Maaaring mapabuti ng mga bagong sensor ng lupa ang kahusayan sa pagpapabunga ng pananim

Ang mga pataba na naglalaman ng nitrogen ay ginagamit upang madagdagan ang produksyon ng pagkain, ngunit ang kanilang mga emisyon ay maaaring makadumi sa kapaligiran.Para sa pag-maximize ng paggamit ng mapagkukunan, pagpapataas ng mga ani ng agrikultura, at pagpapababa ng mga panganib sa kapaligiran, ang tuluy-tuloy at real-time na pagsubaybay sa mga katangian ng lupa, tulad ng temperatura ng lupa at paglabas ng pataba, ay mahalaga.Ang isang multi-parameter sensor ay kinakailangan para sa matalino o tumpak na agrikultura upang masubaybayan ang mga paglabas ng NOX na gas at temperatura ng lupa para sa pinakamahusay na pagpapabunga.

Pinangunahan ni James L. Henderson, Jr. Memorial Associate Professor ng Engineering Science at Mechanics sa Penn State Huanyu "Larry" Cheng ang pagbuo ng isang multi-parameter sensor na matagumpay na naghihiwalay ng mga signal ng temperatura at nitrogen upang payagan ang tumpak na pagsukat ng bawat isa.

sabi ni Cheng“Para sa mahusay na pagpapabunga, kailangan ang tuloy-tuloy at real-time na pagsubaybay sa mga kondisyon ng lupa, partikular ang paggamit ng nitrogen at temperatura ng lupa.Ito ay mahalaga para sa pagsusuri sa kalusugan ng pananim, pagbabawas ng polusyon sa kapaligiran, at pagtataguyod ng napapanatiling at tumpak na agrikultura."

Ang pag-aaral ay naglalayong gumamit ng angkop na dami para sa pinakamahusay na ani ng pananim.Maaaring mas mababa ang produksyon ng pananim kaysa sa maaaring mas maraming nitrogen ang gagamitin.Kapag labis ang paglalagay ng pataba, ito ay nasasayang, ang mga halaman ay maaaring masunog, at ang nakakalason na nitrogen fumes ay inilalabas sa kapaligiran.Maaaring maabot ng mga magsasaka ang perpektong antas ng pataba para sa paglaki ng mga halaman sa tulong ng tumpak na pagtuklas ng antas ng nitrogen.

Ang co-author na si Li Yang, isang propesor sa School of Artificial Intelligence sa Hebei University of Technology ng China, ay nagsabi,"Ang paglago ng halaman ay naaapektuhan din ng temperatura, na nakakaimpluwensya sa pisikal, kemikal, at microbiological na proseso sa lupa.Ang patuloy na pagsubaybay ay nagbibigay-daan sa mga magsasaka na bumuo ng mga estratehiya at mga interbensyon kapag ang temperatura ay masyadong mainit o masyadong malamig para sa kanilang mga pananim.

Ayon kay Cheng, ang mga mekanismo ng Sensing na maaaring makakuha ng nitrogen gas at mga sukat ng temperatura na independyente sa isa't isa ay bihirang iulat.Ang parehong mga gas at temperatura ay maaaring maging sanhi ng mga pagkakaiba-iba sa pagbabasa ng resistensya ng sensor, na nagpapahirap sa pagkilala sa pagitan ng mga ito.

Ang koponan ni Cheng ay lumikha ng isang sensor na may mataas na pagganap na maaaring makakita ng pagkawala ng nitrogen nang hiwalay sa temperatura ng lupa.Ang sensor ay gawa sa vanadium oxide-doped, laser-induced graphene foam, at natuklasan na ang doping metal complexes sa graphene ay nagpapahusay sa gas adsorption at detection sensitivity.

Dahil pinoprotektahan ng malambot na lamad ang sensor at pinipigilan ang nitrogen gas permeation, ang sensor ay tumutugon lamang sa mga pagbabago sa temperatura.Ang sensor ay maaari ding gamitin nang walang encapsulation at sa mas mataas na temperatura.

Nagbibigay-daan ito para sa tumpak na pagsukat ng nitrogen gas sa pamamagitan ng pagbubukod ng mga epekto ng relatibong halumigmig at temperatura ng lupa.Ang temperatura at nitrogen gas ay maaaring ganap at walang interference na i-decoupled gamit ang nakapaloob at hindi naka-encapsulated na mga sensor.

Sinabi ng mananaliksik na ang pag-decoupling ng mga pagbabago sa temperatura at paglabas ng nitrogen gas ay maaaring gamitin upang lumikha at magpatupad ng mga multimodal na device na may mga decoupled sensing mechanism para sa precision na agrikultura sa lahat ng kondisyon ng panahon.

Sinabi ni Cheng, "Ang kakayahang sabay-sabay na makakita ng mga ultra-low nitrogen oxide na konsentrasyon at maliliit na pagbabago sa temperatura ay nagbibigay daan para sa pagbuo ng mga multimodal electronic device sa hinaharap na may mga decoupled sensing mechanism para sa precision agriculture, health monitoring, at iba pang mga application."

Ang pananaliksik ni Cheng ay pinondohan ng National Institutes of Health, National Science Foundation, Penn State, at Chinese National Natural Science Foundation.