Nuwe grondsensors kan die doeltreffendheid van gewasbemesting verbeter

Kunsmis wat stikstof bevat word gebruik om voedselproduksie te verhoog, maar die uitstoot daarvan kan die omgewing besoedel.Vir die maksimalisering van hulpbrongebruik, die verhoging van landbou-opbrengste en die verlaging van omgewingsrisiko's, is deurlopende en intydse monitering van grondeienskappe, soos grondtemperatuur en kunsmisvrystelling, noodsaaklik.’n Multiparametersensor is nodig vir slim- of presisielandbou om NOX-gasvrystellings en grondtemperatuur op te spoor vir die beste bemesting.

James L. Henderson, Jr. Memorial Medeprofessor van Ingenieurswetenskap en Meganika by Penn State Huanyu "Larry" Cheng het die ontwikkeling van 'n multi-parameter sensor gelei wat temperatuur- en stikstofseine suksesvol skei om akkurate meting van elkeen moontlik te maak.

Cheng het gesê,“Vir doeltreffende bemesting is daar ’n behoefte aan deurlopende en intydse monitering van grondtoestande, spesifiek stikstofbenutting en grondtemperatuur.Dit is noodsaaklik vir die evaluering van gewasgesondheid, die vermindering van omgewingsbesoedeling en die bevordering van volhoubare en presisielandbou.”

Die studie het ten doel om die toepaslike hoeveelheid vir die beste oesopbrengs aan te wend.Die gewas se produksie kan laer wees as wat dit mag wees as meer stikstof gebruik word.Wanneer kunsmis oormatig toegedien word, word dit vermors, plante kan brand en giftige stikstofdampe word in die omgewing vrygestel.Boere kan die ideale vlakke van kunsmis vir die groei van plante bereik met behulp van akkurate stikstofvlakbespeuring.

Mede-outeur Li Yang, 'n professor in die Skool vir Kunsmatige Intelligensie aan China se Hebei Universiteit van Tegnologie, het gesê:“Plantgroei word ook deur temperatuur beïnvloed, wat die fisiese, chemiese en mikrobiologiese prosesse in grond beïnvloed.Deurlopende monitering stel boere in staat om strategieë en intervensies te ontwikkel wanneer temperature te warm of te koud vir hul gewasse is.”

Volgens Cheng word daar selde melding gemaak van waarnemingsmeganismes wat stikstofgas en temperatuurmetings onafhanklik van mekaar kan verkry.Beide gasse en temperatuur kan variasies in die sensor se weerstandlesing veroorsaak, wat dit moeilik maak om tussen hulle te onderskei.

Cheng se span het ’n hoëprestasiesensor geskep wat stikstofverlies onafhanklik van grondtemperatuur kan opspoor.Die sensor is gemaak van vanadiumoksied-gedoteerde, laser-geïnduseerde grafeenskuim, en daar is ontdek dat doteringmetaalkomplekse in grafeen gasadsorpsie en opsporingsensitiwiteit verbeter.

Omdat 'n sagte membraan die sensor beskerm en stikstofgas deurdringing voorkom, reageer die sensor slegs op veranderinge in temperatuur.Die sensor kan ook sonder inkapseling en by 'n hoër temperatuur gebruik word.

Dit maak voorsiening vir akkurate meting van die stikstofgas deur die effekte van relatiewe humiditeit en grondtemperatuur uit te sluit.Temperatuur- en stikstofgas kan heeltemal en steuringsvry ontkoppel word deur die ingeslote en ongekapsuleerde sensors te gebruik.

Die navorser het gesê ontkoppeling van temperatuurveranderinge en stikstofgasvrystellings kan gebruik word om multimodale toestelle met ontkoppelde waarnemingsmeganismes vir presisielandbou in alle weerstoestande te skep en te implementeer.

Cheng het gesê: "Die vermoë om gelyktydig ultra-lae stikstofoksiedkonsentrasies en klein temperatuurveranderinge op te spoor baan die weg vir die ontwikkeling van toekomstige multimodale elektroniese toestelle met ontkoppelde waarnemingsmeganismes vir presisielandbou, gesondheidsmonitering en ander toepassings."

Cheng se navorsing is befonds deur die National Institutes of Health, die National Science Foundation, Penn State en die Chinese National Natural Science Foundation.