Mezuri temperaturon kaj nitrogennivelojn en la grundo estas grava por agrikulturaj sistemoj.
Sterkoj enhavantaj nitrogenon kutimas pliigi manĝaĵproduktadon, sed iliaj emisioj povas polui la medion.Por maksimumigi la uzadon de rimedoj, altigi agrikulturajn rendimentojn kaj malpliigi mediajn riskojn, kontinua kaj realtempa monitorado de grundaj trajtoj, kiel grunda temperaturo kaj emisio de sterko, estas esenca.Plurparametra sensilo estas necesa por inteligenta aŭ precizeca agrikulturo por spuri NOX-gasajn emisiojn kaj grundotemperaturon por la plej bona fekundigo.
James L. Henderson, Jr. Memorial Asociita Profesoro pri Inĝenieristiko kaj Mekaniko ĉe Penn State Huanyu "Larry" Cheng gvidis la evoluon de mult-parametra sensilo, kiu sukcese apartigas temperaturon kaj nitrogensignalojn por permesi precizan mezuradon de ĉiu.
Cheng diris,"Por efika fekundigo, estas bezono de kontinua kaj realtempa monitorado de grundokondiĉoj, specife nitrogenuzado kaj grunda temperaturo.Ĉi tio estas esenca por taksi kultivan sanon, redukti median poluon kaj antaŭenigi daŭripovan kaj precizecan agrikulturon."
La studo celas uzi la taŭgan kvanton por la plej bona rikolto-rendimento.La produktado de la kultivaĵo povas esti pli malalta ol ĝi povas esti se pli da nitrogeno estas uzata.Kiam sterko estas troa aplikata, ĝi estas malŝparita, plantoj povas bruligi, kaj toksaj nitrogenaj vaporoj liberiĝas en la medion.Farmistoj povas atingi la idealajn nivelojn de sterko por la kresko de plantoj helpe de preciza nitrogennivela detekto.
Kunaŭtoro Li Yang, profesoro en la Lernejo de Artefarita Inteligenteco ĉe la Teknologia Universitato de Hebei de Ĉinio, diris,"Plantkresko ankaŭ estas trafita de temperaturo, kiu influas la fizikajn, kemiajn kaj mikrobiologiajn procezojn en grundo.Daŭra monitorado ebligas kamparanojn evoluigi strategiojn kaj intervenojn kiam temperaturoj estas tro varmaj aŭ tro malvarmaj por iliaj kultivaĵoj."
Laŭ Cheng, sentantaj mekanismoj kiuj povas akiri nitrogenan gason kaj temperaturmezuradon sendependaj unu de la alia estas malofte raportitaj.Kaj gasoj kaj temperaturo povas kaŭzi variojn en la rezistlegado de la sensilo, malfaciligante distingi inter ili.
La teamo de Cheng kreis alt-efikecan sensilon kiu povas detekti nitrogenperdon sendepende de grunda temperaturo.La sensilo estas farita el vanadiooksid-dopita, laser-induktita grafena ŝaŭmo, kaj estis malkovrite ke dopaj metalkompleksoj en grafeno plibonigas gasadsorbadon kaj detektan sentemon.
Ĉar mola membrano protektas la sensilon kaj malhelpas nitrogengasan trapenetron, la sensilo nur reagas al ŝanĝoj en temperaturo.La sensilo ankaŭ povas esti uzata sen enkapsuliĝo kaj ĉe pli alta temperaturo.
Tio enkalkulas precizan mezuradon de la nitrogengaso ekskludante la efikojn de relativa humideco kaj grundotemperaturo.Temperaturo kaj nitrogengaso povas esti tute kaj seninterfero malkunligitaj uzante la enfermitajn kaj nekapsuligitajn sensilojn.
La esploristo diris, ke malkunligaj temperaturŝanĝoj kaj nitrogengasaj emisioj povus esti uzataj por krei kaj efektivigi multmodalajn aparatojn kun malkunligitaj sentaj mekanismoj por precizeca agrikulturo en ĉiuj veterkondiĉoj.
Cheng diris, "La kapablo samtempe detekti ultramalaltajn nitrogenoksidajn koncentriĝojn kaj malgrandajn temperaturŝanĝojn malfermas la vojon al la disvolviĝo de estontaj multmodaj elektronikaj aparatoj kun malkunligitaj sentaj mekanismoj por preciza agrikulturo, sanmonitorado kaj aliaj aplikoj."
La esplorado de Cheng estis financita de la Naciaj Institutoj de Sano, la Nacia Scienca Fondaĵo, Penn State kaj la Ĉina Nacia Naturscienca Fondaĵo.
Ĵurnalo Referenco:
Li Yang.Chuizhou Meng, et al.Vanadium Oxide-Doped Laser-Induced Grafene Multi-Parameter Sensor to Decouple Soil Nitrogen Loss and Temperature.Advance Material.DOI: 10.1002/adma.202210322
Afiŝtempo: Apr-10-2023