เซ็นเซอร์วิเคราะห์ความร้อนช่วยให้เกษตรกรจัดการการใส่ปุ๋ยได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่จะช่วยให้เกษตรกรใช้ปุ๋ยได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
เทคโนโลยีนี้ ซึ่งได้รับการอธิบายไว้ในนิตยสาร Natural Foods สามารถช่วยเกษตรกรในการกำหนดเวลาที่เหมาะสมที่สุดในการใส่ปุ๋ยให้กับพืชผล และปริมาณปุ๋ยที่ต้องการ โดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพอากาศและสภาพดิน ซึ่งจะช่วยลดการใส่ปุ๋ยมากเกินไปซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม การใส่ปุ๋ยมากเกินไปจะปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก และก่อให้เกิดมลพิษในดินและแหล่งน้ำ
ปัจจุบัน การใส่ปุ๋ยมากเกินไปทำให้พื้นที่เพาะปลูกที่เคยใช้ได้ถึง 12% ของโลกกลายเป็นพื้นที่ที่ไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้อีกต่อไป และการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนก็เพิ่มขึ้นถึง 600% ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา
อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากสำหรับเกษตรกรที่จะควบคุมการใช้ปุ๋ยอย่างแม่นยำ: หากใช้มากเกินไปก็เสี่ยงต่อการทำลายสิ่งแวดล้อม และหากใช้น้อยเกินไปก็เสี่ยงต่อผลผลิตที่ลดลง
นักวิจัยด้านเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ใหม่กล่าวว่า เทคโนโลยีนี้อาจเป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและผู้ผลิต
เซนเซอร์ที่เรียกว่าเซนเซอร์วัดก๊าซไฟฟ้าชนิดกระดาษที่ปรับปรุงทางเคมี (chemPEGS) จะวัดปริมาณแอมโมเนียมในดิน ซึ่งเป็นสารประกอบที่แบคทีเรียในดินจะเปลี่ยนเป็นไนไตรต์และไนเตรต เซนเซอร์นี้ใช้ปัญญาประดิษฐ์ประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการเรียนรู้ของเครื่อง (machine learning) ร่วมกับข้อมูลสภาพอากาศ ระยะเวลาตั้งแต่การใส่ปุ๋ย การวัดค่า pH และค่าการนำไฟฟ้าของดิน จากนั้นจะใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการทำนายปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดในดินในปัจจุบันและในอีก 12 วันข้างหน้า เพื่อคาดการณ์เวลาที่เหมาะสมที่สุดในการใส่ปุ๋ย
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าวิธีการแก้ปัญหาต้นทุนต่ำแบบใหม่นี้สามารถช่วยให้เกษตรกรได้รับประโยชน์สูงสุดจากการใช้ปุ๋ยในปริมาณน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพืชที่ต้องการปุ๋ยมาก เช่น ข้าวสาลี เทคโนโลยีนี้สามารถลดต้นทุนของเกษตรกรและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากปุ๋ยไนโตรเจน ซึ่งเป็นปุ๋ยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดได้พร้อมกัน
ดร. แม็กซ์ กรีเออร์ หัวหน้าทีมวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมชีวภาพ อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน กล่าวว่า “ปัญหาการใส่ปุ๋ยมากเกินไปนั้น มีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งในด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ ผลผลิตและรายได้ที่เกี่ยวข้องลดลงทุกปี และในปีนี้ ผู้ผลิตยังไม่มีเครื่องมือที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหานี้”
“เทคโนโลยีของเราสามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ โดยช่วยให้เกษตรกรเข้าใจระดับแอมโมเนียและไนเตรตในดินในปัจจุบัน และคาดการณ์ระดับในอนาคตโดยอิงจากสภาพอากาศ ซึ่งจะช่วยให้พวกเขาสามารถปรับการใส่ปุ๋ยให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของดินและพืชผลได้”
ปุ๋ยไนโตรเจนส่วนเกินจะปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีฤทธิ์รุนแรงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 300 เท่า และเป็นสาเหตุหนึ่งของวิกฤตสภาพภูมิอากาศ นอกจากนี้ ปุ๋ยส่วนเกินยังสามารถถูกชะล้างโดยน้ำฝนลงสู่แหล่งน้ำ ทำให้สิ่งมีชีวิตในน้ำขาดออกซิเจน ก่อให้เกิดการเจริญเติบโตของสาหร่าย และลดความหลากหลายทางชีวภาพ
อย่างไรก็ตาม การปรับระดับปุ๋ยให้เหมาะสมกับความต้องการของดินและพืชอย่างแม่นยำยังคงเป็นความท้าทาย การทดสอบยังไม่แพร่หลาย และวิธีการวัดไนโตรเจนในดินในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการส่งตัวอย่างดินไปยังห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง และผลลัพธ์ที่ได้ก็มีประโยชน์จำกัดเมื่อถึงมือเกษตรกร
ดร. ฟิรัต กูเดอร์ ผู้เขียนหลักและหัวหน้าทีมวิจัยในภาควิชาวิศวกรรมชีวภาพของอิมพีเรียล กล่าวว่า “อาหารส่วนใหญ่ของเรามาจากดิน ซึ่งเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถสร้างใหม่ได้ และหากเราไม่ปกป้องมัน เราก็จะสูญเสียมันไป นอกจากนี้ มลพิษจากไนโตรเจนจากภาคเกษตรกรรมยังก่อให้เกิดปัญหาใหญ่สำหรับโลก ซึ่งเราหวังว่าจะช่วยแก้ไขได้ด้วยเกษตรแม่นยำ ซึ่งเราหวังว่าจะช่วยลดการใช้ปุ๋ยมากเกินไป ในขณะเดียวกันก็เพิ่มผลผลิตทางการเกษตรและผลกำไรของเกษตรกร”