ნიადაგის ახალმა სენსორებმა შეიძლება გააუმჯობესონ მოსავლის განაყოფიერების ეფექტურობა

აზოტის შემცველი სასუქები გამოიყენება საკვების წარმოების გასაზრდელად, მაგრამ მათმა გამონაბოლქვმა შეიძლება დააბინძუროს გარემო.რესურსების მაქსიმალური გამოყენების, სოფლის მეურნეობის მოსავლიანობის გაზრდისა და გარემოსდაცვითი რისკების შესამცირებლად აუცილებელია ნიადაგის თვისებების მუდმივი და რეალურ დროში მონიტორინგი, როგორიცაა ნიადაგის ტემპერატურა და სასუქის ემისია.მრავალპარამეტრიანი სენსორი აუცილებელია ჭკვიანი ან ზუსტი სოფლის მეურნეობისთვის, რათა თვალყური ადევნოს NOX გაზების გამოყოფას და ნიადაგის ტემპერატურას საუკეთესო განაყოფიერებისთვის.

ჯეიმს ლ. ჰენდერსონი, უმცროსი მემორიალის საინჟინრო მეცნიერებისა და მექანიკის ასოცირებული პროფესორი პენის შტატში, ჰუანიუ "ლარი" ჩენგი ხელმძღვანელობდა მრავალპარამეტრიანი სენსორის შემუშავებას, რომელიც წარმატებით ჰყოფს ტემპერატურისა და აზოტის სიგნალებს თითოეულის ზუსტი გაზომვის საშუალებას.

ჩენგმა თქვა,„ეფექტური განაყოფიერებისთვის საჭიროა ნიადაგის პირობების უწყვეტი და რეალურ დროში მონიტორინგი, კერძოდ, აზოტის გამოყენება და ნიადაგის ტემპერატურა.ეს აუცილებელია მოსავლის ჯანმრთელობის შესაფასებლად, გარემოს დაბინძურების შესამცირებლად და მდგრადი და ზუსტი სოფლის მეურნეობის ხელშეწყობისთვის“.

კვლევის მიზანია გამოიყენოს შესაბამისი რაოდენობა საუკეთესო მოსავლიანობისთვის.მოსავლის წარმოება შეიძლება იყოს უფრო დაბალი, ვიდრე შეიძლება იყოს მეტი აზოტის გამოყენების შემთხვევაში.როდესაც სასუქი ჭარბად გამოიყენება, ის იკარგება, მცენარეები შეიძლება დაიწვას და ტოქსიკური აზოტის ორთქლი გამოიყოფა გარემოში.ფერმერებს შეუძლიათ მიაღწიონ სასუქის იდეალურ დონეს მცენარეების ზრდისთვის აზოტის დონის ზუსტი გამოვლენის დახმარებით.

ჩინეთის ჰებეის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის ხელოვნური ინტელექტის სკოლის პროფესორმა, თანაავტორმა ლი იანგმა თქვა:„მცენარეთა ზრდაზე გავლენას ახდენს ტემპერატურაც, რომელიც გავლენას ახდენს ნიადაგის ფიზიკურ, ქიმიურ და მიკრობიოლოგიურ პროცესებზე.მუდმივი მონიტორინგი ფერმერებს საშუალებას აძლევს შეიმუშაონ სტრატეგიები და ინტერვენციები, როდესაც ტემპერატურა ძალიან ცხელი ან ძალიან ცივია მათი მოსავლისთვის.”

ჩენგის თქმით, სენსორული მექანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად აზოტის გაზისა და ტემპერატურის გაზომვები მიიღონ, იშვიათად არის მოხსენებული.როგორც გაზმა, ასევე ტემპერატურამ შეიძლება გამოიწვიოს სენსორის წინააღმდეგობის წაკითხვის ცვალებადობა, რაც ართულებს მათ შორის განსხვავებას.

ჩენგის გუნდმა შექმნა მაღალი ხარისხის სენსორი, რომელსაც შეუძლია ნიადაგის ტემპერატურისგან დამოუკიდებლად ამოიცნოს აზოტის დაკარგვა.სენსორი დამზადებულია ვანადიუმის ოქსიდის დოპირებული, ლაზერით გამოწვეული გრაფენის ქაფისგან და აღმოჩნდა, რომ დოპინგ ლითონის კომპლექსები გრაფენში აუმჯობესებს გაზის ადსორბციას და გამოვლენის მგრძნობელობას.

იმის გამო, რომ რბილი მემბრანა იცავს სენსორს და ხელს უშლის აზოტის გაზის შეღწევას, სენსორი რეაგირებს მხოლოდ ტემპერატურის ცვლილებებზე.სენსორის გამოყენება ასევე შესაძლებელია კაფსულაციის გარეშე და უფრო მაღალ ტემპერატურაზე.

ეს იძლევა აზოტის გაზის ზუსტი გაზომვის საშუალებას ფარდობითი ტენიანობის და ნიადაგის ტემპერატურის ზემოქმედების გამორიცხვით.ტემპერატურისა და აზოტის გაზი შეიძლება მთლიანად და ჩარევის გარეშე იყოს გათიშული დახურული და არაკაფსულირებული სენსორების გამოყენებით.

მკვლევარმა თქვა, რომ ტემპერატურის ცვლილებებისა და აზოტის გაზების გამოყოფის გამოყოფა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მულტიმოდალური მოწყობილობების შესაქმნელად და განსახორციელებლად, გაყოფილი სენსორული მექანიზმებით ზუსტი სოფლის მეურნეობისთვის ყველა ამინდის პირობებში.

ჩენგმა თქვა: ”აზოტის ოქსიდის ულტრა დაბალი კონცენტრაციისა და ტემპერატურის მცირე ცვლილებების ერთდროულად გამოვლენის შესაძლებლობა უხსნის გზას მომავალი მულტიმოდალური ელექტრონული მოწყობილობების განვითარებისთვის, გაყოფილი სენსორული მექანიზმებით ზუსტი სოფლის მეურნეობისთვის, ჯანმრთელობის მონიტორინგისთვის და სხვა აპლიკაციებისთვის.”

ჩენგის კვლევა დაფინანსდა ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტის, ეროვნული სამეცნიერო ფონდის, პენის შტატის და ჩინეთის ეროვნული ბუნებრივი სამეცნიერო ფონდის მიერ.