Sensuri ġodda tal-ħamrija jistgħu jtejbu l-effiċjenza tal-fertilizzazzjoni tal-għelejjel

Il-fertilizzanti li fihom in-nitroġenu jintużaw biex iżidu l-produzzjoni tal-ikel, iżda l-emissjonijiet tagħhom jistgħu jniġġsu l-ambjent. Biex jiġi massimizzat l-użu tar-riżorsi, jiżdiedu r-rendimenti agrikoli, u jitnaqqsu r-riskji ambjentali, huwa essenzjali li jkun hemm monitoraġġ kontinwu u f'ħin reali tal-proprjetajiet tal-ħamrija, bħat-temperatura tal-ħamrija u l-emissjoni tal-fertilizzanti. Sensor b'ħafna parametri huwa meħtieġ għall-agrikoltura intelliġenti jew ta' preċiżjoni biex jittraċċa l-emissjonijiet tal-gass NOX u t-temperatura tal-ħamrija għall-aħjar fertilizzazzjoni.

James L. Henderson, Jr. Memorial Professur Assoċjat tax-Xjenza tal-Inġinerija u l-Mekkanika f'Penn State Huanyu “Larry” Cheng mexxa l-iżvilupp ta' sensur b'ħafna parametri li jissepara b'suċċess is-sinjali tat-temperatura u tan-nitroġenu biex jippermetti kejl preċiż ta' kull wieħed.

Cheng qal,"Għal fertilizzazzjoni effiċjenti, hemm bżonn ta' monitoraġġ kontinwu u f'ħin reali tal-kundizzjonijiet tal-ħamrija, speċifikament l-użu tan-nitroġenu u t-temperatura tal-ħamrija. Dan huwa essenzjali għall-evalwazzjoni tas-saħħa tal-għelejjel, għat-tnaqqis tat-tniġġis ambjentali, u għall-promozzjoni ta' agrikoltura sostenibbli u ta' preċiżjoni."

L-istudju għandu l-għan li juża l-kwantità xierqa għall-aħjar rendiment tal-għelejjel. Il-produzzjoni tal-għelejjel tista' tkun aktar baxxa milli tista' tkun jekk jintuża aktar nitroġenu. Meta l-fertilizzant jiġi applikat b'mod eċċessiv, dan jinħela, il-pjanti jistgħu jinħarqu, u dħaħen tossiċi tan-nitroġenu jiġu rilaxxati fl-ambjent. Il-bdiewa jistgħu jilħqu l-livelli ideali ta' fertilizzant għat-tkabbir tal-pjanti bl-għajnuna ta' skoperta preċiża tal-livell tan-nitroġenu.

Il-ko-awtur Li Yang, professur fl-Iskola tal-Intelliġenza Artifiċjali fl-Università tat-Teknoloġija ta' Hebei fiċ-Ċina, qal,"It-tkabbir tal-pjanti huwa affettwat ukoll mit-temperatura, li tinfluwenza l-proċessi fiżiċi, kimiċi u mikrobijoloġiċi fil-ħamrija. Il-monitoraġġ kontinwu jippermetti lill-bdiewa jiżviluppaw strateġiji u interventi meta t-temperaturi jkunu sħan wisq jew kesħin wisq għall-għelejjel tagħhom."

Skont Cheng, rarament jiġu rrappurtati mekkaniżmi ta' sensing li jistgħu jiksbu kejl tal-gass tan-nitroġenu u tat-temperatura indipendentement minn xulxin. Kemm il-gassijiet kif ukoll it-temperatura jistgħu jikkawżaw varjazzjonijiet fil-qari tar-reżistenza tas-sensor, u dan jagħmilha diffiċli li wieħed jiddistingwi bejniethom.

It-tim ta’ Cheng ħoloq sensur ta’ prestazzjoni għolja li jista’ jiskopri t-telf tan-nitroġenu indipendentement mit-temperatura tal-ħamrija. Is-sensor huwa magħmul minn fowm tal-grafene indott bil-lejżer u ddoppjat bl-ossidu tal-vanadju, u ġie skopert li l-kumplessjonijiet tal-metall tad-dopping fil-grafene jtejbu l-assorbiment tal-gass u s-sensittività tad-detezzjoni.

Minħabba li membrana ratba tipproteġi s-sensor u tipprevjeni l-permeazzjoni tal-gass nitroġenu, is-sensor jirreaġixxi biss għall-bidliet fit-temperatura. Is-sensor jista' jintuża wkoll mingħajr inkapsulament u f'temperatura ogħla.

Dan jippermetti kejl preċiż tal-gass nitroġenu billi jiġu esklużi l-effetti tal-umdità relattiva u t-temperatura tal-ħamrija. It-temperatura u l-gass nitroġenu jistgħu jiġu diżakkoppjati kompletament u mingħajr interferenza bl-użu tas-sensuri magħluqa u mhux inkapsulati.

Ir-riċerkatur qal li d-diżakkoppjament tal-bidliet fit-temperatura u l-emissjonijiet tal-gass tan-nitroġenu jista' jintuża biex jinħolqu u jiġu implimentati apparati multimodali b'mekkaniżmi ta' sensing diżakkoppjati għall-agrikoltura ta' preċiżjoni fil-kundizzjonijiet kollha tat-temp.

Cheng qal, “Il-kapaċità li jinstabu simultanjament konċentrazzjonijiet baxxi ħafna ta’ ossidu tan-nitroġenu u bidliet żgħar fit-temperatura twitti t-triq għall-iżvilupp ta’ apparati elettroniċi multimodali futuri b’mekkaniżmi ta’ skoperta diżakkoppjati għall-agrikoltura ta’ preċiżjoni, il-monitoraġġ tas-saħħa, u applikazzjonijiet oħra.”

Ir-riċerka ta' Cheng ġiet iffinanzjata mill-Istituti Nazzjonali tas-Saħħa, il-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza, Penn State, u l-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza Naturali Ċiniża.