Cảm biến đất thông minh với chi phí thấp có thể giúp giảm sử dụng phân bón

Công nghệ cảm biến thông minh để giúp nông dân sử dụng phân bón hiệu quả hơn và giảm tác hại đến môi trường đã được tạo ra bởi các nhà kỹ thuật sinh học tại Đại học Imperial College London.

Công nghệ này, được mô tả trong Nature Food, có thể giúp người nông dân tìm ra thời điểm tốt nhất để sử dụng phân bón cho cây trồng của họ và lượng phân bón cần thiết, cũng như xem xét được các yếu tố như thời tiết và điều kiện đất đai.

Cảm biến đo mức amoni trong đất

Cảm biến, được đặt tên là cảm biến khí điện dựa trên giấy có chức năng hóa học (chemPEGS), đo mức độ amoni trong đất – hợp chất được vi khuẩn đất chuyển thành nitrit và nitrat. Sử dụng một loại AI được gọi là máy nhận biết, nó kết hợp dữ liệu này với dữ liệu thời tiết, thời gian kể từ khi bón phân, độ pH và các phép đo độ dẫn điện của đất. Nó sử dụng những dữ liệu này để dự đoán tổng lượng nitơ mà đất có hiện tại và bao nhiêu sẽ có trong vòng 12 ngày tới, để dự đoán thời gian bón phân tối ưu.

Năng suất cây trồng tối đa với lượng phân bón tối thiểu

Nghiên cứu xác định làm thế nào với giải pháp mới này có thể giúp người bông dân đạt năng suất tối đa với lượng bón phân tối thiểu, đặc biệt là đối với các loại cây trồng khát phân bón như lúa mì. Công nghệ này đồng thời có thể giảm chi phí của người nông dân và tác hại đến môi trường do phân bón gốc nitơ – loại phân bón được sử dụng rộng rãi nhất.

Các nhà nghiên cứu hy vọng chemPEGS và công nghệ AI liên quan, hiện đang ở giai đoạn mẫu, sẽ có sẵn để thương mại hóa sau 3 – 5 năm với nhiều thử nghiệm và tiêu chuẩn hóa sản xuất.

Phú dưỡng (hay phì dưỡng)

Theo Imperial College London, cho đến nay, 12% diện tích đất canh tác một lần trên toàn thế giới không thể sử dụng được và việc sử dụng phân bón làm từ nitơ đã tăng 600% trong 50 năm qua. Tuy nhiên, người nông dân rất khó để điều chỉnh chính xác việc sử dụng phân bón của riêng họ: nếu quá nhiều thì có nguy cơ hủy hoại môi trường và lãng phí tiền bạc; nếu quá ít và thì có nguy cơ năng suất cây trồng sụt giảm.

Trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Max Grell, người đồng phát triển công nghệ tại Khoa Kỹ thuật Sinh học của Đại học Imperial, London, cho biết: “Rất khó để nói quá vấn đề về việc sử dụng quá mức cả về môi trường và kinh tế. Nhưng năng suất, thu nhập giảm dần qua từng năm và người nông dân hiện không có công cụ cần thiết để chống lại điều này.

“Công nghệ của chúng tôi có thể giúp giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép người nông dân biết được lượng amoniac và nitrat hiện có trong đất và dự đoán lượng amoniac và nitrat sẽ có trong tương lai dựa trên điều kiện thời tiết. Điều này có thể cho phép họ điều chỉnh việc bón phân phù hợp với nhu cầu cụ thể của đất và cây trồng”.

Nội dung từ: “Low-cost AI soil sensors could help reduce fertiliser use”. (Nguồn: Hugo Claver, Future Farming. 23/12/2021).

Minh Thiện

Phú dưỡng hay phì dưỡng là một phản ứng của hệ sinh thái khi quá nhiều chất dinh dưỡng như nitrat và phosphat từ các loại phân bón hoặc nước cống rãnh bị thải vào môi trường nước. Thông thường, khi hàm lượng nitơ (N) lớn hơn 500 µg/l và phosphor (P) lớn hơn 20 µg/l trong nước được xem là phú dưỡng. Một ví dụ là gia tăng đột biến các thực vật phù du trong nước khi gia tăng lượng chất dinh dưỡng trong nước.

Hiện tượng này làm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường như thiếu dưỡng khí, làm cạn kiệt oxy hòa tan trong nước, làm giảm số lượng các thể cá và các quần thể động vật khác.