Mezuri temperaturon kaj nitrogennivelojn en la grundo estas grava por agrikulturaj sistemoj.
Sterkoj enhavantaj nitrogenon estas uzataj por pliigi manĝaĵproduktadon, sed iliaj emisioj povas polui la medion. Por maksimumigi la uzon de rimedoj, pliigi agrikulturajn rendimentojn kaj malaltigi mediajn riskojn, kontinua kaj realtempa monitorado de grundaj ecoj, kiel ekzemple grundotemperaturo kaj sterka emisio, estas esenca. Plurparametra sensilo estas necesa por inteligenta aŭ preciza agrikulturo por spuri NOX-gasajn emisiojn kaj grundotemperaturon por la plej bona fekundigo.
James L. Henderson, Jr. Memorial, Lektoro pri Inĝenierarto kaj Mekaniko ĉe Penn State, Huanyu “Larry” Cheng gvidis la disvolvon de plurparametra sensilo, kiu sukcese apartigas temperaturajn kaj nitrogenajn signalojn por ebligi precizan mezuradon de ĉiu.
Ĉeng diris,"Por efika fekundigo, necesas kontinua kaj realtempa monitorado de grundkondiĉoj, specife nitrogena utiligo kaj grundotemperaturo. Ĉi tio estas esenca por taksi la sanon de kultivaĵoj, redukti median poluadon kaj antaŭenigi daŭrigeblan kaj precizan agrikulturon."
La studo celas uzi la taŭgan kvanton por la plej bona rikolto. La produktado de la kultivaĵo povus esti pli malalta ol se pli da nitrogeno estus uzata. Kiam sterko estas aplikata troe, ĝi estas malŝparata, plantoj povas bruli, kaj toksaj nitrogenaj vaporoj estas liberigitaj en la medion. Farmistoj povas atingi la idealajn nivelojn de sterko por la kresko de plantoj per helpo de preciza detekto de nitrogena nivelo.
Kunaŭtoro Li Yang, profesoro en la Lernejo de Artefarita Inteligenteco ĉe la Teknologia Universitato Hebei de Ĉinio, diris,“Plantokreskon ankaŭ influas temperaturo, kiu influas la fizikajn, kemiajn kaj mikrobiologiajn procezojn en grundo. Kontinua monitorado ebligas al farmistoj disvolvi strategiojn kaj intervenojn kiam temperaturoj estas tro altaj aŭ tro malvarmaj por iliaj kultivaĵoj.”
Laŭ Cheng, sensaj mekanismoj, kiuj povas akiri nitrogengasajn kaj temperaturmezuradojn sendepende unu de la alia, malofte estas raportitaj. Kaj gasoj kaj temperaturo povas kaŭzi variojn en la rezistancvaloro de la sensilo, malfaciligante distingi inter ili.
La teamo de Cheng kreis alt-efikecan sensilon, kiu povas detekti nitrogenperdon sendepende de la grundotemperaturo. La sensilo estas farita el vanadio-oksido-dopita, laser-induktita grafena ŝaŭmo, kaj oni malkovris, ke dopaj metalaj kompleksoj en grafeno plibonigas gas-adsorbadon kaj detektan sentemon.
Ĉar mola membrano protektas la sensilon kaj malhelpas la penetradon de nitrogena gaso, la sensilo reagas nur al temperaturŝanĝiĝoj. La sensilo ankaŭ povas esti uzata sen enkapsuligo kaj je pli alta temperaturo.
Ĉi tio ebligas precizan mezuradon de la nitrogena gaso ekskludante la efikojn de relativa humideco kaj grundotemperaturo. Temperaturo kaj nitrogena gaso povas esti tute kaj seninterfere malkuplitaj uzante la enfermitajn kaj neenkapsuligitajn sensilojn.
La esploristo diris, ke malkuplado de temperaturŝanĝoj kaj nitrogenaj gasemisioj povus esti uzata por krei kaj efektivigi multimodalajn aparatojn kun malkuplitaj sensaj mekanismoj por preciza agrikulturo en ĉiaj veterkondiĉoj.
Cheng diris, “La kapablo samtempe detekti ultramalaltajn nitrogenoksidajn koncentriĝojn kaj malgrandajn temperaturŝanĝojn pavimas la vojon por la disvolviĝo de estontaj multimodalaj elektronikaj aparatoj kun malkuplitaj sensaj mekanismoj por preciza agrikulturo, sanmonitorado kaj aliaj aplikoj.”
La esploradon de Cheng financis la Naciaj Institutoj de Sano, la Nacia Scienca Fonduso, Penn State, kaj la Ĉina Nacia Naturscienca Fonduso.
Referenco de ĵurnalo:
Li Yang. Chuizhou Meng, et al. Vanadio-oksido-dopita laser-induktita grafeno-multparametra sensilo por malkupli grundan nitrogenperdon kaj temperaturon. Advance Material. DOI: 10.1002/adma.202210322
Afiŝtempo: 10-a de aprilo 2023