安装在番茄成株上测量茎直径的PlantRing。
本报讯 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？为此，中国计量大学生命科学学院教授徐沛团队联合清华大学、河南大学等机构的研究团队，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）。近日，相关研究成果发表于《植物通讯》，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并牺牲耐久性，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，用来指导品种选育或者反馈灌溉。
据介绍，植物的生长会使得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”的双重效果。
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，而且在风雨、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，并通过移动端应用推送给农户。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靠经验进行决策。”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。此外，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。（刘虹雨 陈彬）
相关论文信息：
10.1016/j.xplc.2025.101322
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