የማዲሰን የዊስኮንሲን ዩኒቨርሲቲ-ማዲሰን መሐንዲሶች ዝቅተኛ ዋጋ ያለው የአፈር ዳሳሾችን አዘጋጅተዋል

ሹዋኦ ካይ የተባለች የአፈር ሳይንስ የዶክትሬት ተማሪ፣ በዊስኮንሲን-ማዲሰን ሃንኮክ ዩኒቨርሲቲ የግብርና ምርምር ጣቢያ ውስጥ በተለያዩ ጥልቀት ወደ አፈር ውስጥ ለመለካት የሚያስችል ባለብዙ ተግባር ዳሳሽ ተለጣፊ ያለው የዳሳሽ ዘንግ ያስቀምጣል።
ማዲሰን — የዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ መሐንዲሶች በዊስኮንሲን የጋራ የአፈር ዓይነቶች ውስጥ የናይትሬትን ቀጣይነት ያለው እና በእውነተኛ ጊዜ ክትትል ማድረግ የሚችሉ ዝቅተኛ ዋጋ ያላቸው ዳሳሾችን አዘጋጅተዋል። እነዚህ የታተሙ ኤሌክትሮኬሚካል ዳሳሾች ገበሬዎች የበለጠ መረጃ ያለው የንጥረ ነገር አስተዳደር ውሳኔዎችን እንዲያደርጉ እና ኢኮኖሚያዊ ጥቅሞችን እንዲያገኙ ሊረዷቸው ይችላሉ።
“የእኛ ዳሳሾች ገበሬዎች የአፈርቸውን የአመጋገብ ሁኔታ እና ለእፅዋቶቻቸው ስለሚገኘው የናይትሬት መጠን የተሻለ ግንዛቤ እንዲኖራቸው በማድረግ ምን ያህል ማዳበሪያ እንደሚያስፈልጋቸው በትክክል እንዲወስኑ ያግዛቸዋል” ሲሉ የሃርቫርድ ዩኒቨርሲቲ ረዳት ፕሮፌሰር ጆሴፍ አንድሪውስ ተናግረዋል። ጥናቱ የተመራው በዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ የሜካኒካል ምህንድስና ትምህርት ቤት ነው። “የሚገዙትን የማዳበሪያ መጠን መቀነስ ከቻሉ የወጪ ቁጠባው ለትላልቅ እርሻዎች ከፍተኛ ሊሆን ይችላል።”
ናይትሬትስ ለሰብል እድገት አስፈላጊ ንጥረ ነገር ነው፣ ነገር ግን ከመጠን በላይ ናይትሬት ከአፈር ውስጥ ሊፈስ እና ወደ ውሃ ውስጥ ሊገባ ይችላል። ይህ ዓይነቱ ብክለት ለተበከለ የጉድጓድ ውሃ ለሚጠጡ ሰዎች ጎጂ ሲሆን ለአካባቢም ጎጂ ነው። የተመራማሪዎቹ አዲሱ ዳሳሽ የናይትሬት መፍሰስን ለመከታተል እና ጎጂ ውጤቶቹን ለመቀነስ ምርጥ ልምዶችን ለማዘጋጀት እንደ የግብርና ምርምር መሳሪያ ሊያገለግል ይችላል።
የአፈር ናይትሬትን ለመቆጣጠር አሁን ያሉት ዘዴዎች የሰው ኃይል የሚጠይቁ፣ ውድ እና በእውነተኛ ጊዜ መረጃ አያቀርቡም። ለዚህም ነው የታተሙ የኤሌክትሮኒክስ ባለሙያዎች አንድሪውስ እና ቡድኑ የተሻለ እና ብዙም ወጪ የማይጠይቅ መፍትሄ ለመፍጠር የተነሱት።
በዚህ ፕሮጀክት ውስጥ ተመራማሪዎቹ ባለቀለም ህትመት ሂደትን ተጠቅመው ፖታቲዮሜትሪክ ሴንሰርን (potentiometric sensor)፣ እንደ ቀጭን ፊልም ኤሌክትሮኬሚካል ዳሳሽ አይነት ለመፍጠር ተጠቅመዋል። ፖታቲዮሜትሪክ ዳሳሾች ብዙውን ጊዜ በፈሳሽ መፍትሄዎች ውስጥ ናይትሬትን በትክክል ለመለካት ያገለግላሉ። ሆኖም፣ እነዚህ ዳሳሾች በአጠቃላይ በአፈር አካባቢዎች ለመጠቀም ተስማሚ አይደሉም ምክንያቱም ትላልቅ የአፈር ቅንጣቶች ዳሳሾቹን ሊቧጩ እና ትክክለኛ መለኪያዎችን ሊከላከሉ ይችላሉ።
