Недорогие ИИ-датчики почвы могут помочь фермерам сократить использование удобрений

Новая технология, описанная в журнале Nature Food, позволяет аграриям определять оптимальное время и количество вносимых удобрений с учётом погоды и состояния почвы. Это снизит дорогостоящие и экологически вредные последствия чрезмерного удобрения, которое приводит к выбросам парникового газа — закиси азота — и загрязнению почв и водных путей.

Из-за чрезмерного удобрения 12% некогда пахотных земель в мире стали непригодными для использования, а применение азотных удобрений выросло на 600% за последние 50 лет. Однако фермерам сложно точно дозировать удобрения: переизбыток ведёт к экологическому ущербу и финансовым потерям, а недостаток — к снижению урожайности. Новая сенсорная технология может принести пользу как окружающей среде, так и аграриям.

Датчик, названный chemPEGS (paper-based electrical gas sensor), измеряет уровень аммония в почве — соединения, которое почвенные бактерии преобразуют в нитриты и нитраты. С помощью машинного обучения он объединяет эти данные с информацией о погоде, времени с момента внесения удобрений, pH и электропроводности почвы. На основе этих данных система прогнозирует текущее и будущее (до 12 дней вперёд) общее содержание азота в почве, чтобы определить оптимальное время для удобрения.

Исследование показывает, как это недорогое решение может помочь фермерам получать максимальный урожай при минимальном удобрении, особенно для требовательных к питанию культур, таких как пшеница. Технология способна одновременно сократить расходы аграриев и экологический ущерб от азотных удобрений — наиболее широко используемого типа.

Ведущий исследователь доктор Макс Грелл, соавтор разработки из Департамента биоинженерии Имперского колледжа Лондона, отметил: «Трудно переоценить проблему чрезмерного удобрения как с экологической, так и с экономической точки зрения. Урожайность и доходы падают из года в год, и у фермеров сейчас нет необходимых инструментов для борьбы с этим. Наша технология может помочь решить эту проблему, дав аграриям возможность знать, сколько аммиака и нитратов содержится в почве сейчас, и прогнозировать их уровень в будущем на основе погодных условий».