Новыя датчыкі глебы могуць павысіць эфектыўнасць угнаенняў культур

Угнаенні, якія змяшчаюць азот, выкарыстоўваюцца для павелічэння вытворчасці прадуктаў харчавання, але іх выкіды могуць забруджваць навакольнае асяроддзе.Для максімальнага выкарыстання рэсурсаў, павышэння ўраджайнасці сельскай гаспадаркі і зніжэння рызык для навакольнага асяроддзя важны бесперапынны маніторынг уласцівасцей глебы ў рэжыме рэальнага часу, такіх як тэмпература глебы і выкід угнаенняў.Датчык з некалькімі параметрамі неабходны для разумнай або дакладнай сельскай гаспадаркі для адсочвання выкідаў газаў NOX і тэмпературы глебы для найлепшага ўнясення ўгнаенняў.

Мемарыяльны дацэнт інжынерных навук і механікі Джэймса Л. Хендэрсана-малодшага ў Пенсільваніі Huanyu «Лары» Чэнг узначаліў распрацоўку шматпараметрічнага датчыка, які паспяхова падзяляе сігналы тэмпературы і азоту, каб забяспечыць дакладнае вымярэнне кожнага з іх.

Чэн сказаў,«Для эфектыўнага ўнясення ўгнаенняў неабходны бесперапынны маніторынг стану глебы ў рэжыме рэальнага часу, у прыватнасці выкарыстання азоту і тэмпературы глебы.Гэта вельмі важна для ацэнкі стану ўраджаю, зніжэння забруджвання навакольнага асяроддзя і прасоўвання ўстойлівага і дакладнага земляробства».

Даследаванне накіравана на выкарыстанне адпаведнай колькасці для найлепшага ўраджаю сельскагаспадарчых культур.Прадукцыйнасць ураджаю можа быць ніжэй, чым можа быць, калі выкарыстоўваецца больш азоту.Пры празмерным унясенні ўгнаенняў яно траціцца марна, расліны могуць згарэць, і ў навакольнае асяроддзе вылучаюцца таксічныя пары азоту.Фермеры могуць дасягнуць ідэальных узроўняў угнаенняў для росту раслін з дапамогай дакладнага вызначэння ўзроўню азоту.

Сааўтар Лі Ян, прафесар Школы штучнага інтэлекту Кітайскага тэхналагічнага ўніверсітэта Хэбэй, сказаў:«На рост раслін таксама ўплывае тэмпература, якая ўплывае на фізічныя, хімічныя і мікрабіялагічныя працэсы ў глебе.Пастаянны маніторынг дазваляе фермерам распрацоўваць стратэгіі і меры ўмяшання, калі тэмпература занадта высокая або занадта нізкая для іх культур».

Па словах Чэнга, рэдка паведамляюць пра механізмы адчування, якія могуць атрымліваць вымярэнні азоту і тэмпературы незалежна адно ад аднаго.І газы, і тэмпература могуць выклікаць змены ў паказаннях супраціву датчыка, што ўскладняе адрозненне паміж імі.

Каманда Чэнга стварыла высокаэфектыўны датчык, які можа вызначаць страту азоту незалежна ад тэмпературы глебы.Датчык зроблены з легіраванай аксідам ванадыя, індукаванай лазерам графенавай пены, і было выяўлена, што легіраваныя металічныя комплексы ў графене паляпшаюць адсорбцыю газу і адчувальнасць выяўлення.

Паколькі мяккая мембрана абараняе датчык і прадухіляе пранікненне газу азоту, датчык рэагуе выключна на змены тэмпературы.Датчык таксама можна выкарыстоўваць без інкапсуляцыі і пры больш высокай тэмпературы.

Гэта дазваляе дакладна вымяраць утрыманне азоту, выключаючы ўздзеянне адноснай вільготнасці і тэмпературы глебы.Тэмпература і газ азоту могуць быць цалкам і без перашкод развязаны з дапамогай датчыкаў, якія ўваходзяць у камплект і не ў капсуле.

Даследчык сказаў, што раздзяленне змены тэмпературы і выкідаў азоту можна выкарыстоўваць для стварэння і ўкаранення мультымадальных прылад з раз'яднанымі сэнсарнымі механізмамі для дакладнай сельскай гаспадаркі ў любых умовах надвор'я.

Чэнг сказаў: «Магчымасць адначасова вызначаць звышнізкую канцэнтрацыю аксіду азоту і невялікія змены тэмпературы адкрывае шлях для распрацоўкі будучых мультымадальных электронных прылад з раз'яднанымі сэнсарнымі механізмамі для дакладнай сельскай гаспадаркі, маніторынгу здароўя і іншых прыкладанняў».

Даследаванне Чэнга фінансавалася Нацыянальным інстытутам аховы здароўя, Нацыянальным навуковым фондам штата Пенсільванія і Кітайскім нацыянальным фондам натуральных навук.