Nýir jarðvegsskynjarar gætu bætt hagkvæmni við frjóvgun ræktunar

Áburður sem inniheldur köfnunarefni er notaður til að auka matvælaframleiðslu en útblástur þeirra getur mengað umhverfið.Til að hámarka auðlindanýtingu, auka uppskeru í landbúnaði og draga úr umhverfisáhættu er stöðugt og rauntíma eftirlit með jarðvegseiginleikum, svo sem jarðvegshita og losun áburðar, nauðsynleg.Fjölbreyta skynjari er nauðsynlegur fyrir snjall- eða nákvæman landbúnað til að fylgjast með losun NOX lofttegunda og jarðvegshita fyrir bestu frjóvgun.

James L. Henderson, Jr. Memorial dósent í verkfræðivísindum og aflfræði við Penn State Huanyu "Larry" Cheng leiddi þróun á fjölbreytu skynjara sem skilur hitastig og köfnunarefnismerki með góðum árangri til að gera nákvæmar mælingar á hverju.

Cheng sagði:„Til þess að frjóvgun sé skilvirk er þörf á stöðugu og rauntíma eftirliti með jarðvegsaðstæðum, sérstaklega niturnýtingu og jarðvegshita.Þetta er nauðsynlegt til að meta heilsu ræktunar, draga úr umhverfismengun og efla sjálfbæran og nákvæman landbúnað.

Rannsóknin miðar að því að nota viðeigandi magn fyrir bestu uppskeru.Framleiðsla uppskerunnar getur verið minni en hún kann að vera ef meira köfnunarefni er notað.Þegar áburður er notaður í óhófi fer hann til spillis, plöntur geta brunnið og eitraðar köfnunarefnisgufur berast út í umhverfið.Bændur geta náð kjörnu magni áburðar til vaxtar plantna með hjálp nákvæmrar köfnunarefnisstigsgreiningar.

Meðhöfundur Li Yang, prófessor í gervigreindarskólanum við tækniháskólann í Hebei í Kína, sagði:„Plöntuvöxtur verður einnig fyrir áhrifum af hitastigi, sem hefur áhrif á eðlisfræðilega, efnafræðilega og örverufræðilega ferla í jarðvegi.Stöðugt eftirlit gerir bændum kleift að þróa aðferðir og inngrip þegar hitastig er of heitt eða of kalt fyrir uppskeruna.

Samkvæmt Cheng er sjaldan greint frá skynjunarbúnaði sem getur fengið köfnunarefnisgas og hitamælingar óháðar hver öðrum.Bæði lofttegundir og hitastig geta valdið breytingum á viðnámsmælingu skynjarans, sem gerir það að verkum að erfitt er að greina á milli þeirra.

Teymi Cheng bjó til afkastamikinn skynjara sem getur greint köfnunarefnistap óháð jarðvegshita.Skynjarinn er gerður úr vanadíumoxíðbættri grafenfroðu sem framkallar leysir og það hefur komið í ljós að málmfléttur í grafeni bæta frásog gass og skynjunarnæmi.

Vegna þess að mjúk himna verndar skynjarann ​​og kemur í veg fyrir gegndræpi köfnunarefnisgass, bregst skynjarinn eingöngu við breytingum á hitastigi.Einnig er hægt að nota skynjarann ​​án hjúpunar og við hærra hitastig.

Þetta gerir kleift að mæla köfnunarefnisgasið nákvæmlega með því að útiloka áhrif hlutfallslegs raka og jarðvegshita.Hægt er að aftengja hitastig og köfnunarefnisgas að öllu leyti og án truflana með því að nota meðfylgjandi og óhylja skynjara.

Rannsakandi sagði að hægt væri að nota losun hitastigsbreytinga og losun köfnunarefnisgass til að búa til og innleiða fjölþætt tæki með aftengdum skynjunarbúnaði fyrir nákvæmni landbúnað í öllum veðurskilyrðum.

Cheng sagði: "Getu til að greina samtímis ofurlítinn styrk köfnunarefnisoxíðs og litlar hitabreytingar ryður brautina fyrir þróun fjölþættra rafeindatækja í framtíðinni með aftengdum skynjunarbúnaði fyrir nákvæman landbúnað, heilsuvöktun og önnur forrit."

Rannsóknir Chengs voru styrktar af National Institute of Health, National Science Foundation, Penn State og kínverska náttúruvísindastofnuninni.