農家が肥料をより効率的に使用し、環境へのダメージを軽減するのに役立つスマートセンサー技術。
ナチュラル・フーズ誌で紹介されたこの技術は、天候や土壌の状態などの要素を考慮に入れ、作物への肥料散布の最適な時期と必要な肥料の量を決定するのに役立ちます。これにより、費用がかさみ、環境に悪影響を与える過剰施肥を減らすことができます。過剰施肥は温室効果ガスである亜酸化窒素を放出し、土壌や水路を汚染します。
今日、過剰な施肥によって、かつて耕作可能だった世界の土地の12％が利用できなくなり、窒素肥料の使用量は過去50年間で600％増加した。
しかし、作物生産者にとって肥料の使用量を正確に調整することは難しい。多すぎると環境を損なうリスクがあり、少なすぎると収穫量が減少するリスクがある。
この新しいセンサー技術の研究者たちは、それが環境と生産者の両方に利益をもたらす可能性があると述べている。
このセンサーは、紙ベースの化学機能化電気ガスセンサー（chemPEGS）と呼ばれ、土壌中のアンモニウムの量を測定します。アンモニウムは土壌細菌によって亜硝酸塩と硝酸塩に変換される化合物です。機械学習と呼ばれる人工知能の一種を使用し、気象データ、肥料散布からの経過時間、土壌のpHと導電率の測定値を組み合わせています。これらのデータを用いて、現在の土壌の総窒素含有量と12日後の総窒素含有量を予測し、肥料散布の最適な時期を予測します。
この研究は、この新しい低コストソリューションが、特に小麦のような肥料を多用する作物において、生産者が最小限の肥料で最大限の利益を得るのに役立つことを示しています。この技術は、生産コストを削減すると同時に、最も広く使用されている窒素肥料による環境への悪影響を軽減できる可能性があります。
インペリアル・カレッジ・ロンドンの生物工学科の主任研究員であるマックス・グリア博士は、「環境面と経済面の両方から見て、過剰施肥の問題はいくら強調してもしすぎることはありません。生産性とそれに伴う収入は年々減少しており、製造業者は現在、この問題に対処するために必要なツールを持っていません。」と述べています。
「当社の技術は、土壌中のアンモニアと硝酸塩の現在の濃度を把握し、気象条件に基づいて将来の濃度を予測することで、この問題の解決に貢献できます。これにより、土壌と作物の具体的なニーズに合わせて肥料の施用量を微調整することが可能になります。」
過剰な窒素肥料は、二酸化炭素の300倍もの温室効果を持つ亜酸化窒素を大気中に放出し、気候危機の一因となっている。また、過剰な肥料は雨水によって水路に流れ込み、水生生物から酸素を奪い、藻類の異常繁殖を引き起こし、生物多様性を低下させる可能性がある。
しかし、土壌や作物のニーズに合わせて肥料の量を正確に調整することは依然として困難である。土壌検査は稀であり、現在の土壌窒素測定法では土壌サンプルを研究所に送る必要があるが、これは時間と費用がかかる上に、結果が農家に届く頃には利用価値が限られている。
インペリアル・カレッジ・ロンドンの生物工学科の主任研究員であり、論文の筆頭著者でもあるフィラット・グダー博士は次のように述べています。「私たちの食料のほとんどは土壌から得られます。土壌は再生不可能な資源であり、保護しなければ失われてしまいます。さらに、農業による窒素汚染が加わることで、地球にとって大きな問題が生じています。私たちは精密農業を通してこの問題の解決に貢献したいと考えています。精密農業によって、過剰な施肥を減らしつつ、作物の収穫量と農家の利益を増やすことができると期待しています。」
投稿日時：2024年5月20日