Vipimaji vipya vya udongo vinaweza kuboresha ufanisi wa mbolea ya mazao

Mbolea zenye nitrojeni hutumika kuongeza uzalishaji wa chakula, lakini uzalishaji wake unaweza kuchafua mazingira. Ili kuongeza matumizi ya rasilimali, kuongeza mavuno ya kilimo, na kupunguza hatari za kimazingira, ufuatiliaji endelevu na wa wakati halisi wa sifa za udongo, kama vile halijoto ya udongo na utoaji wa mbolea, ni muhimu. Kipima-vigezo vingi ni muhimu kwa kilimo mahiri au cha usahihi ili kufuatilia uzalishaji wa gesi wa NOX na halijoto ya udongo kwa ajili ya mbolea bora.

James L. Henderson, Jr. Profesa Mshiriki wa Sayansi na Mekaniki wa Uhandisi katika Jimbo la Penn Huanyu “Larry” Cheng aliongoza uundaji wa kitambuzi cha vigezo vingi ambacho hutenganisha kwa mafanikio ishara za halijoto na nitrojeni ili kuruhusu kipimo sahihi cha kila moja.

Cheng alisema,"Kwa ajili ya mbolea bora, kuna haja ya ufuatiliaji endelevu na wa wakati halisi wa hali ya udongo, hasa matumizi ya nitrojeni na halijoto ya udongo. Hii ni muhimu kwa kutathmini afya ya mazao, kupunguza uchafuzi wa mazingira, na kukuza kilimo endelevu na sahihi."

Utafiti huu unalenga kutumia kiasi kinachofaa kwa mavuno bora ya mazao. Uzalishaji wa mazao unaweza kuwa chini kuliko unavyoweza kuwa ikiwa nitrojeni zaidi itatumika. Mbolea inapotumika kupita kiasi, hupotea, mimea inaweza kuungua, na moshi wa nitrojeni wenye sumu hutolewa kwenye mazingira. Wakulima wanaweza kufikia viwango bora vya mbolea kwa ajili ya ukuaji wa mimea kwa msaada wa kugundua kiwango sahihi cha nitrojeni.

Mwandishi mwenza Li Yang, profesa katika Shule ya Akili Bandia katika Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Hebei cha China, alisema,"Ukuaji wa mimea pia huathiriwa na halijoto, ambayo huathiri michakato ya kimwili, kemikali, na vijidudu kwenye udongo. Ufuatiliaji endelevu huwawezesha wakulima kuunda mikakati na hatua wakati halijoto ni kali sana au baridi sana kwa mazao yao."

Kulingana na Cheng, mifumo ya kuhisi ambayo inaweza kupata gesi ya nitrojeni na vipimo vya halijoto bila kujali kila kimoja hairipotiwi mara nyingi. Gesi na halijoto zote mbili zinaweza kusababisha tofauti katika usomaji wa upinzani wa kihisi, na kufanya iwe vigumu kutofautisha kati yao.

Timu ya Cheng iliunda kitambuzi cha utendaji wa hali ya juu ambacho kinaweza kugundua upotevu wa nitrojeni bila kujali halijoto ya udongo. Kitambuzi hicho kimetengenezwa kwa povu ya graphene iliyochanganywa na vanadium oxide, inayosababishwa na leza, na imegundulika kuwa viambato vya metali vya doping katika graphene huboresha ufyonzaji wa gesi na unyeti wa kugundua.

Kwa sababu utando laini hulinda kitambuzi na kuzuia upenyezaji wa gesi ya nitrojeni, kitambuzi huitikia tu mabadiliko ya halijoto. Kitambuzi kinaweza pia kutumika bila kufungwa na kwa halijoto ya juu.

Hii inaruhusu kipimo sahihi cha gesi ya nitrojeni kwa kuondoa athari za unyevunyevu na halijoto ya udongo. Halijoto na gesi ya nitrojeni vinaweza kutenganishwa kabisa na bila kuingiliwa kwa kutumia vitambuzi vilivyofungwa na visivyo na vifuniko.

Mtafiti alisema utenganishaji wa mabadiliko ya halijoto na uzalishaji wa gesi ya nitrojeni unaweza kutumika kuunda na kutekeleza vifaa vya moduli nyingi vyenye mifumo ya kuhisi iliyotenganishwa kwa ajili ya kilimo sahihi katika hali zote za hewa.

Cheng alisema, "Uwezo wa kugundua kwa wakati mmoja viwango vya chini sana vya oksidi ya nitrojeni na mabadiliko madogo ya halijoto hufungua njia ya maendeleo ya vifaa vya kielektroniki vya siku zijazo vyenye mifumo ya kuhisi iliyotenganishwa kwa ajili ya kilimo sahihi, ufuatiliaji wa afya, na matumizi mengine."

Utafiti wa Cheng ulifadhiliwa na Taasisi za Kitaifa za Afya, Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi, Jimbo la Penn, na Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi Asilia wa China.