Tuproqshunoslik fanlari doktori Shuohao Cai Viskonsin universiteti-Madison Xankok qishloq xo‘jaligi tadqiqot stansiyasida tuproqqa turli chuqurliklarda o‘lchash imkonini beruvchi ko‘p funksiyali sensorli stikerli datchik tayoqchasini joylashtiradi.
MADISON - Viskonsin-Madison universiteti muhandislari keng tarqalgan Viskonsin tuproq turlarida nitratning doimiy, real vaqt rejimida monitoringini ta'minlaydigan arzon narxlardagi sensorlarni ishlab chiqdilar. Ushbu bosilgan elektrokimyoviy sensorlar fermerlarga ozuqaviy moddalarni boshqarish bo'yicha ko'proq ma'lumotli qarorlar qabul qilishda yordam beradi va iqtisodiy foyda keltiradi.
“Bizning datchiklarimiz fermerlarga tuproqning ozuqaviy holati va o‘simliklarida mavjud bo‘lgan nitrat miqdorini yaxshiroq tushunishga yordam beradi, bu ularga qancha o‘g‘it kerakligini aniqroq hal qilishda yordam beradi”, dedi Garvard universiteti dotsenti Jozef Endryus. Tadqiqotni Viskonsin-Madison universitetining Mashinasozlik maktabi olib bordi. "Agar ular sotib oladigan o'g'it miqdorini kamaytira olsalar, kattaroq fermer xo'jaliklari uchun xarajatlarni tejash muhim bo'lishi mumkin."
Nitratlar ekinlarning o'sishi uchun muhim oziq moddalardir, ammo ortiqcha nitratlar tuproqdan yuvilib, er osti suvlariga kirishi mumkin. Ushbu turdagi ifloslanish ifloslangan quduq suvini ichadigan odamlar uchun zararli va atrof-muhitga zarar etkazadi. Tadqiqotchilarning yangi sensori, shuningdek, nitrat eritmasini kuzatish va uning zararli ta'sirini yumshatish bo'yicha ilg'or tajribalarni ishlab chiqishda yordam berish uchun qishloq xo'jaligi tadqiqot vositasi sifatida ishlatilishi mumkin.
Tuproq nitratini monitoring qilishning hozirgi usullari ko'p mehnat talab qiladi, qimmat va real vaqt rejimida ma'lumot bermaydi. Shuning uchun bosma elektronika bo'yicha mutaxassis Endryu va uning jamoasi yaxshiroq va arzonroq yechim yaratishga kirishdilar.
Ushbu loyihada tadqiqotchilar potensiometrik sensorni, yupqa plyonkali elektrokimyoviy sensorni yaratish uchun inkjet bosib chiqarish jarayonidan foydalanganlar. Potensiometrik datchiklar ko'pincha suyuq eritmalardagi nitratni aniq o'lchash uchun ishlatiladi. Biroq, bu sensorlar odatda tuproq muhitida foydalanish uchun mos emas, chunki katta tuproq zarralari sensorlarni chizish va aniq o'lchovlarni oldini olish mumkin.
"Biz hal qilmoqchi bo'lgan asosiy muammo bu elektrokimyoviy sensorlarning og'ir tuproq sharoitida to'g'ri ishlashi va nitrat ionlarini aniq aniqlash yo'lini topish edi", dedi Endryu.
Jamoaning yechimi sensorga poliviniliden ftorid qatlamini joylashtirish edi. Endryuning so'zlariga ko'ra, bu material ikkita asosiy xususiyatga ega. Birinchidan, u nitrat ionlarining tuproq zarralarini to‘sib qo‘ygan holda o‘tishiga imkon beruvchi o‘lchami taxminan 400 nanometr bo‘lgan juda mayda bo‘shliqlarga ega. Ikkinchidan, u gidrofil, ya'ni suvni tortadi va shimgich kabi shimib oladi.
"Shunday qilib, nitratga boy har qanday suv bizning datchiklarimizga afzallik bilan kirib boradi, bu juda muhim, chunki tuproq ham shimgichga o'xshaydi va agar siz bir xil suvni singdira olmasangiz, namlik sensorga kirish bo'yicha kurashda yutqazasiz. Tuproq salohiyati ", dedi Endryu. "Poliviniliden ftorid qatlamining bu xususiyatlari bizga nitratga boy suvni ajratib olish, uni sensor yuzasiga etkazish va nitratni aniq aniqlash imkonini beradi."
Tadqiqotchilar 2024-yil mart oyida Advanced Materials Technology jurnalida chop etilgan maqolada o‘zlarining yutuqlari haqida batafsil ma’lumot berishdi.
Jamoa o'z sensorini Viskonsin bilan bog'liq bo'lgan ikki xil tuproq turida - shtatning shimoliy-markaziy qismlarida keng tarqalgan qumli tuproqlarda va Viskonsin janubi-g'arbiy qismida keng tarqalgan loyli tuproqlarda sinab ko'rdi va sensorlar aniq natijalar berganligini aniqladi.
Tadqiqotchilar hozirda o'zlarining nitrat sensorini "datchik stikeri" deb ataydigan ko'p funksiyali sensor tizimiga birlashtirmoqdalar, unda uch xil turdagi sensorlar yopishtiruvchi tayanch yordamida moslashuvchan plastik yuzaga o'rnatiladi. Stikerlarda namlik va harorat sensorlari ham mavjud.
Tadqiqotchilar postga bir nechta sensorli stikerlarni yopishtiradilar, ularni turli balandliklarga joylashtiradilar, so'ngra postni tuproqqa ko'madilar. Ushbu o'rnatish ularga turli xil tuproq chuqurliklarida o'lchovlarni olish imkonini berdi.
"Turli chuqurlikdagi nitrat, namlik va haroratni o'lchash orqali biz endi nitratni yuvish jarayonining miqdorini aniqlashimiz va nitratning tuproq bo'ylab qanday harakat qilishini tushunishimiz mumkin, bu ilgari mumkin emas edi", dedi Endryu.
2024-yilning yozida tadqiqotchilar sensorni qo‘shimcha sinovdan o‘tkazish uchun Xankok qishloq xo‘jaligi tadqiqot stansiyasi va Viskonsin-Madison universitetidagi Arlington qishloq xo‘jaligi tadqiqot stansiyalarida tuproqqa 30 ta datchik tayoqchalarini joylashtirishni rejalashtirmoqda.
Xabar berish vaqti: 2024 yil 09-iyul