فناوری حسگر هوشمند که به کشاورزان کمک می‌کند تا از کود به طور مؤثرتری استفاده کنند و آسیب‌های زیست‌محیطی را کاهش دهند.
این فناوری که در مجله Natural Foods شرح داده شده است، می‌تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا بهترین زمان برای کوددهی به محصولات و میزان کود مورد نیاز را با در نظر گرفتن عواملی مانند آب و هوا و شرایط خاک تعیین کنند. این امر باعث کاهش کوددهی بیش از حد پرهزینه و مضر برای محیط زیست خاک می‌شود که باعث آزاد شدن گاز گلخانه‌ای اکسید نیتروژن و آلودگی خاک و آبراه‌ها می‌شود.
امروزه، کوددهی بیش از حد، ۱۲٪ از زمین‌های زراعی جهان را غیرقابل استفاده کرده است و استفاده از کودهای نیتروژنی در طول ۵۰ سال گذشته ۶۰۰٪ افزایش یافته است.
با این حال، برای تولیدکنندگان محصولات کشاورزی تنظیم دقیق میزان مصرف کود دشوار است: مصرف بیش از حد کود، خطر آسیب به محیط زیست و مصرف کم آن، خطر کاهش عملکرد را به همراه دارد؛
محققان فناوری حسگر جدید می‌گویند که این فناوری می‌تواند برای محیط زیست و تولیدکنندگان مفید باشد.
این حسگر که حسگر گاز الکتریکی با عملکرد شیمیایی مبتنی بر کاغذ (chemPEGS) نام دارد، میزان آمونیوم موجود در خاک را اندازه‌گیری می‌کند، ترکیبی که توسط باکتری‌های خاک به نیتریت و نیترات تبدیل می‌شود. این حسگر از نوعی هوش مصنوعی به نام یادگیری ماشینی استفاده می‌کند و آن را با داده‌های مربوط به آب و هوا، زمان گذشته از کوددهی، اندازه‌گیری pH و رسانایی خاک ترکیب می‌کند. این حسگر از این داده‌ها برای پیش‌بینی کل محتوای نیتروژن خاک در حال حاضر و کل محتوای نیتروژن ۱۲ روز آینده استفاده می‌کند تا بهترین زمان برای کوددهی را پیش‌بینی کند.
این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه این راهکار جدید کم‌هزینه می‌تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا بیشترین سود را از کمترین مقدار کود، به‌ویژه برای محصولات کودمحور مانند گندم، به دست آورند. این فناوری می‌تواند به‌طور همزمان هزینه‌های تولیدکننده و آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از کودهای نیتروژنی، پرکاربردترین نوع کود، را کاهش دهد.
دکتر مکس گریر، محقق ارشد از دپارتمان مهندسی زیستی کالج امپریال لندن، گفت: «مشکل کوددهی بیش از حد، از دیدگاه زیست‌محیطی و اقتصادی، قابل اغماض نیست. بهره‌وری و درآمد مرتبط با آن سال به سال در حال کاهش است. امسال، و تولیدکنندگان در حال حاضر ابزار لازم برای رسیدگی به این موضوع را ندارند.»
«فناوری ما می‌تواند با کمک به کشاورزان در درک سطح فعلی آمونیاک و نیترات در خاک و پیش‌بینی سطوح آینده بر اساس شرایط آب و هوایی، به حل این مشکل کمک کند. این به آنها اجازه می‌دهد تا کوددهی خود را با نیازهای خاص خاک و محصول خود تنظیم کنند.»
کود نیتروژن اضافی، اکسید نیتروژن را در هوا آزاد می‌کند، گازی گلخانه‌ای که ۳۰۰ برابر قوی‌تر از دی‌اکسید کربن است و به بحران آب و هوا دامن می‌زند. کود اضافی همچنین می‌تواند توسط آب باران شسته شده و به آبراه‌ها راه پیدا کند و حیات آبزیان را از اکسیژن محروم کند، باعث شکوفایی جلبک‌ها و کاهش تنوع زیستی شود.
با این حال، تنظیم دقیق سطح کود برای مطابقت با نیازهای خاک و محصول همچنان یک چالش است. آزمایش به ندرت انجام می‌شود و روش‌های فعلی برای اندازه‌گیری نیتروژن خاک شامل ارسال نمونه‌های خاک به آزمایشگاه است - فرآیندی طولانی و پرهزینه که نتایج آن تا زمانی که به دست کشاورزان برسد، کاربرد محدودی دارد.
دکتر فیرات گودر، نویسنده ارشد و محقق ارشد در بخش مهندسی زیستی امپریال، گفت: «بیشتر غذای ما از خاک می‌آید - خاک یک منبع تجدیدناپذیر است و اگر از آن محافظت نکنیم، آن را از دست خواهیم داد. باز هم، این موضوع در کنار آلودگی نیتروژن ناشی از کشاورزی، معمایی را برای سیاره زمین ایجاد می‌کند که امیدواریم از طریق کشاورزی دقیق به حل آن کمک کنیم، که امیدواریم به کاهش کوددهی بیش از حد و در عین حال افزایش بازده محصول و سود کشاورزان کمک کند.»
زمان ارسال: ۲۰ مه ۲۰۲۴