Slimme sensortechnologie die boeren helpt om kunstmest efficiënter te gebruiken en de milieuschade te verminderen.
De technologie, beschreven in het tijdschrift Natural Foods, kan producenten helpen bepalen wat het beste moment is om gewassen te bemesten en hoeveel meststof er nodig is, rekening houdend met factoren zoals het weer en de bodemgesteldheid. Dit zal de kostbare en milieuschadelijke overbemesting van de bodem verminderen, die het broeikasgas lachgas vrijgeeft en de bodem en waterwegen vervuilt.
Tegenwoordig is door overbemesting 12% van 's werelds ooit vruchtbare landbouwgrond onbruikbaar geworden, en het gebruik van stikstofmeststoffen is de afgelopen 50 jaar met 600% toegenomen.
Het is echter lastig voor gewasproducenten om hun kunstmestgebruik nauwkeurig te reguleren: te veel kunstmest kan het milieu schaden, te weinig kunstmest kan leiden tot lagere opbrengsten;
Onderzoekers van de nieuwe sensortechnologie zeggen dat deze zowel het milieu als de producenten ten goede kan komen.
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, genaamd machine learning, en combineert deze met gegevens over het weer, de tijd sinds de bemesting, metingen van de pH-waarde en de geleidbaarheid van de bodem. Aan de hand van deze gegevens voorspelt de sensor het huidige totale stikstofgehalte in de bodem en het totale stikstofgehalte over 12 dagen, om zo het optimale moment voor bemesting te bepalen.
De studie toont aan hoe deze nieuwe, goedkope oplossing producenten kan helpen om met zo min mogelijk kunstmest maximaal profijt te halen, met name voor gewassen die veel kunstmest nodig hebben, zoals tarwe. Deze technologie kan tegelijkertijd de productiekosten verlagen en de milieuschade door stikstofmeststoffen, de meest gebruikte meststofsoort, verminderen.
Hoofdonderzoeker Dr. Max Greer, van de afdeling Bio-engineering aan het Imperial College London, zei: "Het probleem van overbemesting, zowel vanuit milieu- als economisch oogpunt, kan niet genoeg benadrukt worden. De productiviteit en de daarmee samenhangende inkomsten dalen jaar na jaar, en fabrikanten beschikken momenteel niet over de benodigde middelen om dit probleem aan te pakken."
"Onze technologie kan dit probleem helpen oplossen door telers inzicht te geven in de huidige ammoniak- en nitraatconcentraties in de bodem en toekomstige concentraties te voorspellen op basis van de weersomstandigheden. Hierdoor kunnen ze hun bemesting nauwkeurig afstemmen op de specifieke behoeften van hun bodem en gewas."
Overtollige stikstofmeststoffen laten lachgas vrijkomen in de atmosfeer, een broeikasgas dat 300 keer krachtiger is dan koolstofdioxide en bijdraagt aan de klimaatcrisis. Overtollige meststoffen kunnen ook door regenwater in waterwegen terechtkomen, waardoor waterleven zuurstof tekortkomt, algenbloei ontstaat en de biodiversiteit afneemt.
Het nauwkeurig afstemmen van de bemesting op de behoeften van de bodem en het gewas blijft echter een uitdaging. Bodemonderzoek is zeldzaam en de huidige methoden voor het meten van stikstof in de bodem vereisen het opsturen van bodemmonsters naar een laboratorium – een langdurig en kostbaar proces waarvan de resultaten, tegen de tijd dat ze de telers bereiken, van beperkt nut zijn.
Dr. Firat Guder, hoofdauteur en onderzoeker bij de afdeling Bio-ingenieurkunde 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, raken we die kwijt. In combinatie met stikstofvervuiling door de landbouw vormt dit een dilemma voor de planeet dat we hopen op te lossen door middel van precisielandbouw. We hopen dat dit zal helpen om overbemesting te verminderen en tegelijkertijd de gewasopbrengst en de winst van de telers te verhogen."
Geplaatst op: 20 mei 2024