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北卡罗莱纳州立大学的研究人员设计了一种纺织“植物盔甲”，当昆虫试图接近植物时，它会迫使昆虫沿着迷宫般的路径前进。在多次试验中，这种设计在阻止昆虫接近卷心菜植株方面比另一种作物覆盖物更有效。
根据他们的发现在美国，研究人员表示，植物盔甲可以提供一种更有效的、不含化学物质的防虫替代品。
该研究的第一作者说:“我们发现，使用这种新技术可以预防我们以前认为无法预防的昆虫。格雷森洞穴她是北卡罗来纳州立大学的博士生。“我们已经证明，我们可以使用一种机械屏障，保护烟草蓟马和其他昆虫，让植物在下面生长和茁壮成长。”
研究人员说，以前，植物覆盖物的设计仅仅是根据大小来排除昆虫，就像窗纱一样。然而，这种策略在试图阻止像烟草蓟马这种铅笔尖大小的小昆虫时可能会有问题。
该研究的高级研究员说:“使用传统的纺织罩设计，为了排除非常小的昆虫，开口的尺寸必须非常小，这样也可以防止水、空气和湿气的渗透。麦克罗伊威廉·尼尔·雷诺兹是北卡罗来纳州立大学昆虫学特聘教授。“我们必须想出另一种方法来排除昆虫，而不仅仅是基于孔隙的大小。”
为此，研究人员设计了一种三层的3D罩子，在最外层和最内层使用透明纱线编织而成。这种纱线可以由回收的塑料制成，仍然可以让阳光穿过，但可以限制昆虫接触植物。针织物的内层被夹在垂直于周围两层的中间，在植物盔甲中创造了一个迷宫般的结构。
罗伊说:“根据我们的设计，昆虫必须弄清楚如何穿过迷宫，到达另一边的植物。”“这种弯弯曲曲的形状让它更难通过。昆虫有一定的时间来寻找食物，否则就会死亡。这个时间对小昆虫来说是相对快的。”
在三个实验中的第一个中，研究人员发现昆虫穿透植物盔甲的时间明显更长。他们将一片卷心菜叶和10只烟草蓟马放入培养皿中，用植物盔甲或其他作物覆盖物隔开。其中5只蓟马花了大约3个小时才穿过植物盔甲，而它们只花了12分钟就穿过了一层商业化的单层作物覆盖物。在同样的实验中，他们的设计在12小时内阻止未进食的幼虫穿越植物装甲的效果接近90%。
“在现实生活中，昆虫有很多其他的选择去哪里寻找食物;这是他们只有一个地方可去的最坏情况。”罗伊说。“所以我们预计，在自然环境中，保护力度会大得多。”
当研究人员测试它们在一个有未喂食毛毛虫的笼子里保护盆栽卷心菜的效果时，没有被喂食的卷心菜受到了感染，几乎完全被吃掉了，而被植物盔甲覆盖和密封的卷心菜则没有。10天后，他们在被覆盖的植物上没有发现一只毛毛虫。
他们的最后一个实验是为期三个月的户外野外试验，测试他们将植物盔甲用作温室罩时的效果。研究人员发现，被植物盔甲覆盖的植物平均来说更大;植物盔甲下的卷心菜重量几乎是对照组的三倍。
研究人员表示，还需要做更多的工作来确定它们是否由于内层的厚度、孔隙大小或迷宫般的结构而成功地排除了昆虫。然而，他们的工作提供了证据，证明他们的无化学物质设计可以对抗微小生物。
“蓟马非常小，”凯夫说。“如果我们能把它们挡在外面，我们认为我们就有很好的机会把其他更大的昆虫挡在外面。至于新生的毛虫，它们必须立即进食，它们是幼虫中最小的阶段。这给我们提供了一些良好的初步数据，这将有助于保护我们免受其他毛虫的伤害。”
研究人员认为，它们的作物覆盖物可能是葡萄等高价值作物的良好替代品。在未来的研究中，他们还想探索这种覆盖物是否可以用于帮助保护极端条件下的植物——随着气候的变化。
“我们正在做的部分工作是寻找新的智能纺织品，”该研究的合著者说安德烈西他是北卡罗来纳州大学纺织、服装和技术管理专业的副教授，也是Zeis纺织品推广公司的主管。“我们认为这种设计可以帮助极端环境下的农民，或者在某些地区农作物产量受到限制的农民。这也可能是有机农场主的一种选择。不仅产品本身使用了一些回收材料，而且还可以再次回收。”
这项研究中,“新型3d间隔织物，保护作物免受昆虫侵扰，促进植物生长，”在杂志上发表了吗农业．合著者包括新罕布什尔大学高级副教务长、北卡罗莱纳州森林生物材料系兼职教授Marian G. McCord;Luna Innovations的布莱恩·科恩和本杰明·贝克;以及北卡罗来纳州立大学博士后研究学者Jean M. Deguenon和Kun Luan。
本文基于美国农业部国家食品和农业研究所支持的小型企业创新研究资助项目2015-33610-23785号协议的工作。本出版物中表达的任何意见、发现和结论或建议都是作者的观点，并不一定反映美国农业部的观点。凯夫的部分资助来自北卡罗莱纳州的助教奖学金，而凯夫和罗伊则得到北卡罗莱纳州农业实验站的资助。
利益冲突:Vector Textiles拥有a的独家许可专利连接到植物装甲技术。McCord, Roe和West是北卡罗来纳州拥有的相关技术专利的发明者，他们将分享商业化带来的收入。
-oleniacz -
编辑报告:摘要如下。
新型3d间隔织物，保护作物免受昆虫侵害，促进植物生长
作者: Grayson L. Cave, Andre J. West, Marian G. McCord, Bryan Koene, Benjamin Beck, Jean M. Deguenon, Kun Luan和R. Michael Roe。
发表在线2022年3月31日，在农业．
DOI: 10.3390 / agriculture12040498
摘要:研究了无农药、3D间隔织物(植物装甲一代(PA Gen) 1和2)作为昆虫屏障的概念验证，以保护植物并改善有机农业的植物农学。渗透到50%的时间(TP50)用于烟草蓟马，Frankliniella fusca在实验室培养皿生物测定中，PA Gen 1和2的成虫分别为30和175分钟，对照组为12分钟(一种市售的单层作物覆盖物Proteknet)。PA第2代>对未喂养的毛虫幼虫的穿透能力为90%，近几年玉蜀黍属，而TP501代和Proteknet的时间分别为3.1和2.35 h。在小笼试验中，PA Gen 2覆盖盆栽白菜对这些昆虫的穿透性达到100%，12 d后试验结束。在为期3个月的夏季小田块地研究中，在不使用杀虫剂或除草剂的情况下，覆盖1代和2代的白菜植株生长速度大约是未覆盖的两倍。对照作物覆盖没有观察到这一点。Martindale磨损试验表明，第1代和第2代的耐久度至少是对照作物覆盖物的6倍和1.8倍。数据还提供了光、水、空气和水蒸气穿透每一种纺织品的百分比，以及小块田地中覆盖和不覆盖的卷心菜植株的操作温度和湿度。
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