Ученые создали пластырь, позволяющий следить за здоровьем сельхозкультур
Специальный пластырь, надеваемый на растения, чтобы постоянно следить за возникновением признаков болезней или другими стрессами, такими как повреждение урожая или сильная жара, разработали ученые из Университета штата Северная Каролина. Об этом 7 июля сообщает информационный портал научных новостей Phys.org.
«Мы создали надеваемый датчик, который неинвазивно контролирует стресс и болезни растений, измеряя летучие органические соединения (ЛОС), выделяемые растениями», — сообщил Циншань Вэй, соавтор исследования, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в NC State.
Современные методы тестирования растений на стресс или болезни включают взятие образцов растительной ткани и проведение анализа в лаборатории. Это дает производителям только одно измерение, и, кроме того, между взятием образца и получением результатов теста проходит некоторое время.
«То, что мы разработали, позволяет фермерам выявлять проблемы в полевых условиях — им не придется ждать, чтобы получить результаты испытаний из лаборатории», — подчеркнул Вэй.
Прямоугольные участки «пластыря» имеют длину 30 миллиметров и состоят из гибкого материала, содержащего датчики на основе графена и гибкие серебряные нанопроволоки. Датчики покрыты различными химическими веществами, которые реагируют на присутствие определенных ЛОС, что позволяет системе обнаруживать и измерять ЛОС в газах, выделяемых листьями растений.
Исследователи протестировали прототип устройства на томатах. Прототип был создан для отслеживания двух типов стресса: физического повреждения растения и заражения патогеном P. Infestans, вызывающим фитофтороз томатов. Система обнаружила изменения летучих органических соединений, связанные с физическим повреждением, в течение одного-трех часов, в зависимости от того, насколько близко было повреждение к месту наложения пластыря.
Выявление присутствия P. infestans заняло больше времени. Технология не улавливала изменений в выбросах ЛОС до трех-четырех дней после того, как исследователи заразили растения томатов.
«Это не намного быстрее, чем появление визуальных симптомов фитофтороза, — сказал Вэй. — Однако система мониторинга означает, что производителям не нужно полагаться на обнаружение мельчайших визуальных симптомов. Непрерывный мониторинг позволит производителям как можно быстрее выявлять болезни растений, помогая ограничить распространение болезни».
«Наши прототипы уже могут обнаруживать 13 различных летучих органических соединений растений с высокой точностью, что позволяет пользователям разрабатывать индивидуальный массив датчиков, который фокусируется на стрессах и заболеваниях, которые, по мнению производителя, являются наиболее важными», — заявил Юн Чжу, соавтор исследования, заслуженный профессор механической и аэрокосмической инженерии в штате Северная Каролина.
«Также важно отметить, что материалы довольно дешевы, — говорит Чжу. — Мы пытаемся разработать практическое решение реальной проблемы, и мы знаем, что стоимость является важным фактором».
В настоящее время исследователи работают над разработкой пластыря следующего поколения, который может отслеживать температуру, влажность и другие параметры окружающей среды. Исследователи планируют, что следующие версии будут работать от солнечной энергии и поддерживать беспроводную передачу данных.
