Công nghệ cảm biến thông minh sẽ giúp nông dân sử dụng phân bón hiệu quả hơn và giảm thiểu tác hại đến môi trường.
Công nghệ này, được mô tả trên tạp chí Natural Foods, có thể giúp người sản xuất xác định thời điểm bón phân tốt nhất cho cây trồng và lượng phân bón cần thiết, có tính đến các yếu tố như thời tiết và điều kiện đất đai. Điều này sẽ giúp giảm thiểu việc bón phân quá mức gây tốn kém và gây hại cho môi trường, vốn thải ra khí nhà kính nitơ oxit và gây ô nhiễm đất và nguồn nước.
Ngày nay, việc bón phân quá mức đã khiến 12% diện tích đất canh tác trước đây của thế giới không thể sử dụng được nữa và việc sử dụng phân bón nitơ đã tăng 600% trong 50 năm qua.
Tuy nhiên, người trồng trọt khó có thể điều chỉnh chính xác việc sử dụng phân bón: quá nhiều sẽ gây hại cho môi trường và quá ít sẽ gây nguy cơ năng suất thấp hơn;
Các nhà nghiên cứu về công nghệ cảm biến mới cho biết nó có thể mang lại lợi ích cho môi trường và người sản xuất.
Cảm biến, được gọi là cảm biến khí điện hóa học dạng giấy (chemPEGS), đo lượng amoni trong đất, một hợp chất được vi khuẩn đất chuyển hóa thành nitrit và nitrat. Cảm biến này sử dụng một loại trí tuệ nhân tạo gọi là học máy, kết hợp dữ liệu về thời tiết, thời gian kể từ khi bón phân, phép đo độ pH và độ dẫn điện của đất. Cảm biến sử dụng dữ liệu này để dự đoán tổng hàm lượng nitơ trong đất hiện tại và tổng hàm lượng nitơ trong 12 ngày tới, từ đó dự đoán thời điểm bón phân tốt nhất.
Nghiên cứu cho thấy giải pháp mới tiết kiệm chi phí này có thể giúp người nông dân đạt được lợi ích tối đa từ lượng phân bón ít nhất, đặc biệt là đối với các loại cây trồng thâm canh như lúa mì. Công nghệ này có thể đồng thời giảm chi phí sản xuất và tác hại môi trường do phân đạm, loại phân bón được sử dụng rộng rãi nhất, gây ra.
Tiến sĩ Max Greer, nhà nghiên cứu chính, thuộc Khoa Kỹ thuật Sinh học, Đại học Hoàng gia London, cho biết: “Vấn đề bón phân quá mức, xét cả về mặt môi trường lẫn kinh tế, là không thể xem nhẹ. Năng suất và thu nhập liên quan đang giảm dần qua từng năm, và các nhà sản xuất hiện không có đủ công cụ cần thiết để giải quyết vấn đề này.
“Công nghệ của chúng tôi có thể giúp giải quyết vấn đề này bằng cách giúp người trồng trọt hiểu rõ nồng độ amoniac và nitrat hiện tại trong đất và dự đoán nồng độ trong tương lai dựa trên điều kiện thời tiết. Điều này cho phép họ điều chỉnh lượng phân bón phù hợp với nhu cầu cụ thể của đất và cây trồng.”
Phân đạm dư thừa sẽ giải phóng nitơ oxit vào không khí, một loại khí nhà kính mạnh hơn carbon dioxide gấp 300 lần và góp phần gây ra khủng hoảng khí hậu. Phân đạm dư thừa cũng có thể bị nước mưa cuốn trôi vào nguồn nước, làm giảm oxy của các loài thủy sinh, gây ra sự nở hoa của tảo và làm giảm đa dạng sinh học.
Tuy nhiên, việc điều chỉnh chính xác lượng phân bón cho phù hợp với nhu cầu đất và cây trồng vẫn còn là một thách thức. Việc thử nghiệm rất hiếm, và các phương pháp hiện tại để đo nitơ trong đất đòi hỏi phải gửi mẫu đất đến phòng thí nghiệm - một quá trình dài dòng và tốn kém, mà kết quả chỉ có giá trị sử dụng hạn chế khi đến tay người trồng.
Tiến sĩ Firat Guder, tác giả chính và nhà nghiên cứu chính tại Khoa Kỹ thuật Sinh học của Đại học Hoàng gia London, cho biết: “Hầu hết thực phẩm của chúng ta đều đến từ đất – đây là nguồn tài nguyên không tái tạo và nếu không bảo vệ, chúng ta sẽ mất nó. Một lần nữa, kết hợp với ô nhiễm nitơ từ nông nghiệp, một bài toán nan giải cho hành tinh mà chúng tôi hy vọng có thể giúp giải quyết thông qua nông nghiệp chính xác, điều mà chúng tôi hy vọng sẽ giúp giảm thiểu tình trạng bón phân quá mức đồng thời tăng năng suất cây trồng và lợi nhuận cho người trồng trọt.”
Thời gian đăng: 20-05-2024