Topraktaki sıcaklık ve nitrojen seviyelerinin ölçülmesi tarım sistemleri için önemlidir ancak bunları birbirinden ayrı tespit edilmesi zordur. Jr. Penn State’de Memorial Mühendislik Bilimi ve Mekaniği Doçenti olan Huanyu Larry Cheng, James L. Henderson; araştırmacıları sıcaklık ve nitrojen sinyallerini etkili bir şekilde ayrıştırarak her birinin ölçülebilmesi için çok parametreli bir sensörün geliştirilmesini sağladı.
Cheng: “Verimli gübreleme için, toprak koşullarının, özellikle nitrojen kullanımının ve toprak sıcaklığının sürekli ve gerçek zamanlı olarak izlenmesine ihtiyaç var. Bu, mahsul sağlığını değerlendirmek, çevre kirliliğini azaltmak ve sürdürülebilir, hassas tarımı teşvik etmek için çok önemlidir.”
Nitrojenin gübre olarak kullanılması tarımda yaygın bir uygulamadır ve kullanımındaki amaç, en iyi mahsul verimi için ideal miktarı kullanmaktır. Çok az nitrojen kullanıldığı zaman, mahsulün verimi optimumdan daha az olabilir. Fazla kullanıldığında ise gübre israf olur, bitkiler yanabilir ve çevreye zararlı nitrojen gazları salınır. Nitrojen seviyelerinin, özellikle de nitrojenin gaz halindeki kaybının doğru tespiti çiftçilerin bitki büyümesi için en uygun gübreleme seviyelerine ulaşmasına yardımcı olabilir.
Çin’in Hebei Teknoloji Üniversitesi’nde Yapay Zeka Okulu’nda profesör olan ortak yazar Li Yang, “Bitki büyümesi, topraktaki fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik süreçleri etkileyen sıcaklıktan da etkileniyor. Sürekli izleme, çiftçilerin sıcaklıklar ürünleri için çok sıcak veya çok soğuk olduğunda stratejiler ve müdahaleler geliştirmelerini sağlıyor.”
Ne yazık ki hem gazlar hem de sıcaklık – bağıl nem değişimleriyle birlikte – sensörün direnç okumasında değişikliklere neden olabilir. Bu nedenle sensör bunları birbirinden ayıramaz. Cheng’e göre nitrojen gazı ve sıcaklık ölçümlerini birbirinden bağımsız olarak elde edebilen algılama mekanizmaları nadiren rapor ediliyor.
Cheng’in ekibi, nitrojen kaybı ve toprak sıcaklığı tespitini tamamen birbirinden ayırmak için yüksek performanslı bir sensör tasarladı ve üretti. Çok parametreli sensör, vanadyum oksit katkılı, lazer kaynaklı grafen köpüğüne dayalı. Vanadyum oksit, nitrojen gazlarını adsorbe edip bunlarla etkileşime girer. Grafendeki doping metal komplekslerinin de gaz adsorpsiyonunu, algılama hassasiyetini iyileştirdiği bulundu.
Sensör, nitrojen gazı geçişini engelleyen yumuşak bir zarla kaplandığından sensör yalnızca sıcaklık değişimlerine yanıt verir. Ek olarak, kapsülleme kaldırılabilir ve sensör yüksek bir sıcaklıkta çalıştırılabilir. Bunu yapmak, nitrojen gazının doğru bir şekilde ölçülmesini sağlamak için topraktaki bağıl nem ve sıcaklığın etkisini ortadan kaldırmakta. Kapsüllü sensör ve kapsülsüz sensörün kombinasyonu, sıcaklık ve nitrojen gazını parazit olmadan tamamen ayırabilir.
Cheng’e göre, ayrıştırma sıcaklık değişimleri ve nitrojen gazı emisyonları, tüm hava koşullarında hassas tarım için ayrıştırılmış algılama mekanizmalarına sahip çok modlu cihazlar tasarlamak ve uygulamak için kullanılabilir.
Cheng, “Ultra düşük nitrojen oksit konsantrasyonlarını ve küçük sıcaklık değişikliklerini aynı anda algılama yeteneği, hassas tarım, sağlık izleme ve diğer uygulamalar için ayrıştırılmış algılama mekanizmalarına sahip geleceğin çok modlu elektronik cihazlarının geliştirilmesinin yolunu açıyor” dedi. [1]New soil sensor may improve efficiency of crop fertilization
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | New soil sensor may improve efficiency of crop fertilization |
|---|
