Новите сензори за почва би можеле да ја подобрат ефикасноста на оплодувањето на културите

Ѓубрива кои содржат азот се користат за зголемување на производството на храна, но нивните емисии може да ја загадуваат животната средина.За максимизирање на користењето на ресурсите, зголемување на земјоделските приноси и намалување на еколошките ризици, од суштинско значење е континуирано и во реално време следење на својствата на почвата, како што се температурата на почвата и емисијата на ѓубрива.Сензор со повеќе параметри е неопходен за паметно или прецизно земјоделство да ги следи емисиите на гасови NOX и температурата на почвата за најдобро ѓубрење.

Џејмс Л. Хендерсон, Џ.

Ченг рече,„За ефикасно ѓубрење, потребно е континуирано и во реално време следење на условите на почвата, особено искористувањето на азот и температурата на почвата.Ова е од суштинско значење за проценка на здравјето на културите, намалување на загадувањето на животната средина и промовирање на одржливо и прецизно земјоделство“.

Студијата има за цел да ја искористи соодветната количина за најдобар принос.Производството на културата може да биде помало отколку што може да биде ако се користи повеќе азот.Кога ѓубривото се нанесува прекумерно, тоа се троши, растенијата можат да изгорат и отровните азотни испарувања се ослободуваат во околината.Земјоделците можат да ги достигнат идеалните нивоа на ѓубриво за раст на растенијата со помош на прецизно откривање на нивото на азот.

Коавторот Ли Јанг, професор на Факултетот за вештачка интелигенција на кинескиот Технолошки универзитет Хебеи, рече:„Растот на растенијата е исто така под влијание на температурата, која влијае на физичките, хемиските и микробиолошките процеси во почвата.Континуираното следење им овозможува на земјоделците да развијат стратегии и интервенции кога температурите се премногу топли или премногу студени за нивните посеви“.

Според Ченг, механизмите за чувствителност кои можат да добијат азотен гас и мерења на температурата независни едни од други ретко се пријавени.И гасовите и температурата може да предизвикаат варијации во читањето на отпорот на сензорот, што го отежнува нивното разликување.

Тимот на Ченг создаде сензор со високи перформанси кој може да открие губење на азот независно од температурата на почвата.Сензорот е направен од графенска пена која е допирана со ванадиум оксид, индуцирана од ласер, а откриено е дека допинг металните комплекси во графенот ја подобруваат адсорпцијата на гасот и чувствителноста за откривање.

Бидејќи меката мембрана го штити сензорот и го спречува навлегувањето на азотниот гас, сензорот реагира единствено на промените во температурата.Сензорот може да се користи и без капсулирање и на повисока температура.

Ова овозможува точно мерење на азотниот гас со исклучување на ефектите од релативната влажност и температурата на почвата.Температурата и азотниот гас може целосно и без пречки да се одвојат со помош на затворените и некапсулираните сензори.

Истражувачот рече дека раздвојувањето на температурните промени и емисиите на азотни гасови може да се користат за создавање и имплементација на мултимодални уреди со раздвоени механизми за сензори за прецизно земјоделство во сите временски услови.

Ченг рече: „Способноста за истовремено откривање на ултра ниски концентрации на азотен оксид и мали температурни промени го отвора патот за развој на идни мултимодални електронски уреди со раздвоени механизми за сензори за прецизно земјоделство, следење на здравјето и други апликации“.

Истражувањето на Ченг беше финансирано од Националниот институт за здравје, Националната научна фондација, Пен Стејт и Кинеската национална природна научна фондација.