የዊስኮንሲን ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ-ማዲሰን መሐንዲሶች አነስተኛ ዋጋ ያላቸውን የአፈር ዳሳሾች ሠርተዋል።

በአፈር ሳይንስ የዶክትሬት ተማሪ የሆነው Shuohao Cai በዊስኮንሲን-ማዲሰን ሃንኮክ የግብርና ምርምር ጣቢያ ውስጥ በተለያየ ጥልቀት ወደ አፈር ውስጥ የሚለካውን ባለብዙ ተግባር ዳሳሽ የሚለጠፍ ሴንሰር ዘንግ አስቀመጠ።
ማዲሰን - የዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ መሐንዲሶች በተለመዱት የዊስኮንሲን የአፈር ዓይነቶች ውስጥ የናይትሬትን ወቅታዊ እና ቀጣይነት ያለው ክትትል ሊሰጡ የሚችሉ ዝቅተኛ ዋጋ ዳሳሾችን ፈጥረዋል። እነዚህ የታተሙ ኤሌክትሮኬሚካል ዳሳሾች ገበሬዎች የበለጠ በመረጃ የተደገፈ የንጥረ ነገር አስተዳደር ውሳኔዎችን እንዲያደርጉ እና ኢኮኖሚያዊ ጥቅሞችን እንዲገነዘቡ ይረዷቸዋል።
በሃርቫርድ ዩኒቨርሲቲ ረዳት ፕሮፌሰር የሆኑት ጆሴፍ አንድሪውስ "የእኛ ዳሳሾች ገበሬዎች ስለ አፈር የአመጋገብ ሁኔታ እና ለተክላቸው የሚገኘው ናይትሬት መጠን የተሻለ ግንዛቤ እንዲኖራቸው በማድረግ ምን ያህል ማዳበሪያ እንደሚያስፈልጋቸው በትክክል እንዲወስኑ ይረዷቸዋል" ብለዋል. ጥናቱ የተመራው በዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ የሜካኒካል ምህንድስና ትምህርት ቤት ነው. "የሚገዙትን ማዳበሪያ መጠን መቀነስ ከቻሉ ወጪ ቆጣቢው ለትላልቅ እርሻዎች ጠቃሚ ሊሆን ይችላል."
ናይትሬትስ ለሰብል እድገት አስፈላጊ ንጥረ ነገር ነው, ነገር ግን ከመጠን በላይ የሆነ ናይትሬትስ ከአፈር ውስጥ ዘልቆ ወደ የከርሰ ምድር ውሃ ውስጥ ሊገባ ይችላል. ይህ ዓይነቱ ብክለት የተበከለ የጉድጓድ ውሃ ለሚጠጡ ሰዎች ጎጂ እና ለአካባቢ ጎጂ ነው. የተመራማሪዎቹ አዲሱ ሴንሰር የናይትሬትን ልቅነትን ለመቆጣጠር እና ጎጂ ውጤቶቹን ለመቅረፍ ጥሩ ልምዶችን ለማዳበር እንደ የግብርና ምርምር መሳሪያ ሊያገለግል ይችላል።
የአፈር ናይትሬትን ለመቆጣጠር አሁን ያሉት ዘዴዎች ብዙ ጉልበት የሚጠይቁ፣ ውድ ናቸው እና የእውነተኛ ጊዜ መረጃዎችን አያቀርቡም። ለዚህም ነው የታተመው የኤሌክትሮኒክስ ኤክስፐርት አንድሪውስ እና ቡድኑ የተሻለ እና ብዙ ወጪ የማይጠይቅ መፍትሄ ለመፍጠር የተነሱት።
በዚህ ፕሮጀክት ውስጥ ተመራማሪዎቹ ባለ ቀጭን ፊልም ኤሌክትሮኬሚካል ዳሳሽ የሆነ ፖታቲዮሜትሪክ ሴንሰር ለመፍጠር ኢንክጄት የማተም ሂደት ተጠቅመዋል። በፈሳሽ መፍትሄዎች ውስጥ ናይትሬትን በትክክል ለመለካት Potentiometric sensors ብዙውን ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ. ነገር ግን እነዚህ ዳሳሾች በአጠቃላይ በአፈር አካባቢዎች ለመጠቀም ተስማሚ አይደሉም ምክንያቱም ትላልቅ የአፈር ቅንጣቶች ዳሳሾችን መቧጨር እና ትክክለኛ መለኪያዎችን ሊከላከሉ ይችላሉ.
