOC'sini yüksek doğrulukla algılayabiliyor ve kullanıcıların bir yetiştiricinin en alakalı olduğunu düşündüğü streslere ve hastalıklara odaklanan özelleştirilmiş bir sensör dizisi geliştirmelerine olanak tanıyor" diyor. - makalenin ilgili yazarı.
Zhu, “Malzemelerin oldukça düşük maliyetli olduğunu da belirtmek önemlidir” diyor. “Üretim büyütülürse, bu teknolojinin uygun maliyetli olacağını düşünüyoruz. Gerçek dünyadaki bir soruna pratik bir çözüm geliştirmeye çalışıyoruz ve maliyetin önemli bir husus olduğunu biliyoruz.”
Araştırmacılar şu anda sıcaklık, nem ve diğer çevresel değişkenlerin yanı sıra VOC'leri izleyebilen yeni nesil bir yama geliştirmek için çalışıyorlar. Prototipler pille çalışırken ve verileri yerinde depolarken, araştırmacılar gelecekteki sürümlerin güneş enerjisiyle çalışan ve kablosuz veri aktarımı yapabilen sürümleri planlıyorlar.
NC State'de eski bir postdoc olan ve şu anda Shenzhen Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Zheng Li ve NC State'de doktora öğrencisi olan Yuxuan Li, dergide yayınlanan makalenin ilk yazarları. Mesele. Ek ortak yazarlar Stony Brook Üniversitesi ve NC Eyaletindendir.
Çalışma ABD Tarım Bakanlığı, Ulusal Bilim Vakfı ve NC Eyaletinden destek aldı.
Kaynak: NC Eyaleti
Yazar hakkında
kitap bahçıvanlığı
Bu makale ilk olarak Futurity'de yayınlandı
