I novi sensori di u terrenu puderanu migliurà l'efficienza di a fertilizazione di e culture

I fertilizanti chì cuntenenu azotu sò usati per aumentà a pruduzzione alimentaria, ma e so emissioni ponu inquinà l'ambiente. Per massimizà l'usu di e risorse, aumentà i rendimenti agriculi è riduce i risichi ambientali, hè essenziale u monitoraghju cuntinuu è in tempu reale di e proprietà di u terrenu, cum'è a temperatura di u terrenu è l'emissione di fertilizanti. Un sensore multiparametru hè necessariu per l'agricultura intelligente o di precisione per seguità l'emissioni di gas NOX è a temperatura di u terrenu per a megliu fertilizazione.

James L. Henderson, Jr. Memorial, prufessore assuciatu di scienza è meccanica di l'ingegneria à Penn State, Huanyu "Larry" Cheng hà guidatu u sviluppu di un sensore multiparametru chì separa cù successu i signali di temperatura è d'azotu per permette una misurazione precisa di ognunu.

Cheng hà dettu,"Per una fecundazione efficiente, ci hè bisognu di un monitoraghju cuntinuu è in tempu reale di e cundizioni di u terrenu, in particulare l'utilizazione di l'azotu è a temperatura di u terrenu. Questu hè essenziale per valutà a salute di e culture, riduce l'inquinamentu ambientale è prumove un'agricultura sustenibile è di precisione."

U studiu hà per scopu d'impiegà a quantità adatta per u megliu rendimentu di e culture. A pruduzzione di e culture pò esse più bassa chè s'ellu si usa più azotu. Quandu u fertilizante hè applicatu eccessivamente, hè sprecatu, e piante ponu brusgià è i fumi tossichi d'azotu sò liberati in l'ambiente. L'agricultori ponu ghjunghje à i livelli ideali di fertilizante per a crescita di e piante cù l'aiutu di una rilevazione precisa di u livellu d'azotu.

U coautore Li Yang, prufessore à a Scola di Intelligenza Artificiale di l'Università di Tecnulugia di Hebei in Cina, hà dettu:"A crescita di e piante hè ancu influenzata da a temperatura, chì influenza i prucessi fisichi, chimichi è microbiologichi in u terrenu. U monitoraghju cuntinuu permette à l'agricultori di sviluppà strategie è intervenzioni quandu e temperature sò troppu calde o troppu fredde per e so culture."

Sicondu Cheng, i meccanismi di rilevamentu chì ponu ottene misure di gasu azotu è temperatura indipindentamente l'unu da l'altru sò raramente signalati. Sia i gasi sia a temperatura ponu causà variazioni in a lettura di resistenza di u sensore, rendendu difficiule a distinzione trà di elli.

A squadra di Cheng hà creatu un sensore d'altu rendimentu chì pò rilevà a perdita d'azotu indipendentemente da a temperatura di u terrenu. U sensore hè fattu di schiuma di grafene indotta da laser, drogata cù ossidu di vanadiu, è hè statu scupertu chì i cumplessi metallichi drogati in u grafene migliuranu l'adsorbimentu di gas è a sensibilità di rilevazione.

Siccomu una membrana dolce prutege u sensore è impedisce a permeazione di gas azotu, u sensore reagisce solu à i cambiamenti di temperatura. U sensore pò ancu esse adupratu senza incapsulamentu è à una temperatura più alta.

Questu permette una misurazione precisa di u gasu azotu escludendu l'effetti di l'umidità relativa è di a temperatura di u terrenu. A temperatura è u gasu azotu ponu esse cumpletamente è senza interferenze disaccoppiati utilizendu i sensori inclusi è senza incapsulamentu.

U ricercatore hà dettu chì u disaccoppiamentu di i cambiamenti di temperatura è di l'emissioni di gasu azotu puderia esse adupratu per creà è implementà dispositivi multimodali cù meccanismi di rilevamentu disaccoppiati per l'agricultura di precisione in tutte e cundizioni climatiche.

Cheng hà dettu: "A capacità di rilevà simultaneamente concentrazioni ultra-basse di ossidu d'azotu è picculi cambiamenti di temperatura apre a strada à u sviluppu di futuri dispositivi elettronichi multimodali cù meccanismi di rilevamentu disaccoppiati per l'agricultura di precisione, u monitoraghju di a salute è altre applicazioni".

A ricerca di Cheng hè stata finanziata da l'Istituti Naziunali di Salute, a Fundazione Naziunale di Scienze, Penn State è a Fundazione Naziunale Cinese di Scienze Naturali.