【南京日报】给植物穿上“三维外衣”，感知它们的情绪

植物什么状态下会“心情大好”、在什么条件下产生“逆鳞”？近日，南京农业大学工学院张诚副教授团队在传感器领域著名期刊《生物传感器及生物电子》上发表论文，报道了其在穿戴式植物传感器领域取得的新进展。其团队经历4年研制的“穿戴式三维传感器”，可以更好地感知植物的生长和情绪。

“穿戴式三维传感器”长啥样？记者在张诚团队的实验室看到这款最新研发的传感器。“看，这款传感器的造型和普通传感器有所不同，它是立体的，犹如在叶片上架个龙门。”张诚告诉记者，随着智慧农业的发展，研究者们研究出穿戴式植物传感器，它具有原位实时监测植物性状与微环境信息的能力。然而，目前主流的穿戴式植物传感器主要采用二维平面结构，由于传感器材料本身的延展性和透气性较差，从而会限制植物正常生长。“二维传感器会紧贴在植物表面，就像给植物穿了一件弹性很差的皮质紧身衣，不仅不透气，还会限制植物生长。”张诚说，这些确实让人有点郁闷，为了不影响植物生长，科研人员需要不断更换相应大小的传感器。这既浪费时间和材料，数据的读取也不够完整。

如何突破这一难题？张诚把这个问号藏在了脑子里。有一次，看到女儿在折纸，灵感一下子来了，可不可以让传感器立体起来？随后他就带领团队按照这个思路研制。

与二维平面传感器不同，三维折纸结构传感器在理论上具有极高的延展性与透气性，其延展性与透气性源自于其结构而非材料。在与采集电路及手机APP集成后，开发出一套智能传感系统，可用于实时监测叶片全生命周期的伸长量与微环境。在菊花等植物叶片上测试后发现，该系统能准确监测叶片伸长量与微环境，并且对植物叶片生长的阻碍微弱。

“除此之外，我们还在折纸上涂了气敏材料，用来捕捉乙烯的释放量。”张诚告诉记者，设计者可以根据实验需求，个性化“定制”传感器的监测内容和功能。乙烯对于植物来说有多种作用，其中一种作用类似于肾上腺素对人的作用，从其释放量可获悉植物情绪状态。“如果释放得多，说明其感受到的外界压力就大，不够’巴适’。浇多少水、施多少肥植物心情最好？这些都可以利用该传感器进行研究。更让我们惊喜的是，由于不紧贴植物，敏感材料的工作温度可以提高，如此一来其敏感度就更高，感知力也就更强。”张诚坦言，在实验的过程中需要攻克一个又一个难题，但是，随着这些可以打开植物“生长奥秘之门”的钥匙被掌握，我们内心也充满了自豪。

“这种穿戴式三维传感器相当于每片叶子的个性化外衣。根据研究需要可以穿戴不同功能的外衣。”张诚说，从目前的技术看，可以做到“一叶一衣”。

记者了解到，该穿戴式三维传感器已经成功应用于该校南京湖熟菊花基地中。这一研究将进一步推动穿戴式植物传感器在植物表型组学、植物-环境互作及智慧农业等领域的应用。

【南京日报】给植物穿上“三维外衣”，感知它们的情绪

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