附着于叶片的贴片可监测作物疾病和环境压力因素

技术的力量使我们迈向更高产、更健康的作物种植新时代。这一切的奇迹似乎源自于一种能够监测植物健康的新型多功能电子贴片，就像一种神奇的时尚配饰，轻轻"穿"在叶片上，实时监控着植物面临的病原体和环境压力因素。

每年，植物病害如同无形的黑手，无情地侵蚀着全球约20%至40%的农作物，导致粮食产量大幅减少，物种多样性下降。联合国粮食及农业组织甚至预测，到2030年，全球将有近6.7亿人面临营养不良的威胁。智能农业的出现为我们带来了希望的曙光。借助创新技术，我们可以获取关于水、土壤类型和疾病等重要因素的信息，为全球的粮食安全保驾护航。

虽然植物穿戴式传感器并不是什么新鲜事物，但现有的传感器存在着局限性，如监测范围有限、灵敏度低、无法精确识别特定疾病等问题。为了满足现代种植的需要，北卡罗来纳州立大学的研究团队决定打破这一僵局。他们开发出一种高级电子贴片，可以直接贴在植物的叶片上，实时监控病原体感染和环境压力。

这款电子贴片体积小巧玲珑，仅有1.2英寸（约合3厘米）长，采用柔性材料制成，内含传感器和银纳米线电极。它们被巧妙地放置在植物的叶子下方，那里有更多的气孔，能够让植物自由"呼吸"。这款贴片是早期版本的升级版，通过测量植物释放的挥发性有机化合物来精准检测疾病。

研究团队的共同通讯作者朱勇表示：“新型贴片集成了额外的传感器，使它们能够监测温度、环境湿度以及植物通过叶片释放的水分数量。”这些传感器仿佛植物的“贴身保镖”，全天候守护着植物的健康。

为了验证新型贴片的效果，研究团队选择了日常生活中常见的西红柿作为实验对象。茄科植物容易受多种病原体的侵袭，包括真菌、病毒和细菌等。这些病原体往往会大大降低作物产量和果实品质。研究团队在温室中模拟了各种病原体侵袭的情景，如番茄斑萎病毒（TSWV）、早疫病和晚疫病等。他们还模拟了非生物压力，如过度浇水、干旱、光照不足和高盐度等。

研究团队的共同通讯作者魏青山指出：“这一研究的成果意义重大。种植者越早发现疾病或真菌感染，就越能有效地控制疾病的传播并保护作物。通过快速识别非生物压力，如被盐水入侵污染的灌溉水，种植者可以更好地应对挑战并提高作物产量。”

在研究过程中，团队尝试了多种传感器的组合方式。通过机器学习模型的深入分析，他们发现至少三个传感器的组合才能最有效地识别疾病和压力。这一发现为未来的技术改进提供了宝贵的参考。

经过一系列严格的实验验证，研究团队对新型贴片充满信心。他们计划制作无线贴片，并在温室外的田间进行实地测试，以确保其在真实环境下的性能表现。他们还在积极寻求工业和农业合作伙伴的帮助，共同推进这一技术的开发和测试。

朱勇表示：“我们正站在一个重大的进步边缘，这项技术将帮助种植者防患于未然，将小问题消灭在萌芽状态，为解决全球粮食安全挑战贡献我们的力量。”这项研究为未来的农业种植带来了无限可能，让我们共同期待一个更加绿色、健康、可持续的未来。该研究已在《科学进展》杂志上发表。