[光明日报客户端]让农作物“开口说话”，中量大研发植物可穿戴传感器系统

近日中国计量大学生命科学学院徐沛教授团队联合清华大学、河南大学等机构攻坚克难，成功研发植物可穿戴传感器系统PlantRing（植物手环），实现让农作物自己“开口说话”。PlantRing相关成果已于近日登上Cell出版社旗下植物学顶刊《Plant Communications》，并在江苏、浙江等地的农业科研基地投入应用。

传统农业传感器面临技术难题，如田间环境导致的数据失真和复杂设计带来的高成本与低耐久性问题。PlantRing研究团队采用创新方法，将天然蚕丝碳化成应力敏感的纳米材料，开发出一种能够精准捕捉低于10微米级茎秆周长变化的传感器。该传感器通过监测植物茎秆昼夜间的水分变化，提供更为直接、快速且精准的生长状态反馈，从而实现节水和提升果实质量的双重目标。

简单来说，PlantRing就是让传感器的电阻随着植物生长状态的变化而改变。植物的茎在晚上吸水会变粗、在白天因蒸腾作用失水则会变细，相较于通过土壤湿度间接监测的反馈方式，PlantRing可以直接测量植物自身生长状态，更快速、精准地破解植物的“无声语言”，从而在减少灌溉用水的同时提升果实甜度，实现“节水+提质”双重效果。

PlantRing能在采集信号的同时将数据实时传输至云端，配套开发的智能决策系统将根据实时数据自动生成“浇水建议”“施肥方案”，呈现在云服务器上，并计划通过移动端应用推送至农户，农户通过手机即可查看作物生理报告，包括水分状态、昼夜节律等关键指标。“我们的目标是直接告诉农户什么时候要做什么，实现农业智慧化，让基层操作人员不用依赖经验进行决策。”中国计量大学生命科学学院副教授、论文共同第一作者吕晨泽说。

科研成果要落地，成本和易用性是关键。研究团队通过模块化设计，开发了小体积、低成本的高通量数据采集模块，更适用于真实的农业应用场景。该模块重量仅20g，不会对植物生长造成影响，且在风雨、日晒条件下表现依旧稳定。PlantRing的突破不仅在于技术创新，更在于“让农民听得懂、用得起”的实用主义导向和农工信学科交叉的前沿思维。

“我们的发展方向就是把获取的数据做出各类算法，自动化得出研究结果，扩大传感器系统的应用场景与涵盖领域。”吕晨泽说。未来，PlantRing将在更多地区推广使用，并有望在胁迫响应、林木生长监测等领域发挥更大作用。作为精密科学仪器和智慧农业工具，PlantRing已经证明了其商业化制造的可行性，这为大规模应用铺平了道路。

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