जमिनीतील तापमान आणि नायट्रोजनचे प्रमाण मोजणे कृषी प्रणालीसाठी महत्त्वाचे आहे.
नायट्रोजन असलेली खते अन्न उत्पादन वाढवण्यासाठी वापरली जातात, परंतु त्यांचे उत्सर्जन पर्यावरण प्रदूषित करू शकते.संसाधनांचा जास्तीत जास्त वापर करण्यासाठी, कृषी उत्पन्न वाढवण्यासाठी आणि पर्यावरणीय जोखीम कमी करण्यासाठी, मातीचे तापमान आणि खत उत्सर्जन यांसारख्या मातीच्या गुणधर्मांचे सतत आणि वास्तविक वेळ निरीक्षण करणे आवश्यक आहे.स्मार्ट किंवा अचूक शेतीसाठी NOX वायू उत्सर्जन आणि सर्वोत्तम फलनासाठी मातीचे तापमान यांचा मागोवा घेण्यासाठी मल्टी-पॅरामीटर सेन्सर आवश्यक आहे.
जेम्स एल. हेंडरसन, ज्युनियर. मेमोरियल असोसिएट प्रोफेसर ऑफ इंजिनीअरिंग सायन्स अँड मेकॅनिक्स पेन स्टेट हुआन्यु “लॅरी” चेंग यांनी मल्टी-पॅरामीटर सेन्सरच्या विकासाचे नेतृत्व केले जे तापमान आणि नायट्रोजन सिग्नल यशस्वीरित्या वेगळे करते ज्यामुळे प्रत्येकाचे अचूक मापन करता येते.
चेंग म्हणाले,“कार्यक्षम फलनासाठी, मातीची स्थिती, विशेषत: नायट्रोजनचा वापर आणि मातीचे तापमान यांचे सतत आणि वास्तविक वेळ निरीक्षण करणे आवश्यक आहे.पीक आरोग्याचे मूल्यांकन करण्यासाठी, पर्यावरणीय प्रदूषण कमी करण्यासाठी आणि शाश्वत आणि अचूक शेतीला चालना देण्यासाठी हे आवश्यक आहे.”
सर्वोत्तम पीक उत्पादनासाठी योग्य प्रमाणात वापर करणे हे या अभ्यासाचे उद्दिष्ट आहे.जास्त नायट्रोजन वापरल्यास पिकाचे उत्पादन त्यापेक्षा कमी असू शकते.जेव्हा खत जास्त प्रमाणात वापरले जाते तेव्हा ते वाया जाते, झाडे जळू शकतात आणि विषारी नायट्रोजन धुके वातावरणात सोडले जातात.अचूक नायट्रोजन पातळी शोधण्याच्या मदतीने शेतकरी वनस्पतींच्या वाढीसाठी खतांच्या आदर्श पातळीपर्यंत पोहोचू शकतात.
सह-लेखक ली यांग, चीनच्या हेबेई युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या स्कूल ऑफ आर्टिफिशियल इंटेलिजेंसमधील प्राध्यापक, म्हणाले,“वनस्पतींच्या वाढीवरही तापमानाचा परिणाम होतो, ज्यामुळे जमिनीतील भौतिक, रासायनिक आणि सूक्ष्मजीवशास्त्रीय प्रक्रियांवर परिणाम होतो.सतत निरीक्षण केल्याने शेतकऱ्यांना त्यांच्या पिकांसाठी तापमान खूप गरम किंवा खूप थंड असते तेव्हा धोरणे आणि हस्तक्षेप विकसित करण्यास सक्षम करते.”
चेंगच्या मते, नायट्रोजन वायू आणि तापमान मोजमाप एकमेकांपासून स्वतंत्रपणे मिळवू शकणाऱ्या सेन्सिंग यंत्रणा क्वचितच नोंदवल्या जातात.दोन्ही वायू आणि तापमान सेन्सरच्या रेझिस्टन्स रीडिंगमध्ये फरक आणू शकतात, ज्यामुळे त्यांच्यात फरक करणे कठीण होते.
चेंगच्या टीमने एक उच्च-कार्यक्षमता सेन्सर तयार केला आहे जो मातीच्या तापमानापासून स्वतंत्रपणे नायट्रोजनचे नुकसान ओळखू शकतो.सेन्सर व्हॅनेडियम ऑक्साईड-डोपेड, लेसर-प्रेरित ग्राफीन फोमपासून बनलेला आहे आणि असे आढळून आले आहे की ग्राफीनमधील डोपिंग मेटल कॉम्प्लेक्स गॅस शोषण आणि शोधण्याची संवेदनशीलता सुधारतात.
कारण मऊ पडदा सेन्सरचे संरक्षण करते आणि नायट्रोजन वायूच्या प्रवेशास प्रतिबंध करते, सेन्सर केवळ तापमानातील बदलांवर प्रतिक्रिया देतो.सेन्सर एन्कॅप्स्युलेशनशिवाय आणि उच्च तापमानात देखील वापरला जाऊ शकतो.
हे सापेक्ष आर्द्रता आणि मातीच्या तापमानाचे परिणाम वगळून नायट्रोजन वायूचे अचूक मापन करण्यास अनुमती देते.तपमान आणि नायट्रोजन वायू पूर्णत: आणि बंदिस्त आणि अनकॅप्स्युलेटेड सेन्सर्सचा वापर करून हस्तक्षेप-मुक्त डीकपल केले जाऊ शकतात.
संशोधकाने सांगितले की, तापमानातील बदल आणि नायट्रोजन वायू उत्सर्जनाचा वापर सर्व हवामानातील अचूक शेतीसाठी डिकपल्ड सेन्सिंग यंत्रणेसह मल्टीमोडल उपकरणे तयार करण्यासाठी आणि अंमलबजावणी करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
चेंग म्हणाले, "एकाच वेळी अल्ट्रा-कमी नायट्रोजन ऑक्साईड सांद्रता आणि तापमानातील लहान बदल शोधण्याची क्षमता अचूक शेती, आरोग्य निरीक्षण आणि इतर अनुप्रयोगांसाठी डीकपल्ड सेन्सिंग यंत्रणा असलेल्या भविष्यातील मल्टीमॉडल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या विकासाचा मार्ग मोकळा करते."
चेंगच्या संशोधनाला नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ हेल्थ, नॅशनल सायन्स फाऊंडेशन, पेन स्टेट आणि चायनीज नॅशनल नॅचरल सायन्स फाऊंडेशन यांनी निधी दिला होता.
जर्नल संदर्भ:
Li Yang.Chuizhou Meng, et al.Vanadium Oxide-doped Laser-Induced Graphene Multi-Parameter Sensor to Decouple Soil Nitrogen Loss and Temperature.Advance Material.DOI: 10.1002/adma.202210322
पोस्ट वेळ: एप्रिल-१०-२०२३