Theralytisk sensor hjelper bønder med å administrere gjødselpåføring

Smart sensorteknologi som vil hjelpe bønder med å bruke gjødsel mer effektivt og redusere miljøskader.
Teknologien, som er beskrevet i Natural Foods magazine, kan hjelpe produsenter med å bestemme det beste tidspunktet for å gjødsle avlinger og mengden gjødsel som trengs, tatt i betraktning faktorer som vær- og jordforhold. Dette vil redusere kostbar og miljøskadelig overgjødsling av jord, som frigjør klimagassen lystgass og forurenser jord og vannveier.
I dag har overgjødsling gjort 12 % av verdens en gang dyrkbare jord ubrukelig, og bruken av nitrogengjødsel har økt med 600 % de siste 50 årene.
Det er imidlertid vanskelig for avlingsprodusenter å regulere gjødselbruken presist: for mye gjødsel risikerer å skade miljøet, og for lite gjødsel risikerer lavere avlinger;
Forskere ved den nye sensorteknologien sier at den kan være til fordel for miljøet og produsentene.
Sensoren, kalt en papirbasert kjemisk funksjonalisert elektrisk gasssensor (chemPEGS), måler mengden ammonium i jorden, en forbindelse som omdannes til nitritt og nitrat av jordbakterier. Den bruker en type kunstig intelligens kalt maskinlæring, og kombinerer den med data om vær, tid siden gjødselpåføring, målinger av jordens pH og konduktivitet. Den bruker disse dataene til å forutsi jordens totale nitrogeninnhold nå og det totale nitrogeninnholdet om 12 dager for å forutsi det beste tidspunktet å gjødsle.
Studien viser hvordan denne nye lavkostløsningen kan hjelpe produsenter med å få mest mulig utbytte av minst mulig gjødsel, spesielt for gjødselintensive avlinger som hvete. Denne teknologien kan samtidig redusere produsentkostnader og miljøskader fra nitrogengjødsel, den mest brukte gjødseltypen.
Ledende forsker Dr. Max Greer fra Institutt for bioingeniørfag ved Imperial College London sa: «Problemet med overgjødsling, både fra et miljømessig og økonomisk perspektiv, kan ikke overvurderes. Produktivitet og relatert inntekt synker år etter år i år, og produsentene har for øyeblikket ikke verktøyene som trengs for å løse dette problemet.»
«Teknologien vår kan bidra til å løse dette problemet ved å hjelpe dyrkere med å forstå dagens ammoniakk- og nitratnivåer i jorden og forutsi fremtidige nivåer basert på værforhold. Dette lar dem finjustere gjødselpåføringen sin til de spesifikke behovene til jorden og avlingen.»
Overflødig nitrogengjødsel frigjør lystgass i luften, en klimagass som er 300 ganger kraftigere enn karbondioksid og bidrar til klimakrisen. Overflødig gjødsel kan også bli vasket bort av regnvann og ut i vassdrag, noe som fratar vannlevende organismer oksygen, forårsaker algeoppblomstring og reduserer biologisk mangfold.
Det er imidlertid fortsatt en utfordring å justere gjødselnivåene nøyaktig etter jordas og avlingenes behov. Testing er sjelden, og nåværende metoder for å måle jordnitrogen innebærer å sende jordprøver til et laboratorium – en langvarig og kostbar prosess der resultatene er av begrenset nytte når de når dyrkerne.
Dr. Firat Guder, seniorforfatter og hovedforsker ved Imperials avdeling for bioingeniørfag, sa: «Mesteparten av maten vår kommer fra jorden – det er en ikke-fornybar ressurs, og hvis vi ikke beskytter den, vil vi miste den. Igjen, kombinert med nitrogenforurensning fra landbruket skaper dette et dilemma for planeten som vi håper å bidra til å løse gjennom presisjonsjordbruk, som vi håper vil bidra til å redusere overgjødsling samtidig som det øker avlingene og bøndenes fortjeneste.»