नए मृदा सेंसर फसल की उर्वरक क्षमता में सुधार कर सकते हैं

नाइट्रोजन युक्त उर्वरकों का उपयोग खाद्य उत्पादन बढ़ाने के लिए किया जाता है, लेकिन उनका उत्सर्जन पर्यावरण को प्रदूषित कर सकता है।संसाधनों के अधिकतम उपयोग, कृषि उपज बढ़ाने और पर्यावरणीय जोखिमों को कम करने के लिए, मिट्टी के तापमान और उर्वरक उत्सर्जन जैसे मिट्टी के गुणों की निरंतर और वास्तविक समय पर निगरानी आवश्यक है।सर्वोत्तम निषेचन के लिए एनओएक्स गैस उत्सर्जन और मिट्टी के तापमान को ट्रैक करने के लिए स्मार्ट या सटीक कृषि के लिए एक मल्टी-पैरामीटर सेंसर आवश्यक है।

जेम्स एल. हेंडरसन, जूनियर मेमोरियल एसोसिएट प्रोफेसर ऑफ इंजीनियरिंग साइंस एंड मैकेनिक्स, पेन स्टेट हुआन्यू "लैरी" चेंग ने एक मल्टी-पैरामीटर सेंसर के विकास का नेतृत्व किया जो प्रत्येक के सटीक माप की अनुमति देने के लिए तापमान और नाइट्रोजन संकेतों को सफलतापूर्वक अलग करता है।

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

अध्ययन का लक्ष्य सर्वोत्तम फसल उपज के लिए उचित मात्रा का उपयोग करना है।अधिक नाइट्रोजन का उपयोग करने पर फसल का उत्पादन कम हो सकता है।जब उर्वरक का अत्यधिक प्रयोग किया जाता है, तो यह बर्बाद हो जाता है, पौधे जल सकते हैं और जहरीले नाइट्रोजन धुएं पर्यावरण में फैल जाते हैं।सटीक नाइट्रोजन स्तर का पता लगाने की मदद से किसान पौधों की वृद्धि के लिए उर्वरक के आदर्श स्तर तक पहुंच सकते हैं।

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

चेंग के अनुसार, सेंसिंग तंत्र जो एक दूसरे से स्वतंत्र नाइट्रोजन गैस और तापमान माप प्राप्त कर सकते हैं, शायद ही कभी रिपोर्ट किए जाते हैं।गैस और तापमान दोनों ही सेंसर की प्रतिरोध रीडिंग में भिन्नता पैदा कर सकते हैं, जिससे उनके बीच अंतर करना मुश्किल हो जाता है।

चेंग की टीम ने एक उच्च-प्रदर्शन सेंसर बनाया जो मिट्टी के तापमान से स्वतंत्र रूप से नाइट्रोजन हानि का पता लगा सकता है।सेंसर वैनेडियम ऑक्साइड-डोप्ड, लेजर-प्रेरित ग्राफीन फोम से बना है, और यह पता चला है कि ग्राफीन में डोपिंग धातु कॉम्प्लेक्स गैस सोखना और पहचान संवेदनशीलता में सुधार करते हैं।

क्योंकि एक नरम झिल्ली सेंसर की सुरक्षा करती है और नाइट्रोजन गैस के प्रवेश को रोकती है, सेंसर पूरी तरह से तापमान में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करता है।सेंसर का उपयोग बिना एनकैप्सुलेशन और उच्च तापमान पर भी किया जा सकता है।

यह सापेक्ष आर्द्रता और मिट्टी के तापमान के प्रभाव को छोड़कर नाइट्रोजन गैस के सटीक माप की अनुमति देता है।संलग्न और अनकैप्सुलेटेड सेंसर का उपयोग करके तापमान और नाइट्रोजन गैस को पूरी तरह से और हस्तक्षेप-मुक्त वियुग्मित किया जा सकता है।

शोधकर्ता ने कहा कि तापमान परिवर्तन और नाइट्रोजन गैस उत्सर्जन को कम करने का उपयोग सभी मौसम स्थितियों में सटीक कृषि के लिए डिकौपल्ड सेंसिंग तंत्र के साथ मल्टीमॉडल उपकरणों को बनाने और कार्यान्वित करने के लिए किया जा सकता है।

चेंग ने कहा, "अल्ट्रा-लो नाइट्रोजन ऑक्साइड सांद्रता और छोटे तापमान परिवर्तनों का एक साथ पता लगाने की क्षमता सटीक कृषि, स्वास्थ्य निगरानी और अन्य अनुप्रयोगों के लिए डिकॉउल्ड सेंसिंग तंत्र के साथ भविष्य के मल्टीमॉडल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास का मार्ग प्रशस्त करती है।"

चेंग के शोध को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान, राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, पेन स्टेट और चीनी राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था।