Slimme sensortechnologie helpt boeren om meststoffen efficiënter te gebruiken en de schade aan het milieu te beperken.
De technologie, beschreven in het tijdschrift Natural Foods, kan producenten helpen bepalen wat het beste moment is om meststoffen op gewassen aan te brengen en hoeveel meststoffen nodig zijn, rekening houdend met factoren zoals weersomstandigheden en bodemgesteldheid. Dit zal kostbare en milieuschadelijke overbemesting van de bodem, waarbij het broeikasgas lachgas vrijkomt en de bodem en waterwegen verontreinigd raken, verminderen.
Tegenwoordig is door overbemesting 12% van het ooit bruikbare landbouwareaal ter wereld onbruikbaar geworden, en het gebruik van stikstofmeststoffen is de afgelopen 50 jaar met 600% toegenomen.
Voor landbouwproducenten is het echter lastig om hun kunstmestgebruik nauwkeurig te reguleren: als ze te veel kunstmest gebruiken, riskeren ze schade aan het milieu en als ze te weinig uitgeven, riskeren ze lagere opbrengsten;
Volgens onderzoekers van de nieuwe sensortechnologie kan dit voordelen opleveren voor het milieu en voor producenten.
De sensor, een zogenaamde op papier gebaseerde chemisch gefunctionaliseerde elektrische gassensor (chemPEGS), meet de hoeveelheid ammonium in de bodem, een verbinding die door bodembacteriën wordt omgezet in nitriet en nitraat. De sensor maakt gebruik van een vorm van kunstmatige intelligentie, machine learning genaamd, en combineert deze met gegevens over het weer, de tijd sinds het aanbrengen van meststoffen en metingen van de pH-waarde en geleidbaarheid van de bodem. Deze gegevens worden gebruikt om het totale stikstofgehalte van de bodem nu en het totale stikstofgehalte over 12 dagen te voorspellen, om zo het beste moment voor het aanbrengen van meststoffen te voorspellen.
De studie laat zien hoe deze nieuwe, goedkope oplossing producenten kan helpen om het maximale uit de minimale hoeveelheid kunstmest te halen, met name voor kunstmestintensieve gewassen zoals tarwe. Deze technologie kan tegelijkertijd de kosten voor producenten en de milieuschade door stikstofmeststoffen, de meest gebruikte meststof, verminderen.
Hoofdonderzoeker Dr. Max Greer van de afdeling Bioengineering van Imperial College London zei: "Het probleem van overbemesting kan, zowel vanuit milieu- als economisch perspectief, niet genoeg benadrukt worden. De productiviteit en het bijbehorende inkomen dalen jaar na jaar. Dit jaar hebben fabrikanten niet de tools om dit probleem aan te pakken.
Onze technologie kan dit probleem helpen oplossen door telers te helpen de huidige ammoniak- en nitraatgehaltes in de bodem te begrijpen en toekomstige niveaus te voorspellen op basis van de weersomstandigheden. Dit stelt hen in staat hun bemesting nauwkeurig af te stemmen op de specifieke behoeften van hun bodem en gewas.
Overtollige stikstofmeststof stoot stikstofoxide uit in de lucht, een broeikasgas dat 300 keer krachtiger is dan koolstofdioxide en bijdraagt aan de klimaatcrisis. Overtollige meststof kan ook door regenwater in waterwegen worden weggespoeld, waardoor het waterleven zuurstof verliest, algenbloei ontstaat en de biodiversiteit afneemt.
Het nauwkeurig afstemmen van de meststofdosering op de behoeften van de bodem en het gewas blijft echter een uitdaging. Testen is zeldzaam en huidige methoden voor het meten van bodemstikstof vereisen het sturen van bodemmonsters naar een laboratorium – een langdurig en duur proces waarvan de resultaten nauwelijks bruikbaar zijn tegen de tijd dat ze de telers bereiken.
Dr. Firat Guder, hoofdauteur en hoofdonderzoeker bij de afdeling Bioengineering van Imperial College, zei: "Het grootste deel van ons voedsel komt uit de bodem – het is een niet-hernieuwbare hulpbron en als we die niet beschermen, zullen we die verliezen. In combinatie met de stikstofvervuiling door de landbouw creëert dit een raadsel voor de planeet dat we hopen op te lossen met precisielandbouw. We hopen hiermee overbemesting te verminderen en tegelijkertijd de gewasopbrengsten en de winst van telers te verhogen."
Geplaatst op: 20 mei 2024