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人生活壓力大，植物生活也有壓力？研究人員開發的攜帶式偵測器可以快速診斷植物缺乏的營養素 (生理壓力)，進而使農民能夠以持續性的方式將農作物的產量最大化。

精準農業是重要的戰略，透過可持續耕作方式來解決日益嚴重的糧食不安全問題，但它需要新技術來協助，在作物出現明顯症狀並導致欠收之前，快速診斷植物所面臨的生理狀況。由新加坡與麻省理工學院聯盟研究技術單位 (SMART) 與淡馬錫生命科學實驗室 (TLL) 設計了可以監測植物是否處於壓力之下的便攜式光學偵測器，該設備為農民和植物科學家提供了一種新工具，用於在田間條件下進行植物健康的早期診斷和即時監控。

在《Scientific Reports》期刊發表的《便攜式拉曼葉夾偵測器，用於快速檢測植物壓力》一文中，科學家們解釋了他們如何設計，包括偵測器的構造和測試葉夾，以使光學偵測器能夠探測葉片的化學性質，並建立壓力狀態。這項工作是由麻省理工學院在新加坡的研究企業 SMART 內的「農業精度的破壞性和可持續技術 (DiSTAP) 跨學科研究小組 (IRG)」開發的。

新型「便攜式拉曼葉夾偵測器」可以對活植物中的氮缺乏進行早期診斷，氮是一種重要的養分，也是肥料的重要成分，植物中的氮缺乏，可能與葉片過早退化和產量下降有關。雖然這項研究主要著眼於測量植物中的氮含量，但該設備還可以用於檢測其他植物生理壓力的水平，例如乾旱、高溫和低溫壓力、鹽度壓力和光強度壓力。這些葉夾式拉曼探針可以檢測到各式各樣的植物壓力源，並且使用的簡便性和速度使其成為農民田間使用、以確保作物健康的理想之選。

偵測器可以幫助農民最大程度地提高農作物產量，同時最小化對環境的負面影響，例如施用「剛剛好」的氮肥就可以避免多餘的氮進入河流或滲入地下水、減少對水生生態系統的污染。因此，將這項工作擴展到更廣泛的農作物，可能有助於全球提高農作物的產量、增強氣候適應力以及透過減少肥料的使用來減輕環境污染。

「便攜式拉曼葉夾偵測器」已在多種蔬菜品種上測試得到成果，例如芥蘭、萵苣、菜心、小白菜、菠菜等，並且支持新加坡「30×30」的糧食戰略計劃，目標是在 2030 年將新加坡的糧食自產量從目前的總糧食需求的 10% 提高到 30%。

*補充：
便攜式拉曼系統是與當地公司 TechnoSpex 合作設計的。葉夾拉曼傳感器由圍繞光纖拉曼探頭組件構建的 3D 列印夾組成。

資料來源：MIT、AlphaBeta