"ለመቅረፍ የምንሞክርበት ዋናው ፈተና እነዚህ ኤሌክትሮኬሚካል ዳሳሾች በአስቸጋሪ የአፈር ሁኔታዎች ውስጥ በትክክል እንዲሰሩ እና የናይትሬት ionዎችን በትክክል ለመለየት የሚያስችል መንገድ መፈለግ ነው" ሲል አንድሪውዝ ተናግሯል.
የቡድኑ መፍትሄ በሴንሰሩ ላይ የ polyvinylidene ፍሎራይድ ሽፋን ማስቀመጥ ነበር። እንደ አንድሪውስ ከሆነ ይህ ቁሳቁስ ሁለት ቁልፍ ባህሪያት አሉት. በመጀመሪያ ደረጃ በጣም ትንሽ የሆኑ ቀዳዳዎች ያሉት ሲሆን መጠናቸው 400 ናኖሜትር ሲሆን ይህም የአፈርን ቅንጣቶች በሚገድብበት ጊዜ ናይትሬት ions እንዲያልፍ ያስችለዋል. በሁለተኛ ደረጃ, ሃይድሮፊሊክ ነው, ማለትም, ውሃን ይስባል እና እንደ ስፖንጅ ያጠጣዋል.
"ስለዚህ ማንኛውም በናይትሬት የበለጸገ ውሃ ወደ ሴንሰሮቻችን ውስጥ ዘልቆ ይገባል፣ ይህም በጣም አስፈላጊ ነው ምክንያቱም አፈር እንደ ስፖንጅ ስለሆነ እና ተመሳሳይ የውሃ መምጠጥ ካልቻሉ እርጥበት ወደ ሴንሰሩ ውስጥ ከመግባት አንፃር ውጊያውን ያጣሉ ። የአፈር አቅም," አንድሪስ ተናግሯል. "እነዚህ የ polyvinylidene fluoride ንብርብር ባህሪያት በናይትሬት የበለጸገ ውሃን ለማውጣት, ወደ ሴንሰሩ ወለል ላይ ለማድረስ እና ናይትሬትን በትክክል ለመለየት ያስችሉናል."
ተመራማሪዎቹ እድገታቸውን በማርች 2024 የላቀ ማቴሪያል ቴክኖሎጂ በተባለው ጆርናል ላይ ባወጡት ጽሁፍ ዘርዝረዋል።
ቡድኑ ዳሳሹን ከዊስኮንሲን ጋር በተያያዙ ሁለት የተለያዩ የአፈር ዓይነቶች ላይ ሞክሯል-አሸዋማ አፈር፣ በሰሜን ማዕከላዊ የግዛቱ ክፍሎች እና በደቡብ ምዕራብ ዊስኮንሲን ውስጥ የተለመደው ሲሊቲ ሎም - እና ሴንሰሮቹ ትክክለኛ ውጤቶችን እንዳመጡ አረጋግጠዋል።
ተመራማሪዎቹ አሁን የናይትሬት ሴንሰራቸውን “sensor sticker” ብለው ወደሚጠሩት ሁለገብ ሴንሰር ሲስተም በማዋሃድ ላይ ይገኛሉ፣ በዚህ ውስጥ ሶስት የተለያዩ አይነት ሴንሰሮች በተለዋዋጭ የፕላስቲክ ወለል ላይ ተለጣፊ ድጋፍን በመጠቀም ተጭነዋል። ተለጣፊዎቹ የእርጥበት መጠን እና የሙቀት ዳሳሾችም ይይዛሉ።
ተመራማሪዎች ብዙ የስሜት ህዋሳት ተለጣፊዎችን ከአንድ ፖስት ጋር በማያያዝ በተለያየ ከፍታ ላይ ያስቀምጧቸዋል ከዚያም ምሰሶውን በአፈር ውስጥ ይቀብራሉ። ይህ አቀማመጥ በተለያየ የአፈር ጥልቀት ላይ መለኪያዎችን እንዲወስዱ አስችሏቸዋል.
"ናይትሬትን, እርጥበትን እና ሙቀትን በተለያየ ጥልቀት በመለካት አሁን የናይትሬትን ፈሳሽ ሂደትን በመለካት እና ናይትሬት በአፈር ውስጥ እንዴት እንደሚንቀሳቀስ መረዳት እንችላለን, ይህም ከዚህ በፊት የማይቻል ነበር" ሲል አንድሪውዝ ተናግሯል.
እ.ኤ.አ. በ 2024 የበጋ ወቅት ተመራማሪዎቹ ሴንሰሩን የበለጠ ለመሞከር በሃንኮክ ግብርና ምርምር ጣቢያ እና በዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ አርሊንግተን ግብርና ምርምር ጣቢያ ውስጥ 30 ሴንሰር ሮዶችን በአፈር ውስጥ ለማስቀመጥ አቅደዋል ።