Yeni torpaq sensorları məhsul gübrələmə səmərəliliyini artıra bilər

Azot tərkibli gübrələr qida istehsalını artırmaq üçün istifadə olunur, lakin onların tullantıları ətraf mühiti çirkləndirə bilər. Resurslardan istifadəni maksimum dərəcədə artırmaq, kənd təsərrüfatı məhsuldarlığını artırmaq və ətraf mühit risklərini azaltmaq üçün torpaq temperaturu və gübrə emissiyası kimi torpaq xüsusiyyətlərinin davamlı və real vaxt rejimində monitorinqi vacibdir. Ən yaxşı gübrələmə üçün NOX qazı emissiyalarını və torpaq temperaturunu izləmək üçün ağıllı və ya dəqiq kənd təsərrüfatı üçün çoxparametrli sensor lazımdır.

Ceyms L. Henderson, Penn State Universitetinin Mühəndislik Elmləri və Mexanika üzrə dosenti Huanyu “Larri” Çenq, temperatur və azot siqnallarını uğurla ayıraraq hər birinin dəqiq ölçülməsinə imkan verən çoxparametrli sensorun hazırlanmasına rəhbərlik etmişdir.

Çenq dedi ki,“Səmərəli gübrələmə üçün torpaq şəraitinin, xüsusən də azot istifadəsinin və torpaq temperaturunun davamlı və real vaxt rejimində monitorinqinə ehtiyac var. Bu, məhsul sağlamlığının qiymətləndirilməsi, ətraf mühitin çirklənməsinin azaldılması və davamlı və dəqiq kənd təsərrüfatının təşviqi üçün vacibdir.”

Tədqiqat ən yaxşı məhsuldarlıq üçün müvafiq miqdar tətbiq etməyi hədəfləyir. Məhsulun məhsuldarlığı daha çox azot istifadə edildikdə olduğundan daha aşağı ola bilər. Gübrə həddindən artıq tətbiq edildikdə, o, israf olur, bitkilər yanır və ətraf mühitə zəhərli azot buxarları buraxılır. Fermerlər dəqiq azot səviyyəsinin aşkarlanmasının köməyi ilə bitkilərin böyüməsi üçün ideal gübrə səviyyələrinə çata bilərlər.

Çinin Hebei Texnologiya Universitetinin Süni İntellekt Məktəbinin professoru, həmmüəllif Li Yanq bildirib ki,“Bitki böyüməsinə temperatur da təsir edir və bu da torpaqdakı fiziki, kimyəvi və mikrobioloji proseslərə təsir göstərir. Davamlı monitorinq fermerlərə temperatur bitkiləri üçün çox isti və ya çox soyuq olduqda strategiyalar və müdaxilələr hazırlamağa imkan verir.”

Çenqə görə, azot qazı və temperatur ölçmələrini bir-birindən asılı olmayaraq əldə edə bilən sensor mexanizmləri nadir hallarda bildirilir. Həm qazlar, həm də temperatur sensorun müqavimət göstəricilərində dəyişikliklərə səbəb ola bilər ki, bu da onları ayırd etməyi çətinləşdirir.

Çenqin komandası torpaq temperaturundan asılı olmayaraq azot itkisini aşkarlaya bilən yüksək performanslı sensor yaratdı. Sensor vanadium oksidi ilə zənginləşdirilmiş, lazerlə induksiya edilmiş qrafen köpüyündən hazırlanır və qrafendəki metal komplekslərinin dopinqlənməsinin qaz adsorbsiyasını və aşkarlama həssaslığını artırdığı aşkar edilmişdir.

Yumşaq membran sensoru qoruduğu və azot qazının nüfuz etməsinin qarşısını aldığı üçün sensor yalnız temperatur dəyişikliklərinə reaksiya verir. Sensor həmçinin kapsulasız və daha yüksək temperaturda istifadə edilə bilər.

Bu, nisbi rütubətin və torpaq temperaturunun təsirlərini istisna etməklə azot qazının dəqiq ölçülməsinə imkan verir. Temperatur və azot qazı qapalı və kapsulsuz sensorlar vasitəsilə tamamilə və müdaxiləsiz şəkildə ayrıla bilər.

Tədqiqatçı bildirib ki, temperatur dəyişikliklərinin və azot qazı emissiyalarının ayrılması bütün hava şəraitində dəqiq kənd təsərrüfatı üçün ayrılmış sensor mexanizmləri olan multimodal cihazlar yaratmaq və tətbiq etmək üçün istifadə edilə bilər.

Çenq dedi: “Ultra aşağı azot oksidi konsentrasiyalarını və kiçik temperatur dəyişikliklərini eyni vaxtda aşkar etmək qabiliyyəti, dəqiq kənd təsərrüfatı, səhiyyə monitorinqi və digər tətbiqlər üçün ayrılmış sensor mexanizmləri olan gələcək multimodal elektron cihazların inkişafı üçün yol açır.”

Çenqin tədqiqatı Milli Səhiyyə İnstitutları, Milli Elm Fondu, Penn Dövlət Universiteti və Çin Milli Təbiət Elmləri Fondu tərəfindən maliyyələşdirilib.