नवीन माती सेन्सर्स पिकांच्या खतीकरणाची कार्यक्षमता सुधारू शकतात

नायट्रोजनयुक्त खतांचा वापर अन्न उत्पादन वाढवण्यासाठी केला जातो, परंतु त्यांच्या उत्सर्जनामुळे पर्यावरण प्रदूषित होऊ शकते. संसाधनांचा जास्तीत जास्त वापर करण्यासाठी, शेती उत्पादन वाढवण्यासाठी आणि पर्यावरणीय धोके कमी करण्यासाठी, मातीचे तापमान आणि खत उत्सर्जन यासारख्या मातीच्या गुणधर्मांचे सतत आणि रिअल-टाइम निरीक्षण करणे आवश्यक आहे. सर्वोत्तम खतासाठी NOX वायू उत्सर्जन आणि मातीचे तापमान ट्रॅक करण्यासाठी स्मार्ट किंवा अचूक शेतीसाठी मल्टी-पॅरामीटर सेन्सर आवश्यक आहे.

पेन स्टेट हुआन्यू "लॅरी" चेंग येथील अभियांत्रिकी विज्ञान आणि यांत्रिकी विभागाचे ज्युनियर मेमोरियल असोसिएट प्रोफेसर जेम्स एल. हेंडरसन यांनी एका मल्टी-पॅरामीटर सेन्सरच्या विकासाचे नेतृत्व केले जे तापमान आणि नायट्रोजन सिग्नल यशस्वीरित्या वेगळे करते जेणेकरून प्रत्येकाचे अचूक मापन करता येईल.

चेंग म्हणाले,"कार्यक्षम खतासाठी, मातीच्या परिस्थितीचे, विशेषतः नायट्रोजन वापराचे आणि मातीच्या तापमानाचे सतत आणि रिअल-टाइम निरीक्षण करणे आवश्यक आहे. पीक आरोग्याचे मूल्यांकन करण्यासाठी, पर्यावरणीय प्रदूषण कमी करण्यासाठी आणि शाश्वत आणि अचूक शेतीला प्रोत्साहन देण्यासाठी हे आवश्यक आहे."

या अभ्यासाचा उद्देश सर्वोत्तम पीक उत्पादनासाठी योग्य प्रमाणात वापर करणे आहे. जास्त नायट्रोजन वापरल्यास पिकाचे उत्पादन कमी असू शकते. जास्त प्रमाणात खत दिल्यास ते वाया जाते, झाडे जळू शकतात आणि विषारी नायट्रोजनचे धूर वातावरणात सोडले जातात. अचूक नायट्रोजन पातळी शोधण्याच्या मदतीने शेतकरी वनस्पतींच्या वाढीसाठी खताची आदर्श पातळी गाठू शकतात.

चीनच्या हेबेई युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस स्कूलमधील प्राध्यापक, सह-लेखक ली यांग म्हणाले,"वनस्पतींच्या वाढीवर तापमानाचा देखील परिणाम होतो, जो मातीतील भौतिक, रासायनिक आणि सूक्ष्मजैविक प्रक्रियांवर परिणाम करतो. सतत देखरेख केल्याने शेतकऱ्यांना त्यांच्या पिकांसाठी तापमान खूप गरम किंवा खूप थंड असताना धोरणे आणि हस्तक्षेप विकसित करण्यास मदत होते."

चेंग यांच्या मते, एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे नायट्रोजन वायू आणि तापमान मोजमाप मिळवू शकणार्‍या सेन्सिंग यंत्रणा क्वचितच नोंदवल्या जातात. वायू आणि तापमान दोन्ही सेन्सरच्या प्रतिकार वाचनात फरक निर्माण करू शकतात, ज्यामुळे त्यांच्यात फरक करणे कठीण होते.

चेंग यांच्या टीमने एक उच्च-कार्यक्षमता सेन्सर तयार केला जो मातीच्या तापमानापासून स्वतंत्रपणे नायट्रोजनचे नुकसान शोधू शकतो. हा सेन्सर व्हॅनेडियम ऑक्साईड-डोपेड, लेसर-प्रेरित ग्राफीन फोमपासून बनलेला आहे आणि असे आढळून आले आहे की ग्राफीनमधील डोपिंग मेटल कॉम्प्लेक्स वायू शोषण आणि शोध संवेदनशीलता सुधारतात.

मऊ पडदा सेन्सरचे संरक्षण करतो आणि नायट्रोजन वायूच्या प्रवेशास प्रतिबंध करतो, त्यामुळे सेन्सर केवळ तापमानातील बदलांवर प्रतिक्रिया देतो. सेन्सरचा वापर एन्कॅप्सुलेशनशिवाय आणि जास्त तापमानात देखील केला जाऊ शकतो.

यामुळे सापेक्ष आर्द्रता आणि मातीच्या तापमानाचे परिणाम वगळून नायट्रोजन वायूचे अचूक मापन करणे शक्य होते. बंद आणि अनकॅप्स्युलेटेड सेन्सर वापरून तापमान आणि नायट्रोजन वायू पूर्णपणे आणि हस्तक्षेपमुक्तपणे वेगळे केले जाऊ शकतात.

संशोधकाने सांगितले की तापमानातील बदल आणि नायट्रोजन वायू उत्सर्जनाचे विघटन करून सर्व हवामान परिस्थितीत अचूक शेतीसाठी विघटनित संवेदन यंत्रणा असलेली मल्टीमोडल उपकरणे तयार आणि अंमलात आणता येतील.

चेंग म्हणाले, "अल्ट्रा-लो नायट्रोजन ऑक्साईड सांद्रता आणि तापमानात लहान बदल एकाच वेळी शोधण्याची क्षमता भविष्यातील मल्टीमोडल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या विकासाचा मार्ग मोकळा करते ज्यामध्ये अचूक शेती, आरोग्य देखरेख आणि इतर अनुप्रयोगांसाठी डीकपल्ड सेन्सिंग यंत्रणा असतात."

चेंग यांच्या संशोधनाला राष्ट्रीय आरोग्य संस्था, राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, पेन स्टेट आणि चीनी राष्ट्रीय नैसर्गिक विज्ञान फाउंडेशन यांनी निधी दिला.