跨领域增长：科学合作应对农业挑战

根据一项新的研究，从爬行在作物上的软机器人到保护水道的生物基肥料，农业的未来取决于科学学科的交叉点，该研究描述了农业最严峻的挑战如何需要生物、化学、工程和数据科学的协调突破

这项发表在《全球变化生物学》上的研究提出了五个案例研究，展示了这种深度合作如何改变作物监测、肥料使用和水资源管理。该研究由来自美国国家科学基金会（NSF）两个科学技术中心（STC）的25名研究人员完成：康奈尔大学领导的可编程植物系统研究中心（CROPPS）和北卡罗来纳州立大学的磷可持续性科学技术中心（STEPS）

“跨学科工作不仅扩展了我们的工具包，还重塑了我们提出的问题，”综合植物科学学院史密斯化学与生物分子工程学院和植物生物学系的机械工程师Vesna Bacheva说，她与北卡罗来纳州立大学植物与微生物生物学系的博士后研究员Imani Madison共同撰写了这项研究

研究人员表示，在管理有限自然资源的同时养活不断增长的全球人口，对科学家、工程师、农民和政策制定者来说都是持续的挑战

一个案例研究介绍了通过可编程植物系统研究中心（CROPPS）开发的纳米传感器和软机器人，以帮助监测现场植物的水分状况。另一家位于磷可持续发展科学技术中心（STEPS）的公司探索了肥料创新和磷回收系统，这些系统可能有助于更有效地利用养分

史密斯化学与生物分子工程学院Gordon L.Dibble'50教授、综合植物科学学院兼职教授、CROPPS主任和该研究的资深作者Abe Stroock说：“这些综合解决方案是可能的，因为我们中心的研究人员正在跨学科创造性地工作，以实现共同目标。”

该研究还探讨了与农业利益相关者（包括农民、工程师和大学合作者）的交谈如何为研究方向提供信息，并帮助指导实用技术的发展。参与该项目的社会科学研究人员进行了访谈和调查，以了解与磷回收和养分利用相关的技术的采用考虑因素

作者强调了跨学科合作和培训的机构支持的价值。他们还指出，论文中提出的方法可能会被调整以解决农业创新中的其他主题

康奈尔大学综合植物科学学院副教授、该研究的通讯作者之一玛格丽特·弗兰克说：“这项工作是一个例子，说明如何将不同类型的科学专业知识结合起来，开发农业生产和资源管理的新方法。”

其他CROPPS作者包括康奈尔大学的Mathew Baldwin、April Gu、Mehmet Ilman、Jen Liu、Sijin Li、Anand Mishra、Gloire Rubambiza、Robert Shepherd和Hakim Weatherspoon，以及亚利桑那大学的Mark Beilstein和Jesse Woodson More information: Vesna Bacheva et al, Transdisciplinary Collaborations for Advancing Sustainable and Resilient Agricultural Systems, Global Change Biology (2025). DOI: 10.1111/gcb.70142

Journal information: Global Change Biology