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土壤传感器,助力实现精准农业

时间:2020-01-13 浏览:

目前,如何给农作物施肥更多地是基于计算、预估和建议,而非根据土壤和植物的实际需求进行分析。结果往往是过度施肥,造成很大的浪费和污染。农民遭受减产并付出不必要的支出,地下水受到污染,地表水体富营养化,土壤中排放出温室气体,有限的天然肥料资源逐渐枯竭。

因此,农民需要更有效地使用肥料,这样做既能保持植物生产力,又能减少对环境的负面影响,还能受益于肥料成本的降低。在更大范围内合理优化的唯一障碍是缺乏快速、低成本的土壤分析。

为应对这一挑战,欧盟资助的MobiLab项目开发了一款芯片实验室传感器,用于测定土壤中最重要的植物养分(氨、硝酸盐、磷酸盐和钾)的浓度。该项目基于屡获殊荣,由欧盟发起的OPTIFERT研发团队的成果。

越简单越好

项目研究人员开发了一款基于毛细管电泳的新型土壤分析仪,可提供快速、准确的营养素水平指示,从而支持精准耕作。项目协调员Günther Kriechhammer说道,“传统实验室需要花费更多的时间和更高的成本,而iMETOS MobiLab分析仪将土壤养分分析集成到一个微流控芯片中,从而降低了成本。”

由于结构在微米范围内,因此需要用到包括微流控技术在内的精微工艺,这是一门在数十至数百微米的通道网络中操纵和控制流体的科学。Kriechhammer指出:“降低设备的复杂性是研发过程中最重要的一步,对技术的要求也最为严苛。更少的复杂性意味着更低的生产成本,更少的错误源,更容易操作整个仪器,能够轻松服务于客户并为客户进行故障排除。”

iMETOS MobiLab技术可在田间进行现场测量,用户可以在没有实验室经验的情况下完成操作。测量到的数据与GPS坐标关联(使用移动应用程序),通过电信发送到云端,在云端安全存储并可供用户访问。这些信息很容易转换成机器可读的格式,从而允许使用撒肥机和喷雾机等精密农业机械自动进行针对特定地点的可变施药率。

显著节省成本

这款土壤营养传感器将帮助欧洲的农民在短短几分钟内确定其农田的肥料需求,而无需任何特殊的专业知识。此外,它还可以帮助他们节省多达35%的施用肥料,在欧盟层级,每年可节省的总费用高达60亿欧元。

iMETOS MobiLab可以为现代农业的整个产业链提供经济效益,它的定价旨在吸引中小型农场。它还将有助于欧盟进一步扩大其在全球精准农用产品市场上的领先地位。

Kriechhammer总结道,“到目前为止,我们开发出来的产品仅用于欧洲地区,主要用户是大型农场和合作社的顾问、技术人员。该设备不仅适用于土壤分析,也适用于植物汁液和废水的分析,上述两大应用领域将使其成为更具前景的分析仪。” 


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