给农作物戴上“智能手环”！钱塘农场上演科技“变形记”
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如何让农作物自己“开口说话”，精准反馈缺水、病害等生理状态？在农业生产中，番茄因蒸腾作用导致茎秆收缩、大豆因基因突变改变昼夜节律，这些植物细微的生理变化难以捕捉，使得农业生产实践中的精准调控难以实现。
位于钱塘的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，成功研发高通量、低成本植物可穿戴传感器系统PlantRing（植物手环），相关成果于近日登上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。
严苛的田间环境易导致数据失真，过于复杂的设计又会增加成本和牺牲耐久性，传统农业传感器一直以来面临着这样的难题。植物手环研究团队则另辟蹊径，将天然蚕丝碳化成应力敏感的纳米材料，赋予了材料对微小形变的高灵敏度响应能力，制成属于植物的“健康手环”。这种材料能精准捕捉低于10微米级的茎秆周长变化，并以此为依据指导品种选育或者反馈灌溉。
具体是怎么实现的呢？植物的生长会导致植物手环的电阻随着茎直径同步变化，如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，植物手环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。
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20克，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。
它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，农户打开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。
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“传统农业灌溉方式主要根据经验进行灌溉，有时不够精准。佩戴这款植物手环之后，栽培番茄的用水量降至土壤传感器的二分之一，传统灌溉方式的三分之一，番茄甜度还提升了，我们更省心了。”农场相关负责人满意地连连夸赞。
除上述应用外，系统在胁迫响应、林木生长监测等其他方面也有巨大的应用潜力，作为精密科学仪器和智慧农业实用工具，植物手环的双重功能已在真实生产环境下得到验证，并实现商业化制造，突破了植物穿戴式传感器大规模应用的瓶颈。
传感器指示灯如星点闪烁
这些沉默的“翻译官”
正将农作物的每一次“呼吸”转化为数据洪流
书写智慧农业的新篇章
