ಹೊಸ ಮಣ್ಣಿನ ಸಂವೇದಕಗಳು ಬೆಳೆ ಫಲೀಕರಣ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು

ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ರಸಗೊಬ್ಬರಗಳನ್ನು ಆಹಾರ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಪರಿಸರವನ್ನು ಕಲುಷಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಸಂಪನ್ಮೂಲ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಗರಿಷ್ಠಗೊಳಿಸಲು, ಕೃಷಿ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ಮಣ್ಣಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ರಸಗೊಬ್ಬರ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಂತಹ ಮಣ್ಣಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಿರಂತರ ಮತ್ತು ನೈಜ-ಸಮಯದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯ. ಉತ್ತಮ ಫಲೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ NOX ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಮಣ್ಣಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಅಥವಾ ನಿಖರವಾದ ಕೃಷಿಗೆ ಬಹು-ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್ ಸಂವೇದಕ ಅಗತ್ಯ.

ಪೆನ್ ಸ್ಟೇಟ್ ಹುವಾನ್ಯು "ಲ್ಯಾರಿ" ಚೆಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರದ ಜೂನಿಯರ್ ಮೆಮೋರಿಯಲ್ ಅಸೋಸಿಯೇಟ್ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಜೇಮ್ಸ್ ಎಲ್. ಹೆಂಡರ್ಸನ್, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸುವ ಬಹು-ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್ ಸಂವೇದಕದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ನೇತೃತ್ವ ವಹಿಸಿದರು, ಇದು ಪ್ರತಿಯೊಂದರ ನಿಖರವಾದ ಅಳತೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ.

ಚೆಂಗ್ ಹೇಳಿದರು,"ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ರಸಗೊಬ್ಬರ ಬಳಕೆಗಾಗಿ, ಮಣ್ಣಿನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ನಿರಂತರ ಮತ್ತು ನೈಜ-ಸಮಯದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಯಿದೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಸಾರಜನಕ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಮಣ್ಣಿನ ತಾಪಮಾನ. ಬೆಳೆ ಆರೋಗ್ಯವನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು, ಪರಿಸರ ಮಾಲಿನ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ನಿಖರವಾದ ಕೃಷಿಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಇದು ಅತ್ಯಗತ್ಯ."

ಉತ್ತಮ ಬೆಳೆ ಇಳುವರಿಗಾಗಿ ಸೂಕ್ತ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಗುರಿಯಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚು ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಬಳಸಿದರೆ ಬೆಳೆಯ ಉತ್ಪಾದನೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಬಹುದು. ರಸಗೊಬ್ಬರವನ್ನು ಅತಿಯಾಗಿ ಬಳಸಿದಾಗ, ಅದು ವ್ಯರ್ಥವಾಗುತ್ತದೆ, ಸಸ್ಯಗಳು ಸುಡಬಹುದು ಮತ್ತು ವಿಷಕಾರಿ ಸಾರಜನಕ ಹೊಗೆಯನ್ನು ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಖರವಾದ ಸಾರಜನಕ ಮಟ್ಟದ ಪತ್ತೆಯ ಸಹಾಯದಿಂದ ರೈತರು ಸಸ್ಯಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ರಸಗೊಬ್ಬರ ಮಟ್ಟವನ್ನು ತಲುಪಬಹುದು.

ಚೀನಾದ ಹೆಬೀ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ ಶಾಲೆಯ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರಾದ ಸಹ-ಲೇಖಕ ಲಿ ಯಾಂಗ್ ಹೇಳಿದರು,"ತಾಪಮಾನವು ಸಸ್ಯಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೇಲೂ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಣ್ಣಿನಲ್ಲಿನ ಭೌತಿಕ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಜೀವವಿಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ. ನಿರಂತರ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯು ರೈತರು ತಮ್ಮ ಬೆಳೆಗಳಿಗೆ ತಾಪಮಾನವು ತುಂಬಾ ಬಿಸಿಯಾಗಿದ್ದಾಗ ಅಥವಾ ತುಂಬಾ ತಂಪಾಗಿದ್ದಾಗ ತಂತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ."

ಚೆಂಗ್ ಪ್ರಕಾರ, ಪರಸ್ಪರ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದಾದ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು ವಿರಳವಾಗಿ ವರದಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಎರಡೂ ಸಂವೇದಕದ ಪ್ರತಿರೋಧ ಓದುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ.

ಚೆಂಗ್ ಅವರ ತಂಡವು ಮಣ್ಣಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆ ಸಾರಜನಕ ನಷ್ಟವನ್ನು ಪತ್ತೆ ಮಾಡುವ ಉನ್ನತ-ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ರಚಿಸಿದೆ. ಸಂವೇದಕವು ವೆನಾಡಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್-ಡೋಪ್ಡ್, ಲೇಸರ್-ಪ್ರೇರಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫೋಮ್‌ನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿ ಡೋಪಿಂಗ್ ಲೋಹದ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು ಅನಿಲ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪತ್ತೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗಿದೆ.

ಮೃದುವಾದ ಪೊರೆಯು ಸಂವೇದಕವನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲದ ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ತಡೆಯುವುದರಿಂದ, ಸಂವೇದಕವು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂವೇದಕವನ್ನು ಕೋಶೀಕರಣವಿಲ್ಲದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿಯೂ ಬಳಸಬಹುದು.

ಇದು ಸಾಪೇಕ್ಷ ಆರ್ದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಮಣ್ಣಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೊರಗಿಡುವ ಮೂಲಕ ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲದ ನಿಖರವಾದ ಮಾಪನವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಸುತ್ತುವರಿದ ಮತ್ತು ಮುಚ್ಚದ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮತ್ತು ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ-ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸಬಹುದು.

ಎಲ್ಲಾ ಹವಾಮಾನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಿಖರವಾದ ಕೃಷಿಗಾಗಿ ಡಿಕೌಪ್ಲ್ಡ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಲ್ಟಿಮೋಡಲ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದರು.

"ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಸಾರಜನಕ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಭವಿಷ್ಯದ ಮಲ್ಟಿಮೋಡಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಇದು ನಿಖರವಾದ ಕೃಷಿ, ಆರೋಗ್ಯ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ ಡಿಕೌಪ್ಲ್ಡ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ" ಎಂದು ಚೆಂಗ್ ಹೇಳಿದರು.

ಚೆಂಗ್ ಅವರ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಹೆಲ್ತ್, ನ್ಯಾಷನಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಫೌಂಡೇಶನ್, ಪೆನ್ ಸ್ಟೇಟ್ ಮತ್ತು ಚೈನೀಸ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ನ್ಯಾಚುರಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಫೌಂಡೇಶನ್ ಹಣಕಾಸು ಒದಗಿಸಿವೆ.