Хөрсний шинжлэх ухааны докторын оюутан Шуохао Цай Висконсин-Мэдисоны Их Сургуулийн Ханкок Хөдөө Аж Ахуйн Судалгааны Станцад хөрсний янз бүрийн гүнд хэмжих боломжийг олгодог олон үйлдэлт мэдрэгчийн наалттай мэдрэгчийн саваа байрлуулж байна.
МАДИСОН — Висконсин-Мэдисоны Их Сургуулийн инженерүүд Висконсин мужийн нийтлэг хөрсний төрлүүдэд нитратын тасралтгүй, бодит цагийн хяналтыг хангах боломжтой хямд өртөгтэй мэдрэгчүүдийг боловсруулсан. Эдгээр хэвлэмэл электрохимийн мэдрэгчүүд нь фермерүүдэд шим тэжээлийн менежментийн илүү мэдээлэлтэй шийдвэр гаргах, эдийн засгийн ашиг тусыг хүртэхэд нь тусалдаг.
"Манай мэдрэгчүүд нь фермерүүдэд хөрснийхөө тэжээллэг чанар болон ургамалд нь хэр их нитратын хэмжээ хэрэгтэй байгааг илүү сайн ойлгоход тусалж, тэдэнд үнэндээ хэр их бордоо хэрэгтэйг илүү нарийвчлалтай тодорхойлоход тусалдаг" гэж Харвардын Их Сургуулийн туслах профессор Жозеф Эндрюс хэлэв. Судалгааг Висконсин-Мэдисоны Их Сургуулийн Механик Инженерийн Сургууль удирдсан. "Хэрэв тэд худалдаж авдаг бордооны хэмжээгээ бууруулж чадвал томоохон фермүүдийн хувьд зардлын хэмнэлт мэдэгдэхүйц байж болох юм."
Нитратууд нь ургацын өсөлтөд зайлшгүй шаардлагатай шим тэжээл боловч илүүдэл нитратууд хөрснөөс уусч, гүний усанд орж болзошгүй. Энэ төрлийн бохирдол нь бохирдсон худгийн ус уудаг хүмүүст хортой бөгөөд байгаль орчинд хортой. Судлаачдын шинэ мэдрэгчийг нитратын уусалтыг хянах, түүний хортой нөлөөллийг бууруулах шилдэг туршлагыг боловсруулахад туслах хөдөө аж ахуйн судалгааны хэрэгсэл болгон ашиглаж болно.
Хөрсний нитратыг хянах одоогийн аргууд нь хөдөлмөр их шаарддаг, үнэтэй бөгөөд бодит цагийн мэдээлэл өгдөггүй. Тийм ч учраас хэвлэмэл электроникийн мэргэжилтэн Эндрюс болон түүний баг илүү сайн, хямд шийдлийг бий болгохоор зорьж байна.
Энэ төсөлд судлаачид бэхэн хэвлэх процессыг ашиглан нимгэн хальсан электрохимийн мэдрэгчийн нэг төрөл болох потенциометрийн мэдрэгчийг бүтээжээ. Потенциометрийн мэдрэгчийг шингэн уусмал дахь нитратыг нарийн хэмжихэд ихэвчлэн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр мэдрэгч нь хөрсний орчинд ашиглахад тохиромжгүй байдаг, учир нь хөрсний том хэсгүүд мэдрэгчийг маажуулж, нарийвчлалтай хэмжилт хийхэд саад учруулж болзошгүй юм.
"Бидний шийдэхийг оролдож байсан гол бэрхшээл бол эдгээр электрохимийн мэдрэгчийг хатуу хөрсний нөхцөлд зөв ажиллуулж, нитратын ионуудыг нарийн илрүүлэх арга замыг олох явдал байв" гэж Эндрюс хэлэв.
Багийн шийдэл нь мэдрэгч дээр поливинилиден фторидын давхарга тавих явдал байв. Эндрюсийн хэлснээр энэ материал нь хоёр гол шинж чанартай. Нэгдүгээрт, энэ нь хөрсний хэсгүүдийг хааж байхдаа нитратын ионууд нэвтрэх боломжийг олгодог 400 нанометр орчим хэмжээтэй маш жижиг нүх сүвтэй. Хоёрдугаарт, энэ нь гидрофиль буюу усыг татаж, хөвөн шиг шингээдэг.
"Тиймээс нитратаар баялаг аливаа ус бидний мэдрэгч рүү нэвчих нь давуу талтай бөгөөд энэ нь үнэхээр чухал юм, учир нь хөрс нь бас хөвөн шиг бөгөөд хэрэв та ижил хэмжээний ус шингээж чадахгүй бол мэдрэгч рүү чийг орох тал дээр тулалдаанд ялагдах болно. Хөрсний боломж" гэж Эндрюс хэлэв. "Поливинилиден фторидын давхаргын эдгээр шинж чанарууд нь бидэнд нитратаар баялаг усыг гаргаж авах, мэдрэгчийн гадаргуу дээр хүргэх, нитратыг нарийн илрүүлэх боломжийг олгодог."
Судлаачид өөрсдийн ахиц дэвшлийг 2024 оны 3-р сард Advanced Materials Technology сэтгүүлд нийтэлсэн өгүүлэлдээ дэлгэрэнгүй бичсэн байна.
Тус баг мэдрэгчээ Висконсин мужтай холбоотой хоёр өөр хөрсний төрөлд - мужийн хойд-төв хэсэгт түгээмэл элсэрхэг хөрс, баруун өмнөд Висконсинд түгээмэл элсэрхэг шавранцар хөрсөнд туршиж үзсэн бөгөөд мэдрэгчүүд нь үнэн зөв үр дүн гаргаж байгааг тогтоожээ.
Судлаачид одоо нитрат мэдрэгчээ "мэдрэгчийн наалт" гэж нэрлэдэг олон үйлдэлт мэдрэгчийн системд нэгтгэж байгаа бөгөөд үүнд гурван өөр төрлийн мэдрэгчийг уян хатан хуванцар гадаргуу дээр наалдамхай суурь ашиглан суурилуулсан байдаг. Наалтууд нь мөн чийгшил болон температурын мэдрэгчийг агуулдаг.
Судлаачид хэд хэдэн мэдрэхүйн наалтыг шон дээр нааж, өөр өөр өндөрт байрлуулж, дараа нь шонгоо хөрсөнд булах болно. Энэхүү тохиргоо нь тэдэнд хөрсний өөр өөр гүнд хэмжилт хийх боломжийг олгосон.
"Нитрат, чийгшил, температурыг өөр өөр гүнд хэмжсэнээр бид одоо нитратыг уусгах үйл явцыг тоон үзүүлэлтээр тодорхойлж, нитрат хөрсөөр хэрхэн дамжин өнгөрдөгийг ойлгох боломжтой болсон бөгөөд өмнө нь энэ нь боломжгүй байсан" гэж Эндрюс хэлэв.
2024 оны зун судлаачид Висконсин-Мэдисоны Их Сургуулийн Ханкок Хөдөө Аж Ахуйн Судалгааны Станц болон Арлингтон Хөдөө Аж Ахуйн Судалгааны Станцын хөрсөнд 30 мэдрэгч саваа байрлуулж, мэдрэгчийг цаашид туршихаар төлөвлөж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 7-р сарын 9