看不見(jiàn)、摸不著、聞不到……農(nóng)作物真菌病害常年大面積發(fā)生，嚴(yán)重威脅我國(guó)的糧食安全。近日，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院教授楊寧團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“小盒子”解決了這個(gè)大難題，能夠自動(dòng)識(shí)別、精準(zhǔn)定位的“作物病害早期自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”為農(nóng)作物病害檢測(cè)工作帶來(lái)新方案，相關(guān)研究成果在國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《IEEE物聯(lián)網(wǎng)期刊》上發(fā)表。
“隨著種植面積的擴(kuò)大及重茬種植年限的增加，農(nóng)作物病害分布廣泛，潛伏侵染性強(qiáng)。”楊寧表示，在水稻病害監(jiān)測(cè)中，稻瘟病、稻曲病等真菌病害在江蘇及南方其他地區(qū)流行風(fēng)險(xiǎn)極高，往往數(shù)十個(gè)小時(shí)就可達(dá)到數(shù)十畝倒伏，稻曲病還會(huì)產(chǎn)生黃曲霉素等致癌物，危害人類(lèi)身體健康。
農(nóng)作物病害初起之時(shí)，難以被察覺(jué)，卻可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。預(yù)防病害就要了解病害是怎么發(fā)生？在哪發(fā)生？怎么傳播？長(zhǎng)期以來(lái)，作物病害的監(jiān)測(cè)與預(yù)警主要依靠人工完成，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且預(yù)報(bào)時(shí)效性和準(zhǔn)確率不高?！安『Φ闹虏≡词擎咦?，只有頭發(fā)絲直徑的百分之一大小，從肉眼難以看到?！睏顚幷f(shuō)。
“難以捕捉、不易定位是作物病害‘狡猾’之處?！睏顚巿F(tuán)隊(duì)通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、反復(fù)試驗(yàn)、數(shù)據(jù)對(duì)比，利用指甲蓋大小的氣流控制芯片，精準(zhǔn)捕捉只有幾個(gè)微米的孢子，通過(guò)多光譜衍射成像技術(shù)“放大”成像，實(shí)時(shí)計(jì)算出孢子數(shù)量，直接連接物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，結(jié)合傳感器采集溫濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)，及時(shí)判斷病害情況，再通過(guò)手機(jī)小程序、計(jì)算機(jī)終端等方式將病害監(jiān)測(cè)信息發(fā)送給農(nóng)戶(hù)，精準(zhǔn)指導(dǎo)早期農(nóng)藥噴灑，使作物病害防治有了“千里眼”和“聽(tīng)診器”。
“讓農(nóng)民用得起、用得好、長(zhǎng)受益，是我們做科研的落腳點(diǎn)。”楊寧說(shuō)，田間環(huán)境惡劣，高溫、高濕、高鹽（塵）霧使得傳感器可靠性低、耐久性差，團(tuán)隊(duì)采用研發(fā)的專(zhuān)用塑封料和噴涂料打包的系統(tǒng)封裝工藝，提高通用傳感芯片散熱效率，增強(qiáng)傳感器的耐腐蝕性，延長(zhǎng)傳感器免維護(hù)工作時(shí)長(zhǎng)，將作物病害智能檢測(cè)農(nóng)業(yè)專(zhuān)用芯片集成在約1.5升的“小盒子”中，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效、實(shí)時(shí)監(jiān)控的作物病害檢測(cè)。
據(jù)悉，這個(gè)“小盒子”的傳感器封裝技術(shù)已獲批2022年江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，病害檢測(cè)專(zhuān)用傳感芯片相關(guān)成果獲批國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目。目前，該預(yù)警系統(tǒng)已在江蘇潤(rùn)果農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司和江蘇農(nóng)博園等地應(yīng)用示范。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在稻田、果園、溫室等實(shí)地安裝檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)大量數(shù)據(jù)分析建立預(yù)測(cè)模型，最終系統(tǒng)對(duì)水稻、草莓等作物的孢子病害識(shí)別率達(dá)85%以上，且可以實(shí)現(xiàn)病害源精準(zhǔn)定位功能，最大定位誤差達(dá)0.35米。
文章來(lái)源：科學(xué)網(wǎng) 2023年3月16日
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