Nanomaterial-enabled Sensors for Soil and Crop Analysis in Agriculture: A Focused Review
N. Pruthviraj · V. Lakshmi
综述纳米材料传感器在土壤养分、作物生理和病害检测中的分析可行性及田间应用瓶颈。
聚焦综述4项研究，涵盖石墨烯、导电纳米纤维、金纳米颗粒和碳纳米管传感平台。
传感器检测限低但仅证明分析可行性，田间部署受基质干扰、校准稳定性等限制。
需开展多地点验证、标准化校准及与决策支持系统集成，以证明田间实用性和农艺效益。
综述系统梳理纳米材料传感器在土壤养分、作物生理与病害检测中的分析可行性，但作者明确指出其证据尚不足以支撑田间常规应用，属细分领域学术进展，适合主题聚合而非每日精选头条。
快速、灵敏且便携的测量对精准农业十分重要，尤其是当土壤和作物状况在空间和时间上存在变化时。本聚焦式叙述综述评估了用于土壤养分评估、作物生理监测和植物病害检测的纳米材料传感器。本文考察了四项代表性研究，涉及石墨烯衍生物、导电纳米纤维、金纳米颗粒和碳纳米管等不同传感架构。所选平台分别针对土壤硝酸盐、吲哚-3-乙酸、病原体相关DNA和柑橘黄龙病蛋白生物标志物。所报道的研究展示了较低的分析检测限，并成功实现了在土壤提取物、植物组织或其他农业相关样品中的测量。然而，其证据主要支持分析可行性，而非常规田间部署或直接农艺效益。重要限制包括基质干扰、校准稳定性、生物识别元件的耐久性、电极重现性、样品制备要求、环境安全性和制造成本。可穿戴、无线和便携式传感的最新进展进一步表明，传感正转向集成监测系统，但仅凭连接性并不能确立田间就绪性。未来工作应强调多地点验证、与公认参考方法的比较、标准化校准、长期稳定性、批次重现性、安全器件管理，以及将传感器输出与农业决策支持系统相整合。因此，纳米材料传感器作为补充性分析工具显示出前景，而常规采用则需要在真实生产条件下具备可靠性能，并提供测量能够支持更好管理决策的证据。