Inteligentna technologia czujników pomoże rolnikom efektywniej wykorzystywać nawozy i ograniczyć szkody w środowisku.
Technologia, opisana w magazynie „Natural Foods”, może pomóc producentom określić najlepszy czas na nawożenie upraw oraz potrzebną ilość nawozu, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak pogoda i stan gleby. Pozwoli to ograniczyć kosztowne i szkodliwe dla środowiska przenawożenie gleb, które uwalnia gaz cieplarniany, tlenek azotu, i zanieczyszcza glebę i drogi wodne.
Obecnie nadmierne nawożenie spowodowało, że 12% niegdyś ornych gruntów na świecie nie nadaje się do użytku, a zużycie nawozów azotowych wzrosło o 600% w ciągu ostatnich 50 lat.
Producenci roślin uprawnych mają jednak trudności z precyzyjną regulacją stosowania nawozów: jeśli wydadzą ich za dużo, ryzykują wyrządzenie szkody środowisku, a jeśli wydadzą za mało, ryzykują obniżeniem plonów;
Naukowcy pracujący nad nową technologią czujników twierdzą, że może ona przynieść korzyści środowisku i producentom.
Czujnik, zwany papierowym chemicznie funkcjonalizowanym czujnikiem gazu elektrycznego (chemPEGS), mierzy ilość amonu w glebie, związku przekształcanego przez bakterie glebowe w azotyn i azotan. Wykorzystuje on sztuczną inteligencję zwaną uczeniem maszynowym, łącząc ją z danymi dotyczącymi pogody, czasu od zastosowania nawozu, pomiarami pH i przewodności gleby. Na podstawie tych danych prognozuje całkowitą zawartość azotu w glebie w danej chwili oraz całkowitą zawartość azotu za 12 dni, aby określić najlepszy czas na zastosowanie nawozu.
Badanie pokazuje, jak to nowe, niedrogie rozwiązanie może pomóc producentom uzyskać maksymalne korzyści z minimalnej ilości nawozu, szczególnie w przypadku upraw intensywnie nawożonych, takich jak pszenica. Technologia ta może jednocześnie obniżyć koszty produkcji i ograniczyć szkodliwość dla środowiska nawozów azotowych, które są najszerzej stosowanym rodzajem nawozu.
Główny badacz, dr Max Greer z Wydziału Bioinżynierii Imperial College London, powiedział: „Problem nadmiernego nawożenia, zarówno z perspektywy środowiskowej, jak i ekonomicznej, jest nie do przecenienia. Produktywność i związane z nią dochody spadają z roku na rok. W tym roku producenci nie dysponują obecnie narzędziami potrzebnymi do rozwiązania tego problemu.
„Nasza technologia może pomóc rozwiązać ten problem, pomagając plantatorom zrozumieć aktualny poziom amoniaku i azotanów w glebie oraz przewidywać przyszłe poziomy na podstawie warunków pogodowych. Pozwala im to precyzyjnie dostosować nawożenie do specyficznych potrzeb gleby i upraw”.
Nadmiar nawozów azotowych uwalnia do powietrza tlenek azotu, gaz cieplarniany 300 razy silniejszy niż dwutlenek węgla i przyczyniający się do kryzysu klimatycznego. Nadmiar nawozów może być również wypłukiwany przez deszczówkę do cieków wodnych, pozbawiając organizmy wodne tlenu, powodując zakwity glonów i zmniejszając bioróżnorodność.
Jednak precyzyjne dostosowanie poziomu nawożenia do potrzeb gleby i upraw pozostaje wyzwaniem. Badania są rzadkie, a obecne metody pomiaru azotu glebowego obejmują wysyłanie próbek gleby do laboratorium – długotrwały i kosztowny proces, którego wyniki są mało przydatne, gdy docierają do rolników.
Dr Firat Guder, starszy autor i główny badacz w Katedrze Bioinżynierii Uniwersytetu Imperial College, powiedział: „Większość naszej żywności pochodzi z gleby – jest to zasób nieodnawialny i jeśli go nie ochronimy, stracimy go. To, w połączeniu z zanieczyszczeniem azotem pochodzącym z rolnictwa, stwarza problem dla planety, który mamy nadzieję rozwiązać dzięki rolnictwu precyzyjnemu, które, mamy nadzieję, pomoże ograniczyć nadmierne nawożenie, a jednocześnie zwiększyć plony i zyski rolników”.
Czas publikacji: 20-05-2024