Sensor taneuh anyar tiasa ningkatkeun efisiensi pembuahan pepelakan

Pupuk anu ngandung nitrogén dianggo pikeun ningkatkeun produksi pangan, tapi émisi na tiasa ngotoran lingkungan. Pikeun maksimalkeun panggunaan sumber daya, ningkatkeun hasil tatanén, sareng nurunkeun résiko lingkungan, pangawasan sipat taneuh anu terus-terusan sareng real-time, sapertos suhu taneuh sareng émisi pupuk, penting pisan. Sensor multi-parameter diperyogikeun pikeun tatanén anu cerdas atanapi presisi pikeun ngalacak émisi gas NOX sareng suhu taneuh pikeun pembuahan anu pangsaéna.

James L. Henderson, Jr. Memorial Associate Professor of Engineering Science and Mechanics di Penn State Huanyu “Larry” Cheng mingpin pamekaran sénsor multi-parameter anu suksés misahkeun sinyal suhu sareng nitrogén pikeun ngamungkinkeun pangukuran anu akurat pikeun masing-masing.

Ceuk Ceng,"Pikeun pembuahan anu efisien, aya kabutuhan pikeun ngawaskeun kaayaan taneuh sacara kontinyu sareng sacara real-time, khususna panggunaan nitrogén sareng suhu taneuh. Ieu penting pisan pikeun meunteun kaséhatan pepelakan, ngirangan polusi lingkungan, sareng ngamajukeun tatanén anu lestari sareng presisi."

Panilitian ieu boga tujuan pikeun ngagunakeun jumlah anu pas pikeun hasil panén anu pangsaéna. Produksi panén tiasa langkung handap tibatan upami langkung seueur nitrogén anu dianggo. Nalika pupuk diterapkeun kaleuleuwihi, éta bakal runtah, pepelakan tiasa kaduruk, sareng haseup nitrogén toksik dileupaskeun ka lingkungan. Patani tiasa ngahontal tingkat pupuk anu idéal pikeun kamekaran pepelakan kalayan bantosan deteksi tingkat nitrogén anu akurat.

Ko-panulis Li Yang, saurang profesor di Sakola Kecerdasan Buatan di Universitas Teknologi Hebei Cina, nyarios,"Tumuwuhna pepelakan ogé dipangaruhan ku suhu, anu mangaruhan prosés fisik, kimia, sareng mikrobiologis dina taneuh. Pemantauan anu terus-terusan ngamungkinkeun para patani pikeun ngembangkeun strategi sareng intervensi nalika suhu panas teuing atanapi tiis teuing pikeun pepelakanna."

Numutkeun Cheng, mékanisme panginderaan anu tiasa kéngingkeun gas nitrogén sareng pangukuran suhu anu mandiri jarang dilaporkeun. Gas sareng suhu tiasa nyababkeun variasi dina bacaan résistansi sénsor, janten hésé pikeun ngabédakeunana.

Tim Cheng nyiptakeun sénsor kinerja tinggi anu tiasa ngadeteksi leungitna nitrogén sacara mandiri tina suhu taneuh. Sénsor ieu didamel tina busa graphene anu diinduksi laser anu didoping vanadium oksida, sareng parantos kapendak yén doping kompleks logam dina graphene ningkatkeun adsorpsi gas sareng sensitivitas deteksi.

Kusabab mémbran lemes ngajaga sénsor sareng nyegah perméasi gas nitrogén, sénsor ngan ukur ngaréaksikeun kana parobahan suhu. Sénsor ogé tiasa dianggo tanpa enkapsulasi sareng dina suhu anu langkung luhur.

Ieu ngamungkinkeun pangukuran gas nitrogén anu akurat ku cara ngaluarkeun pangaruh kalembaban relatif sareng suhu taneuh. Suhu sareng gas nitrogén tiasa dipisahkeun sapinuhna sareng bébas gangguan nganggo sénsor anu katutup sareng anu henteu dienkapsulasi.

Panalungtik nyarios yén misahkeun parobahan suhu sareng émisi gas nitrogén tiasa dianggo pikeun nyiptakeun sareng ngalaksanakeun alat multimodal kalayan mékanisme panginderaan anu dipisahkeun pikeun tatanén presisi dina sadaya kaayaan cuaca.

Cheng nyarios, "Kamampuan pikeun ngadeteksi konsentrasi nitrogén oksida anu ultra-rendah sareng parobahan suhu anu alit sacara simultan muka jalan pikeun pamekaran alat éléktronik multimodal ka hareup kalayan mékanisme panginderaan anu dipisahkeun pikeun tatanén presisi, pemantauan kaséhatan, sareng aplikasi sanésna."

Panalungtikan Cheng dibiayaan ku Institut Kaséhatan Nasional, Yayasan Élmu Nasional, Penn State, sareng Yayasan Élmu Alam Nasional Cina.