Överanvändning av konstgödsel är ett av de största miljöproblemen som det moderna jordbruket producerar. Det har funnits alla möjliga föreslagna lösningar, från täckgrödor till system utan jordbearbetning till buffertar mellan grödor och vattendrag. En ny teknik från Imperial College London syftar till att minska mängden avrinning av gödselmedel genom att, ja, minska mängden gödselmedel som bönderna faktiskt använder.
Jordbrukare vill inte överanvända gödselmedel; det kostar ju pengar. Men att ta reda på exakt hur mycket gödselmedel en given gröda behöver är komplicerat och ibland outgrundligt. Gödsel kan försvinna genom erosion och regn. Det kan också tvättas bort innan det kommer till jordens bakterier som gör det till mat för växterna. Så det antas generellt att en viss mängd gödselmedel kommer att gå förlorad och måste kompenseras med volym, vilket leder till avrinning – något katastrofalt för vattendrag, fiskar, fåglar, insekter och inhemska livsmiljöer.
Imperial College London-studien, publicerad i Nature Food , involverar skapandet av en liten sensor som upptäcker ammoniak, kemikalien i gödselmedel som omvandlas av jordbakterier till växtmat. Själva sensorn är gjord av papper, vilket inte är så konstigt som man kan tro; Pappersbaserade sensorer har använts i några år nu, på grund av deras egenskaper som lätta, flexibla, billiga och biologiskt nedbrytbara.
För att hålla kostnaderna nere gör den här sensorn faktiskt inte så mycket av sig själv, den mäter bara ammonium. Men varje form av förutsägelse för hur mycket gödningsmedel som kommer att behövas kräver massor av mer information än så. Så det här systemet använder maskininlärning, en form av artificiell intelligens, för att införliva ammoniumnivåer med alla möjliga andra data, inklusive temperatur, luftfuktighet, nederbördsprognoser, markens pH och tiden sedan det senaste gödselmedlet applicerades.
Genom att kombinera allt detta kan systemet komma fram till siffror som talar om för bonden hur mycket kväve som finns i jorden och hur mycket som kommer att finnas där under de följande 12 dagarna. Det gör att den kan förutsäga exakt när, var och hur mycket gödsel som behövs för att minimera mängden överskottsgödsel som appliceras.
Tyvärr säger forskare att de är ungefär tre till fem år ifrån kommersiell tillgänglighet. Men förutsatt att kostnaden är tillräckligt låg, skulle detta system kunna vara ett överkomligt sätt att övervaka användningen av gödselmedel.
