یک سیستم کشاورزی جدید با هدف حل یکی از بزرگترین مشکلات در کشاورزی مدرن توسط محققان دانشگاه تگزاس در آستین ایجاد شده است. استفاده بیش از حد از کودها برای بهبود عملکرد محصول و رواناب شیمیایی حاصل که آب و هوا را آلوده می کند، موضوع مورد مطالعه این تیم تحقیقاتی بوده است.
سیستم کشاورزی هوشمند از یک هیدروژل مبتنی بر مس استفاده می کند که ضایعات نیترات باقیمانده را از رواناب کود جذب نموده و آن را به آمونیاک (یک عنصر حیاتی در کودها) تبدیل می کند که می تواند مجددا مورد استفاده قرار گیرد. در آزمایش‌های انجام شده، این سیستم توانایی تطبیق یا افزایش عملکرد محصول را نسبت به روش‌های سنتی و در عین حال به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی داشت.
گویها یو، استاد علم مواد در دانشکده مهندسی کاکرل در گروه واکر می گوید: «ما این سیستم را طراحی کردیم و نشان دادیم که می تواند یک یا چند محصول را با استفاده بهینه از نیترات (که می تواند آب های زیرزمینی را آلوده کند و منجر به گازهای گلخانه ای مضر شود) رشد دهد. مهندسی مکانیک و موسسه مواد تگزاس.
این مطالعه که در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است، نشان می دهد که فیلم ژل مبتنی بر مس نه تنها آمونیاک را از ضایعات نیترات تولید می کند، بلکه سطوح نیتروژن را نیز در خاک حس می کند. این قابلیت تشخیص به تعیین زمان بهینه برای تخلیه نیترات (ترکیبی از نیتروژن که برای رشد گیاه مهم است اما می تواند یک آلاینده مشکل ساز باشد) از خاک برای تبدیل به آمونیاک و جلوگیری از فرار آن و آلودگی محیط زیست کمک می کند.
به عنوان بخشی از این پروژه، محققان با کارشناسان کشاورزی همکاری داشتند تا کار خود را با روش های کشاورزی سنتی مقایسه کنند. سیستم کشاورزی هوشمند، گیاهانی همچون گندم و برنج را تولید کرد که در مقایسه با روش‌های دیگر، با اتلاف نیترات کمتر و برگ‌های بزرگ‌تر رشد کردند.
علاوه بر اثرات زیست محیطی، استفاده بیش از حد از کودهای نیتروژن همچنین می تواند رشد محصولات را متوقف کند و هدف صنایع کشاورزی برای بهبود تولید را با شکست مواجه کند. این فناوری جدید با تولید همزمان آمونیاک و نظارت بر مقادیر نیتروژن، رشد محصول را با کمک به گیاهان برای جذب و استفاده موثرتر نیتروژن بهبود می بخشد.
اصطلاح “کشاورزی هوشمند” یک حوزه تحقیقاتی در حال رشد است. رهبران جهان در حال تلاش برای دستیابی به راهکارهایی جهت تولید غذای کافی برای جمعیت جهانی هستند که انتظار می رود تا سال 2050 بیش از 2 میلیارد نفر افزایش یابد. زمین کافی و مناسب برای تولید محصولات کشاورزی به زودی کمیاب خواهد شد و نیاز به بهینه سازی این زمینها جهت تولید محصولات بیشتر ضروری به نظر می رسد.
کشاورزی تنها صنعتی نیست که آلودگی نیتروژن قابل توجهی ایجاد می کند. فاضلاب صنعتی و شهری به دلیل تولید لوازم الکترونیکی، فرآوری مواد غذایی، تولید نساجی و غیره، اغلب دارای سطوح بالایی از نیترات است.
یو می گوید: “ما باید جمعیت رو به رشد خود را تغذیه کنیم، اما همچنین می بایست از آب و هوای خود نیز محافظت کنیم.” یافتن راه‌هایی برای جمع‌آوری و بازیافت نیترات از فاضلاب می‌تواند مزایای فوق‌العاده‌ای در سراسر جهان داشته باشد.
این تحقیق بر اساس پیشرفت‌های کشاورزی قبلی یو و تیمش، از جمله ایجاد خاک خودآبیاری و روشی نوآورانه برای تولید اوره (یکی دیگر از عناصر کلیدی در کود) است. گام بعدی محققان بکارگیری هوش مصنوعی در این سیستم کشاورزی خواهد بود. با انجام این کار، آنها قصد دارند دامنه محصولات قابل کاشت در این سیستم را گسترش دهند.
