中量大新成果为农作物戴上“智能手环” 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。 对此，中国计量大学生命科学学院教授徐沛团队联合清华大学、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植物手环（PlantRing），相关成果于近日登上植物学顶刊《植物通讯》（Plant Communications），并在江苏、浙江等地的基地投入应用。 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，这是传统农业传感器长期面临的难题。针对这一问题，研究团队将天然蚕丝碳化成应力敏感的纳米材料，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。 据介绍，植物的生长会导致PlantRing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，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。 此外，研究团队还通过模块化设计，开发了小体积、低成本的高通量数据采集模块。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。”论文共同第一作者、中国计量大学生命科学学院副教授吕晨泽说。 除上述功能外，PlantRing还可以根据植物主茎与侧茎的水分分布，判断水分在植物内的流动方向；根据茎秆水分运输产生的特异性波动提前诊断水分养分亏缺等。 “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，该系统在胁迫响应、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，PlantRing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。 相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101322