Sensorët e rinj të tokës mund të përmirësojnë efikasitetin e plehërimit të të korrave

Plehrat që përmbajnë azot përdoren për të rritur prodhimin e ushqimit, por emetimet e tyre mund të ndotin mjedisin.Për maksimizimin e përdorimit të burimeve, rritjen e rendimenteve bujqësore dhe uljen e rreziqeve mjedisore, monitorimi i vazhdueshëm dhe në kohë reale i vetive të tokës, si temperatura e tokës dhe emetimi i plehrave, është thelbësor.Një sensor me shumë parametra është i nevojshëm për bujqësinë inteligjente ose precize për të gjurmuar emetimet e gazit NOX dhe temperaturën e tokës për fekondimin më të mirë.

James L. Henderson, Jr. Profesor i Asociuar Memorial i Shkencës dhe Mekanikës Inxhinierike në Penn State Huanyu “Larry” Cheng udhëhoqi zhvillimin e një sensori me shumë parametra që ndan me sukses sinjalet e temperaturës dhe azotit për të lejuar matjen e saktë të secilit.

Cheng tha,“Për plehërim efikas, nevojitet monitorim i vazhdueshëm dhe në kohë reale i kushteve të tokës, veçanërisht i përdorimit të azotit dhe i temperaturës së tokës.Kjo është thelbësore për vlerësimin e shëndetit të të korrave, reduktimin e ndotjes së mjedisit dhe promovimin e bujqësisë së qëndrueshme dhe precize.”

Studimi synon të përdorë sasinë e duhur për rendimentin më të mirë të të korrave.Prodhimi i të korrave mund të jetë më i ulët se sa mund të jetë nëse përdoret më shumë azot.Kur plehrat aplikohen tepër, ai shpërdorohet, bimët mund të digjen dhe tymrat toksik të azotit lëshohen në mjedis.Fermerët mund të arrijnë nivelet ideale të plehrave për rritjen e bimëve me ndihmën e zbulimit të saktë të nivelit të azotit.

Bashkautori Li Yang, një profesor në Shkollën e Inteligjencës Artificiale në Universitetin e Teknologjisë Hebei të Kinës, tha:“Rritja e bimëve ndikohet gjithashtu nga temperatura, e cila ndikon në proceset fizike, kimike dhe mikrobiologjike në tokë.Monitorimi i vazhdueshëm u mundëson fermerëve të zhvillojnë strategji dhe ndërhyrje kur temperaturat janë shumë të nxehta ose shumë të ftohta për të korrat e tyre.”

Sipas Cheng, mekanizmat ndijues që mund të marrin gaz azot dhe matjet e temperaturës të pavarura nga njëra-tjetra raportohen rrallë.Si gazet ashtu edhe temperatura mund të shkaktojnë ndryshime në leximin e rezistencës së sensorit, duke e bërë të vështirë dallimin midis tyre.

Ekipi i Cheng krijoi një sensor me performancë të lartë që mund të zbulojë humbjen e azotit pavarësisht nga temperatura e tokës.Sensori është bërë nga shkumë grafeni e dopuar nga oksidi vanadium, e induktuar nga lazeri, dhe është zbuluar se komplekset metalike të dopingut në grafen përmirësojnë përthithjen e gazit dhe ndjeshmërinë e zbulimit.

Për shkak se një membranë e butë mbron sensorin dhe parandalon depërtimin e gazit të azotit, sensori reagon vetëm ndaj ndryshimeve të temperaturës.Sensori mund të përdoret gjithashtu pa kapsulim dhe në një temperaturë më të lartë.

Kjo lejon matjen e saktë të gazit të azotit duke përjashtuar efektet e lagështisë relative dhe temperaturës së tokës.Temperatura dhe gazi i azotit mund të shkëputen plotësisht dhe pa ndërhyrje duke përdorur sensorët e mbyllur dhe të pakapsuluar.

Studiuesi tha se shkëputja e ndryshimeve të temperaturës dhe emetimeve të gazit të azotit mund të përdoret për të krijuar dhe zbatuar pajisje multimodale me mekanizma sensorë të shkëputur për bujqësi të saktë në të gjitha kushtet e motit.

Cheng tha, "Aftësia për të zbuluar njëkohësisht përqendrimet ultra të ulëta të oksidit të azotit dhe ndryshimet e vogla të temperaturës hap rrugën për zhvillimin e pajisjeve elektronike multimodale të ardhshme me mekanizma sensorë të shkëputur për bujqësi precize, monitorim shëndetësor dhe aplikacione të tjera."

Hulumtimi i Cheng u financua nga Instituti Kombëtar i Shëndetit, Fondacioni Kombëtar i Shkencës, Penn State dhe Fondacioni Kombëtar Kinez i Shkencave Natyrore.