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光传感器帮助种植者确保农作物健康生长

日期: 2019-01-23
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据麦姆斯咨询报道,传感器已被证实可用于计算农作物所需氮肥用量,合理优化农作物的健康生长。

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众所周知,农作物如果没有足够的氮素营养,就会影响其正常生长,产量也会显著下降,但盲目增加农作物的氮肥用量导致氮肥“过剩”会对环境造成污染。这是由于氮肥中未被农作物吸收,多余氮最终会流入河流和湖泊中,从而污染水生生态系统。而水域中的微生物还会将过量的氮转化为一氧化二氮,这是一种会导致气候变化的温室气体。

“氮肥管理对于全球粮食安全至关重要,”美国明尼苏达大学(UniversityofMinnesotaTwinCities)的农学家YuxinMiao博士说,“同样,这对于减少环境污染和全球气候变化也极具重要意义。”

Miao博士和他的团队一直致力于研究如何有效地管理氮肥在农业中的合理运用。在通过对几种不同的氮肥管理方法进行试验比较后,研究人员发现,基于主动农作物冠层的光传感器是最有效的氮肥管理方法。

基于光传感器系统的氮肥管理方法是通过使用光传感器主动监测农作物的生长情况与健康程度。光传感器测量由农作物叶面发出的不同波长的光,从而获取反应农作物生长进度的测量值,再将这些测量值通过传感器中的软件计算出农作物所需的氮肥用量,这样一来,种植者们就可以向农作物合理施肥。

Miao博士说,他们的研究目标是“将氮肥的施用量与农作物的氮肥需求量相匹配”。这样就可以让农作物在最佳时机获取适量的氮素营养,从而提高产量。

与其他氮肥管理的方法相比,这种方法有特别明显的优势。“它降低了整体氮肥的施用量,”Miao博士说,“还减少了氮的流失,从而相应地减少了一氧化二氮的产生与排放。”

除上述优势外,基于光传感器系统的氮肥管理方法还具有其他优点。“使用光传感器不仅能快速获取测量结果,并且它不会让农作物产生任何损伤,”Miao博士继续补充道,“除了购买传感器的支出,也没有其它额外的成本。”

此外,最新型号的光传感器不会受到环境光的影响。这就意味着无论是什么样的天气条件,种植者都可以获得准确的测量结果——无需清除云层,这也可能为种植者带来新的经济效益。

“这项技术可以减少氮肥的施用量,”Miao博士总结道,“种植者们可以降低生产成本,提高经济效益。”

为了测试不同氮肥管理方法的有效性,Miao博士及其团队在2008年至2012年期间选择在中国河北省进行了实地试验,他们在冬小麦和夏玉米的轮作种植期间,测试了不同的氮肥管理方法。

Miao博士在用其他方法对农作物进行试验时也分别减少了氮肥的施用量,但这些方法都各自存在缺陷。例如,在用其中一种测试系统测试土壤的氮含量,“用这个方法还需投入相应的劳动力、时间,带来成本限制等问题。”

Miao博士也正努力改进一些氮肥管理方法,让它们更适合高产量的种植体系。而其中一些新系统可能比目前多数种植者使用的手持设备更高效。他希望这些传感器系统能在全球范围内推广使用。“也希望这种氮肥管理方法能适用于多数国家的主要农作物。”

然而,Miao博士认为仅依靠种植者无法做到对氮肥的有效管理。想实现这一理念,需要种植者、研究人员和专业技术服务人员的共同参与和努力。

“这样一来,就可以让这种管理系统得到更广泛的采用,特别是在发展中国家。”他评论道。



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