አንድሪውስ “ለመፍታት የሞከርነው ዋናው ፈተና እነዚህ ኤሌክትሮኬሚካል ዳሳሾች በአስቸጋሪ የአፈር ሁኔታዎች ውስጥ በትክክል እንዲሰሩ እና የናይትሬት አየኖችን በትክክል እንዲለዩ የሚያስችል መንገድ መፈለግ ነበር” ብለዋል።
የቡድኑ መፍትሔ በሴንሰሩ ላይ የፖሊቪኒሊዲን ፍሎራይድ ንብርብር ማስቀመጥ ነበር። እንደ አንድሪውስ ገለጻ፣ ይህ ቁሳቁስ ሁለት ቁልፍ ባህሪያት አሉት። በመጀመሪያ፣ በጣም ትንሽ ቀዳዳዎች ያሉት ሲሆን መጠናቸው 400 ናኖሜትር ሲሆን ይህም የናይትሬት አየኖች የአፈር ቅንጣቶችን እየዘጉ እንዲያልፉ ያስችላቸዋል። በሁለተኛ ደረጃ፣ ሃይድሮፊሊክ ነው፣ ማለትም ውሃ ይስባል እና እንደ ስፖንጅ ይዋጠዋል።
“ስለዚህ ማንኛውም የናይትሬትድ የበለፀገ ውሃ በቀዳሚነት ወደ ሴንሰሮቻችን ውስጥ ዘልቆ ይገባል፣ ይህም በጣም አስፈላጊ ነው ምክንያቱም አፈርም እንደ ስፖንጅ ስለሆነ እና ተመሳሳይ የውሃ መምጠጥ ማግኘት ካልቻሉ ወደ ሴንሰሩ የሚገባውን እርጥበት በተመለከተ በሚደረገው ውጊያ ይሸነፋሉ። የአፈር አቅም” አንድሪውስ ተናግረዋል። “እነዚህ የፖሊቪኒሊዲን ፍሎራይድ ንብርብር ባህሪያት ናይትሬት የበለፀገ ውሃ እንድናወጣ፣ ወደ ሴንሰሩ ወለል እንድናደርስ እና ናይትሬትን በትክክል እንድናገኝ ያስችሉናል።”
ተመራማሪዎቹ እድገታቸውን በመጋቢት 2024 በታተመው አድቫንስድ ማቴሪያልስ ቴክኖሎጂ መጽሔት ላይ በዝርዝር አስፍረዋል።
ቡድኑ ሴንሰሩን ከዊስኮንሲን ጋር በተያያዙ ሁለት የተለያዩ የአፈር ዓይነቶች ላይ ሞክሯል - በክፍለ ሀገሩ ሰሜናዊ ማዕከላዊ ክፍሎች የተለመደ አሸዋማ አፈር እና በደቡብ ምዕራብ ዊስኮንሲን የተለመደ ጨዋማ አፈር - እና ሴንሰሩ ትክክለኛ ውጤቶችን እንዳስገኙ አረጋግጧል።
ተመራማሪዎቹ አሁን የናይትሬት ሴንሰሩን “የዳሳሽ ተለጣፊ” ብለው ከሚጠሩት ባለብዙ ተግባር ዳሳሽ ስርዓት ጋር እያዋሃዱ ሲሆን፣ በዚህ ውስጥ ሶስት የተለያዩ ዳሳሾች በተለዋዋጭ የፕላስቲክ ወለል ላይ በማጣበቂያ ጀርባ ተጭነዋል። ተለጣፊዎቹ የእርጥበት እና የሙቀት መጠን ዳሳሾችንም ይይዛሉ።
ተመራማሪዎች በርካታ የስሜት ህዋሳት ተለጣፊዎችን ከአንድ ምሰሶ ጋር ያያይዛሉ፣ በተለያዩ ከፍታዎች ያስቀምጧቸዋል፣ ከዚያም ምሰሶውን በአፈር ውስጥ ይቀብራሉ። ይህ ዝግጅት በተለያዩ የአፈር ጥልቀት መለኪያዎችን እንዲወስዱ አስችሏቸዋል።
“ናይትሬትን፣ እርጥበትን እና የሙቀት መጠንን በተለያዩ ጥልቀት በመለካት፣ አሁን የናይትሬትን የማለስለስ ሂደት መለካት እና ናይትሬት በአፈር ውስጥ እንዴት እንደሚንቀሳቀስ መረዳት እንችላለን፣ ይህም ከዚህ በፊት የማይቻል ነበር” ብለዋል አንድሪውስ።
በ2024 የበጋ ወቅት፣ ተመራማሪዎቹ ዳይሰሩን የበለጠ ለመፈተሽ በሃንኮክ የግብርና ምርምር ጣቢያ እና በዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ በሚገኘው የአርሊንግተን የግብርና ምርምር ጣቢያ 30 የዳሳሽ ዘንጎችን በአፈር ውስጥ ለማስቀመጥ አቅደዋል።