Tuproqdagi harorat va azot darajasini o'lchash qishloq xo'jaligi tizimlari uchun muhim, ammo ularni bir-biridan ajratish qiyin. Huanyu "Larri" Cheng, Penn shtatidagi muhandislik fanlari va mexanika bo'yicha kichik Memorial dotsenti Jeyms L. Xenderson tadqiqotchilarga harorat va azot signallarini samarali ravishda ajrata oladigan ko'p parametrli sensorni ishlab chiqishda boshchilik qildi, shunda har birini o'lchash mumkin. aniq. Natijalar yaqinda nashr etilgan Advanced Materials.
“Ug‘itlashning samarali bo‘lishi uchun doimiy va real vaqtda monitoring olib borish zarur tuproq sharoitlari, xususan, azotdan foydalanish va tuproq harorati", - dedi Cheng. “Bu ekinlar salomatligini baholash, kamaytirish uchun zarur atrof-muhit ifloslanishi barqaror va aniq qishloq xo‘jaligini rivojlantirish”.
Azotni o'g'it sifatida ishlatish qishloq xo'jaligida keng tarqalgan amaliyot bo'lib, maqsad eng yaxshi hosil olish uchun ideal miqdordan foydalanishdir. Azot juda kam ishlatilsa, hosilning hosildorligi optimaldan kam bo'lishi mumkin. Ko'p ishlatilsa, o'g'it isrof bo'ladi, o'simliklar yonib ketishi mumkin va atrof-muhitga zararli azot gazlari chiqariladi. To'g'ri aniqlash azot darajasi- xususan, gaz ko'rinishidagi azotni yo'qotish - fermerlarga o'g'itlashning optimal darajasiga erishishga yordam beradi. o'simliklarning o'sishi.
"O'simliklarning o'sishiga tuproqdagi fizik, kimyoviy va mikrobiologik jarayonlarga ta'sir qiluvchi harorat ham ta'sir qiladi", dedi hammuallif Li Yang, Xitoyning Xebey texnologiya universiteti sun'iy intellekt maktabi professori. "Doimiy monitoring fermerlarga harorat o'z ekinlari uchun juda issiq yoki juda sovuq bo'lganda strategiya va aralashuvlarni ishlab chiqishga imkon beradi."
Afsuski, gazlar va harorat - nisbiy namlik o'zgarishi bilan birga - sensorning qarshilik o'qishida o'zgarishlarga olib kelishi mumkin, shuning uchun sensor ularni ajrata olmaydi. Chengning so'zlariga ko'ra, azot gazi va harorat o'lchovlarini bir-biridan mustaqil ravishda olish mumkin bo'lgan sezgir mexanizmlar kamdan-kam hollarda xabar qilinadi.
Cheng jamoasi azot yo'qotilishi va tuproq haroratini aniqlashni butunlay ajratish uchun yuqori samarali sensorni ishlab chiqdi va ishlab chiqardi. Ko'p parametrli sensor vanadiy oksidi qo'shilgan, lazer bilan induktsiyalangan grafen ko'pikiga asoslangan. Vanadiy oksidi azot gazlari va doping bilan adsorbsiyalanishi va o'zaro ta'sir qilishi mumkin metall komplekslari grafenda ham gaz adsorbsiyasini va aniqlash sezuvchanligini yaxshilashi aniqlandi.
Sensor azot gazining o'tishiga to'sqinlik qiluvchi yumshoq membrana bilan qoplangan, shuning uchun sensor faqat harorat o'zgarishiga javob beradi. Bundan tashqari, inkapsulyatsiyani olib tashlash va sensorni yuqori haroratda ishlatish mumkin. Bu azot gazini aniq o'lchash imkonini berish uchun tuproqdagi nisbiy namlik va haroratning ta'sirini yo'q qiladi. Kapsüllangan sensor va kapsulalanmagan sensorning kombinatsiyasi harorat va azot gazini shovqinsiz butunlay ajratishi mumkin.
Dekoupling harorat o'zgarishlari Chengning so'zlariga ko'ra, azot gazi emissiyasi barcha ob-havo sharoitida aniq qishloq xo'jaligi uchun ajratilgan sensorli mexanizmlarga ega multimodal qurilmalarni loyihalash va qo'llash uchun ishlatilishi mumkin.
"Bir vaqtning o'zida ultra past azot oksidi kontsentratsiyasini va kichikni aniqlash qobiliyati harorat o'zgarishlar aniq qishloq xo'jaligi, sog'liqni saqlash monitoringi va boshqa ilovalar uchun ajratilgan sensorli mexanizmlarga ega kelajakdagi multimodal elektron qurilmalarni ishlab chiqish uchun yo'l ochadi ", dedi Cheng.