नयाँ माटो सेन्सरहरूले बाली मलको दक्षता सुधार गर्न सक्छन्

नाइट्रोजन युक्त मलहरू खाद्य उत्पादन बढाउन प्रयोग गरिन्छ, तर तिनीहरूको उत्सर्जनले वातावरणलाई प्रदूषित गर्न सक्छ। स्रोतको अधिकतम प्रयोग, कृषि उत्पादन बढाउन र वातावरणीय जोखिम कम गर्न, माटोको तापक्रम र मल उत्सर्जन जस्ता माटोका गुणहरूको निरन्तर र वास्तविक-समय अनुगमन आवश्यक छ। उत्तम मलको लागि NOX ग्यास उत्सर्जन र माटोको तापक्रम ट्र्याक गर्न स्मार्ट वा सटीक कृषिको लागि बहु-प्यारामिटर सेन्सर आवश्यक छ।

पेन स्टेट हुआन्यु "ल्यारी" चेङका इन्जिनियरिङ विज्ञान र मेकानिक्सका जूनियर मेमोरियल एसोसिएट प्रोफेसर जेम्स एल. हेन्डरसनले बहु-प्यारामिटर सेन्सरको विकासको नेतृत्व गरे जसले प्रत्येकको सही मापन गर्न तापमान र नाइट्रोजन संकेतहरूलाई सफलतापूर्वक अलग गर्दछ।

चेङले भने,"कुशल मलको लागि, माटोको अवस्था, विशेष गरी नाइट्रोजन उपयोग र माटोको तापक्रमको निरन्तर र वास्तविक-समय अनुगमनको आवश्यकता छ। यो बाली स्वास्थ्यको मूल्याङ्कन गर्न, वातावरणीय प्रदूषण कम गर्न र दिगो र सटीक कृषि प्रवर्द्धन गर्न आवश्यक छ।"

यस अध्ययनले उत्तम बाली उत्पादनको लागि उपयुक्त मात्रा प्रयोग गर्ने लक्ष्य राखेको छ। यदि बढी नाइट्रोजन प्रयोग गरियो भने बालीको उत्पादन हुन सक्ने भन्दा कम हुन सक्छ। अत्यधिक मल प्रयोग गर्दा, यो खेर जान्छ, बिरुवाहरू जल्न सक्छन्, र विषाक्त नाइट्रोजनको धुवाँ वातावरणमा छोडिन्छ। किसानहरूले सही नाइट्रोजन स्तर पत्ता लगाउने मद्दतले बिरुवाहरूको वृद्धिको लागि मलको आदर्श स्तरमा पुग्न सक्छन्।

चीनको हेबेई युनिभर्सिटी अफ टेक्नोलोजीको स्कुल अफ आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्सका प्राध्यापक, सह-लेखक ली याङले भने,"बिरुवाको वृद्धि तापक्रमले पनि प्रभावित हुन्छ, जसले माटोमा हुने भौतिक, रासायनिक र सूक्ष्मजीववैज्ञानिक प्रक्रियाहरूलाई प्रभाव पार्छ। निरन्तर अनुगमनले किसानहरूलाई उनीहरूको बालीका लागि तापक्रम धेरै तातो वा धेरै चिसो हुँदा रणनीति र हस्तक्षेपहरू विकास गर्न सक्षम बनाउँछ।"

चेङका अनुसार, एकअर्काबाट स्वतन्त्र रूपमा नाइट्रोजन ग्यास र तापक्रम मापन प्राप्त गर्न सक्ने सेन्सिङ संयन्त्रहरू विरलै रिपोर्ट गरिएका छन्। ग्यास र तापक्रम दुवैले सेन्सरको प्रतिरोध पठनमा भिन्नता ल्याउन सक्छन्, जसले गर्दा तिनीहरू बीच भेद गर्न गाह्रो हुन्छ।

चेङको टोलीले माटोको तापक्रमबाट स्वतन्त्र रूपमा नाइट्रोजन हानि पत्ता लगाउन सक्ने उच्च-प्रदर्शन सेन्सर सिर्जना गर्‍यो। सेन्सर भ्यानेडियम अक्साइड-डोपेड, लेजर-प्रेरित ग्राफिन फोमबाट बनेको छ, र यो पत्ता लागेको छ कि ग्राफिनमा डोपिङ धातु कम्प्लेक्सहरूले ग्यास सोखना र पत्ता लगाउने संवेदनशीलतालाई सुधार गर्दछ।

नरम झिल्लीले सेन्सरलाई सुरक्षित राख्छ र नाइट्रोजन ग्यासको प्रवेशलाई रोक्छ, त्यसैले सेन्सरले तापक्रममा हुने परिवर्तनहरूमा मात्र प्रतिक्रिया दिन्छ। सेन्सरलाई इन्क्याप्सुलेशन बिना र उच्च तापक्रममा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।

यसले सापेक्षिक आर्द्रता र माटोको तापक्रमको प्रभावलाई बहिष्कार गरेर नाइट्रोजन ग्यासको सही मापन गर्न अनुमति दिन्छ। तापक्रम र नाइट्रोजन ग्यासलाई बन्द र अनक्याप्सुलेटेड सेन्सरहरू प्रयोग गरेर पूर्ण रूपमा र हस्तक्षेप-रहित डिकपल गर्न सकिन्छ।

अनुसन्धानकर्ताले भने कि तापमान परिवर्तन र नाइट्रोजन ग्यास उत्सर्जनलाई डिकपलिङ गरेर सबै मौसमी अवस्थामा सटीक कृषिको लागि डिकपल सेन्सिङ मेकानिज्म भएका बहु-मोडल उपकरणहरू सिर्जना र कार्यान्वयन गर्न सकिन्छ।

चेङले भने, "अति-कम नाइट्रोजन अक्साइड सांद्रता र सानो तापक्रम परिवर्तन एकैसाथ पत्ता लगाउने क्षमताले भविष्यमा सटीक कृषि, स्वास्थ्य अनुगमन, र अन्य अनुप्रयोगहरूको लागि डिकपल्ड सेन्सिङ संयन्त्रहरू सहितको बहु-मोडल इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको विकासको लागि मार्ग प्रशस्त गर्दछ।"

चेङको अनुसन्धानलाई राष्ट्रिय स्वास्थ्य संस्थान, राष्ट्रिय विज्ञान प्रतिष्ठान, पेन राज्य र चिनियाँ राष्ट्रिय प्राकृतिक विज्ञान प्रतिष्ठानले आर्थिक सहयोग गरेको थियो।