土壤傳感器，助力實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

目前，如何給農(nóng)作物施肥更多地是基于計(jì)算、預(yù)估和建議，而非根據(jù)土壤和植物的實(shí)際需求進(jìn)行分析。結(jié)果往往是過度施肥，造成很大的浪費(fèi)和污染。農(nóng)民遭受減產(chǎn)并付出不必要的支出，地下水受到污染，地表水體富營(yíng)養(yǎng)化，土壤中排放出溫室氣體，有限的天然肥料資源逐漸枯竭。

因此，農(nóng)民需要更有效地使用肥料，這樣做既能保持植物生產(chǎn)力，又能減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，還能受益于肥料成本的降低。在更大范圍內(nèi)合理優(yōu)化的唯一障礙是缺乏快速、低成本的土壤分析。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，歐盟資助的MobiLab項(xiàng)目開發(fā)了一款芯片實(shí)驗(yàn)室傳感器，用于測(cè)定土壤中最重要的植物養(yǎng)分（氨、硝酸鹽、磷酸鹽和鉀）的濃度。該項(xiàng)目基于屢獲殊榮，由歐盟發(fā)起的OPTIFERT研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成果。

越簡(jiǎn)單越好

項(xiàng)目研究人員開發(fā)了一款基于毛細(xì)管電泳的新型土壤分析儀，可提供快速、準(zhǔn)確的營(yíng)養(yǎng)素水平指示，從而支持精準(zhǔn)耕作。項(xiàng)目協(xié)調(diào)員Günther Kriechhammer說道，“傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室需要花費(fèi)更多的時(shí)間和更高的成本，而iMETOS MobiLab分析儀將土壤養(yǎng)分分析集成到一個(gè)微流控芯片中，從而降低了成本。”

由于結(jié)構(gòu)在微米范圍內(nèi)，因此需要用到包括微流控技術(shù)在內(nèi)的精微工藝，這是一門在數(shù)十至數(shù)百微米的通道網(wǎng)絡(luò)中操縱和控制流體的科學(xué)。Kriechhammer指出：“降低設(shè)備的復(fù)雜性是研發(fā)過程中最重要的一步，對(duì)技術(shù)的要求也最為嚴(yán)苛。更少的復(fù)雜性意味著更低的生產(chǎn)成本，更少的錯(cuò)誤源，更容易操作整個(gè)儀器，能夠輕松服務(wù)于客戶并為客戶進(jìn)行故障排除。”

iMETOS MobiLab技術(shù)可在田間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，用戶可以在沒有實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)的情況下完成操作。測(cè)量到的數(shù)據(jù)與GPS坐標(biāo)關(guān)聯(lián)（使用移動(dòng)應(yīng)用程序），通過電信發(fā)送到云端，在云端安全存儲(chǔ)并可供用戶訪問。這些信息很容易轉(zhuǎn)換成機(jī)器可讀的格式，從而允許使用撒肥機(jī)和噴霧機(jī)等精密農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)進(jìn)行針對(duì)特定地點(diǎn)的可變施藥率。

顯著節(jié)省成本

這款土壤營(yíng)養(yǎng)傳感器將幫助歐洲的農(nóng)民在短短幾分鐘內(nèi)確定其農(nóng)田的肥料需求，而無需任何特殊的專業(yè)知識(shí)。此外，它還可以幫助他們節(jié)省多達(dá)35％的施用肥料，在歐盟層級(jí)，每年可節(jié)省的總費(fèi)用高達(dá)60億歐元。

iMETOS MobiLab可以為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈提供經(jīng)濟(jì)效益，它的定價(jià)旨在吸引中小型農(nóng)場(chǎng)。它還將有助于歐盟進(jìn)一步擴(kuò)大其在全球精準(zhǔn)農(nóng)用產(chǎn)品市場(chǎng)上的領(lǐng)先地位。

Kriechhammer總結(jié)道，“到目前為止，我們開發(fā)出來的產(chǎn)品僅用于歐洲地區(qū)，主要用戶是大型農(nóng)場(chǎng)和合作社的顧問、技術(shù)人員。該設(shè)備不僅適用于土壤分析，也適用于植物汁液和廢水的分析，上述兩大應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹蛊涑蔀楦咔熬暗姆治鰞x。”