氮元素是農(nóng)作物生長必須的肥料，但是，過量的施用氮肥會造成嚴重的環(huán)境污染。如果土壤中施用了過量的氮肥，就會向大氣中釋放N?O。N?O是一種溫室氣體，其溫室強度比CO?還強300倍。過量的氮肥還會隨雨水流入河流中，造成水體富化，導致藻類過量繁殖，降低水體含氧量，降低生物多樣性。
不過，英國帝國理工學院（Imperial College of Science, Technology and Medicine）的一個研究團隊研發(fā)出了一項智能傳感技術(shù)，能夠有效的檢測土壤中的肥料情況，并計算出最佳的施肥時間和施肥量。這樣就可以減少過量施肥對土壤和環(huán)境造成的影響。
就目前而言，根據(jù)土壤中的含量和農(nóng)作物的需求來精確控制施肥量并不是一件簡單的事情。以測量土壤中氮元素的含量為例，目前的方法是將土壤送到實驗室。但是這種方法費用太高，而且不具有時效性，因此，并不能作為一種科學方法進行推廣。
通過該智能傳感技術(shù)，對天氣和土壤因素進行采集，就可以計算出最佳的施肥量和施肥時間，在保證農(nóng)作物正常生長的同時，將對環(huán)境的污染減小到最低。
該智能傳感技術(shù)采用了一款新型傳感器：chemPEGS，也就是紙基電化學氣體傳感器。chemPEGS可以檢測出土壤中銨離子的含量，銨是由氨分子衍生出的陽離子，銨可以倍土壤中的微生物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽。通過機器學習人工智能，該傳感器可以把土壤的導電性、PH值和天氣數(shù)據(jù)與施肥時間聯(lián)系起來，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來計算土壤中的氮含量，以及未來12天內(nèi)氮含量的變化，最終生成一個不同天氣、不同的土壤PH值情況下的土壤肥量變化趨勢，從而推導出最佳的施肥時間和施肥量。
該智能傳感技術(shù)可以為農(nóng)場主提供新型低成本解決方案，幫助他們以最合適的施肥量，獲取最大的產(chǎn)量，特別是像小麥這種對肥料需求較高的作物，提高了環(huán)境經(jīng)濟性和種植經(jīng)濟性。
表面上，chemPEGS只檢測銨的含量，但利用機器學習技術(shù)，它能根據(jù)不同的天氣情況和土壤PH值對土壤的中養(yǎng)分進行推測。雖然chemPEGS和相關(guān)的機器學習技術(shù)還處于驗證階段，但隨著制造和測試的標準化程度提高，可以預計在未來三五年，該智能傳感器就可以商業(yè)化。
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