Нови сензори земљишта могли би да побољшају ефикасност ђубрења усева

Ђубрива која садрже азот се користе за повећање производње хране, али њихове емисије могу загадити животну средину.За максимално коришћење ресурса, подизање пољопривредних приноса и смањење ризика по животну средину, од суштинског је значаја континуирано праћење својстава земљишта у реалном времену, као што су температура земљишта и емисија ђубрива.Сензор са више параметара је неопходан за паметну или прецизну пољопривреду да прати емисије НОКС гасова и температуру земљишта за најбоље ђубрење.

Јамес Л. Хендерсон, Јр. Мемориал ванредни професор инжењерских наука и механике у Пенн Стате Хуаниу „Ларри“ Цхенг предводио је развој вишепараметарског сензора који успешно раздваја температурне и азотне сигнале како би омогућио прецизно мерење сваког од њих.

Ченг је рекао,„За ефикасно ђубрење, постоји потреба за континуираним праћењем стања земљишта у реалном времену, посебно искоришћења азота и температуре земљишта.Ово је од суштинског значаја за процену здравља усева, смањење загађења животне средине и промовисање одрживе и прецизне пољопривреде.”

Студија има за циљ да искористи одговарајућу количину за најбољи принос усева.Производња усева може бити мања него што би могла бити ако се користи више азота.Када се ђубриво примењује прекомерно, оно се троши, биљке могу да изгоре, а токсична испарења азота се ослобађају у околину.Пољопривредници могу да достигну идеалне нивое ђубрива за раст биљака уз помоћ прецизног откривања нивоа азота.

Коаутор Ли Јанг, професор на Школи вештачке интелигенције на кинеском технолошком универзитету Хебеи, рекао је:„На раст биљака утиче и температура, која утиче на физичке, хемијске и микробиолошке процесе у земљишту.Континуирано праћење омогућава пољопривредницима да развију стратегије и интервенције када су температуре превисоке или прениске за њихове усеве.”

Према Ченгу, ретко се извештава о механизмима сензора који могу да добију гас азота и мерења температуре независно једно од другог.И гасови и температура могу изазвати варијације у очитавању отпора сензора, што отежава њихово разликовање.

Ченгов тим је направио сензор високих перформанси који може детектовати губитак азота независно од температуре тла.Сензор је направљен од ласерски индуковане графенске пене допиране ванадијум оксидом, а откривено је да допинг метални комплекси у графену побољшавају адсорпцију гаса и осетљивост детекције.

Пошто мека мембрана штити сензор и спречава продирање гаса азота, сензор само реагује на промене температуре.Сензор се такође може користити без инкапсулације и на вишој температури.

Ово омогућава прецизно мерење гаса азота искључујући ефекте релативне влажности и температуре земљишта.Температура и гас азота могу се у потпуности и без сметњи раздвојити помоћу затворених и некапсулираних сензора.

Истраживач је рекао да се промене температуре раздвајања и емисије азотних гасова могу користити за стварање и имплементацију мултимодалних уређаја са одвојеним сензорским механизмима за прецизну пољопривреду у свим временским условима.

Цхенг је рекао: „Могућност истовременог откривања ултра-ниских концентрација азотних оксида и малих температурних промена отвара пут развоју будућих мултимодалних електронских уређаја са одвојеним сензорским механизмима за прецизну пољопривреду, праћење здравља и друге апликације.

Ченгово истраживање финансирали су Национални институти за здравље, Национална научна фондација, Пенн Стате и Кинеска национална фондација за природне науке.