नया मृदा संवेदक फसल निषेचन की दक्षता में सुधार कर सकता है

मिट्टी में तापमान और नाइट्रोजन के स्तर को मापना कृषि प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण है लेकिन एक दूसरे से अलग उनका पता लगाना मुश्किल है। हुआन्यू "लैरी" चेंग, जेम्स एल. हेंडरसन, पेन स्टेट में इंजीनियरिंग साइंस एंड मैकेनिक्स के जूनियर मेमोरियल एसोसिएट प्रोफेसर ने एक बहु-पैरामीटर सेंसर के विकास में शोधकर्ताओं का नेतृत्व किया जो प्रभावी रूप से तापमान और नाइट्रोजन संकेतों को कम कर सकता है ताकि प्रत्येक को मापा जा सके सही। परिणाम हाल ही में द्वारा प्रकाशित किए गए थे उन्नत सामग्री.

“कुशल निषेचन के लिए, निरंतर और वास्तविक समय की निगरानी की आवश्यकता है मिट्टी की स्थिति, विशेष रूप से नाइट्रोजन उपयोग और मिट्टी का तापमान"चेंग ने कहा। "फसल स्वास्थ्य का मूल्यांकन करने, कम करने के लिए यह आवश्यक है पर्यावरण प्रदूषण और टिकाऊ और सटीक कृषि को बढ़ावा देना।

उर्वरक के रूप में नाइट्रोजन का उपयोग कृषि में आम बात है, और लक्ष्य सर्वोत्तम फसल उत्पादन के लिए आदर्श मात्रा का उपयोग करना है। जब बहुत कम नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो फसल की उपज इष्टतम से कम हो सकती है। जब बहुत अधिक उपयोग किया जाता है, तो उर्वरक बर्बाद हो जाता है, पौधे जल सकते हैं और हानिकारक नाइट्रोजन गैसें पर्यावरण में छोड़ी जाती हैं। का सटीक पता लगाना नाइट्रोजन का स्तर-विशेष रूप से, गैस के रूप में नाइट्रोजन का नुकसान-किसानों को उर्वरक के इष्टतम स्तर को प्राप्त करने में मदद कर सकता है पौधों का विकास.

चीन के हेबेई यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी में स्कूल ऑफ आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस के प्रोफेसर सह-लेखक ली यांग ने कहा, "पौधे की वृद्धि तापमान से भी प्रभावित होती है, जो मिट्टी में भौतिक, रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रियाओं को प्रभावित करती है।" "निरंतर निगरानी किसानों को रणनीतियों और हस्तक्षेपों को विकसित करने में सक्षम बनाती है जब तापमान उनकी फसलों के लिए बहुत गर्म या बहुत ठंडा होता है।"

दुर्भाग्य से, दोनों गैसों और तापमान-सापेक्ष आर्द्रता भिन्नता के साथ-सेंसर के प्रतिरोध पढ़ने में परिवर्तन का कारण बन सकते हैं, इसलिए सेंसर उन्हें अलग नहीं बता सकता है। चेंग के अनुसार सेंसिंग मैकेनिज्म जो एक दूसरे से स्वतंत्र नाइट्रोजन गैस और तापमान माप प्राप्त कर सकते हैं, शायद ही कभी रिपोर्ट किए जाते हैं।

चेंग की टीम ने नाइट्रोजन के नुकसान और मिट्टी के तापमान का पता लगाने के लिए पूरी तरह से अलग करने के लिए एक उच्च-प्रदर्शन संवेदक का डिजाइन और निर्माण किया। मल्टी-पैरामीटर सेंसर वैनेडियम ऑक्साइड-डोप्ड, लेजर-प्रेरित ग्राफीन फोम पर आधारित है। वैनेडियम ऑक्साइड नाइट्रोजन गैसों और डोपिंग के साथ सोख सकता है और बातचीत कर सकता है धातु परिसरों ग्राफीन में गैस सोखने और पहचान संवेदनशीलता में सुधार पाया गया है।

संवेदक एक नरम झिल्ली द्वारा संपुटित होता है जो नाइट्रोजन गैस के प्रवेश को अवरुद्ध करता है इसलिए संवेदक केवल तापमान भिन्नताओं पर प्रतिक्रिया करता है। इसके अतिरिक्त, एनकैप्सुलेशन को हटाया जा सकता है और सेंसर ऊंचे तापमान पर संचालित होता है। ऐसा करने से मिट्टी में सापेक्षिक आर्द्रता और तापमान का प्रभाव समाप्त हो जाता है जिससे नाइट्रोजन गैस का सटीक माप हो सके। एनकैप्सुलेटेड सेंसर और अनकैप्सुलेटेड सेंसर का संयोजन बिना किसी हस्तक्षेप के तापमान और नाइट्रोजन गैस को पूरी तरह से अलग कर सकता है।

Decoupling तापमान भिन्नता और नाइट्रोजन गैस उत्सर्जन को चेंग के अनुसार, सभी मौसम की स्थिति में सटीक कृषि के लिए अलग-अलग संवेदन तंत्रों के साथ मल्टीमॉडल उपकरणों को डिजाइन और लागू करने के लिए लीवरेज किया जा सकता है।

"अल्ट्रा-निम्न नाइट्रोजन ऑक्साइड सांद्रता और छोटे का एक साथ पता लगाने की क्षमता तापमान चेंग ने कहा, परिवर्तन सटीक कृषि, स्वास्थ्य निगरानी और अन्य अनुप्रयोगों के लिए डिकूप्ड सेंसिंग तंत्र के साथ भविष्य के मल्टीमॉडल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास का मार्ग प्रशस्त करते हैं।