Технологія розумних датчиків, яка допоможе фермерам ефективніше використовувати добрива та зменшити шкоду для навколишнього середовища.
Технологія, описана в журналі Natural Foods, може допомогти виробникам визначити найкращий час для внесення добрив під сільськогосподарські культури та необхідну кількість добрив, враховуючи такі фактори, як погодні та ґрунтові умови. Це зменшить дороге та екологічно шкідливе надмірне удобрення ґрунтів, яке виділяє парниковий газ закис азоту та забруднює ґрунт і водні шляхи.
Сьогодні надмірне удобрення зробило непридатними для використання 12% колись орних земель світу, а використання азотних добрив зросло на 600% за останні 50 років.
Однак виробникам сільськогосподарських культур важко точно регулювати використання добрив: занадто багато — і вони ризикують завдати шкоди навколишньому середовищу, а занадто мало — і знизити врожайність;
Дослідники нової сенсорної технології кажуть, що вона може бути корисною для навколишнього середовища та виробників.
Датчик, який називається паперовим хімічно функціоналізованим електричним газовим датчиком (chemPEGS), вимірює кількість амонію в ґрунті – сполуки, яка перетворюється на нітрити та нітрати ґрунтовими бактеріями. Він використовує тип штучного інтелекту, який називається машинним навчанням, поєднуючи його з даними про погоду, час з моменту внесення добрив, вимірюваннями pH ґрунту та провідності. Він використовує ці дані для прогнозування загального вмісту азоту в ґрунті зараз та загального вмісту азоту через 12 днів, щоб передбачити найкращий час для внесення добрив.
Дослідження показує, як це нове недороге рішення може допомогти виробникам отримати максимальну вигоду з найменшої кількості добрив, особливо для культур, що потребують добрив, таких як пшениця. Ця технологія може одночасно зменшити витрати виробників та шкоду для навколишнього середовища від азотних добрив, найпоширенішого типу добрив.
Провідний дослідник доктор Макс Грір з кафедри біоінженерії Імперського коледжу Лондона сказав: «Проблему надмірного удобрення, як з екологічної, так і з економічної точки зору, неможливо переоцінити. Продуктивність праці та пов’язані з нею доходи знижуються рік за роком цього року, а виробники наразі не мають інструментів, необхідних для вирішення цієї проблеми».
«Наша технологія може допомогти вирішити цю проблему, допомагаючи виробникам розуміти поточний рівень аміаку та нітратів у ґрунті та прогнозувати майбутні рівні на основі погодних умов. Це дозволяє їм точно налаштувати внесення добрив відповідно до конкретних потреб їхнього ґрунту та культури».
Надлишок азотних добрив викидає в повітря закис азоту – парниковий газ, який у 300 разів потужніший за вуглекислий газ і сприяє кліматичній кризі. Надлишок добрив також може змиватися дощовою водою у водні шляхи, позбавляючи водні організми кисню, спричиняючи цвітіння водоростей та зменшуючи біорізноманіття.
Однак точне регулювання рівня добрив відповідно до потреб ґрунту та культур залишається проблемою. Тестування проводиться рідко, а сучасні методи вимірювання азоту ґрунту передбачають надсилання зразків ґрунту до лабораторії — тривалий та дорогий процес, результати якого мають обмежене застосування, коли вони потрапляють до виробників.
Доктор Фірат Гудер, старший автор і провідний дослідник кафедри біоінженерії Імперського університету, сказав: «Більшість нашої їжі походить з ґрунту – це невідновлюваний ресурс, і якщо ми його не захистимо, ми його втратимо. Знову ж таки, у поєднанні із забрудненням азотом від сільського господарства це створює загадку для планети, яку ми сподіваємося допомогти вирішити за допомогою точного землеробства, яке, як ми сподіваємося, допоможе зменшити надмірне удобрення, одночасно збільшуючи врожайність сільськогосподарських культур і прибутки виробників».
Час публікації: 20 травня 2024 р.