Te veel van het goede kan een slechte zaak zijn. Dat geldt zeker voor stikstofmeststoffen.

Zonder voldoende stikstof, gewassen groeien niet goed. Opbrengsten worden aanzienlijk verminderd.

Te veel stikstofbemesting toedienen, anderzijds, kan het milieu schaden. Stikstof kan de waterscheiding binnendringen, vervuilende aquatische ecosystemen. Microben kunnen de overtollige stikstof ook omzetten in lachgas, een broeikasgas dat betrokken is bij klimaatverandering.

"Het beheren van stikstof is van vitaal belang voor de wereldwijde voedselzekerheid, " zegt Yuxin Miao, een agronoom aan de Universiteit van Minnesota. "Het is ook cruciaal voor het verminderen van vervuiling en klimaatverandering."

Miao en zijn collega's hebben onderzoek gedaan naar manieren om stikstof in de landbouw efficiënt te beheren. Ze vergeleken verschillende benaderingen. De onderzoekers ontdekten dat een benadering, actief op sensoren gebaseerd stikstofbeheer, het meest efficiënt is.

Sensorgebaseerd stikstofmanagement maakt gebruik van lichtsensoren om de gezondheid en vitaliteit van het gewas actief te monitoren. De sensoren meten verschillende golflengten van licht afkomstig van gewasbladeren. Deze metingen dienen als proxy voor de gezondheid van gewassen.

Op basis van veldmetingen, software in de sensoren kan berekenen hoeveel stikstof gewassen nodig hebben. Boeren kunnen deze gegevens gebruiken om optimale hoeveelheden stikstof aan gewassen toe te dienen.

Het doel is om "het stikstofaanbod af te stemmen op de stikstofvraag van gewassen, ", zegt Miao. Hierdoor hebben gewassen toegang tot stikstofmeststoffen precies wanneer ze die het meest nodig hebben. dat zou de opbrengst kunnen verhogen.

Deze aanpak heeft verschillende voordelen in vergelijking met andere stikstofbeheerstrategieën. "Het verminderde de totale stikstofbemesting, ", zegt Miao. "Het verminderde ook het stikstofverlies in het milieu en verlaagde de uitstoot van lachgas."

Canopy sensorgebaseerde systemen hebben ook verschillende andere voordelen. "Het gebruik van sensoren is snel en niet-destructief, ", zegt Miao. "Er zijn geen extra kosten naast de aanschaf van de sensoren."

Ook, de nieuwste modellen sensoren worden niet beïnvloed door omgevingslicht. Dat betekent dat telers een nauwkeurige meting kunnen krijgen, ongeacht het weer - er hoeven geen wolken te verdwijnen.

Er kunnen ook financiële voordelen zijn. "Deze technologie kan het gebruik van stikstofmeststoffen verminderen, ", zegt Miao. "Boeren kunnen de productiekosten verlagen en het economisch rendement verhogen."

Om verschillende stikstofbeheerstrategieën te testen, Miao en zijn collega's voerden van 2008 tot 2012 veldexperimenten uit. De onderzoekslocatie was in de provincie Hebei in het noorden van China. De onderzoekers testten de verschillende strategieën op een rotatiesysteem voor wintertarwe en zomermais.

Sommige van de andere door Miao geteste stikstofbeheerstrategieën verminderden ook het gebruik van kunstmest. Maar ze hadden allemaal nadelen. Bijvoorbeeld, één systeem vereiste het testen van de bodem op stikstofniveaus. "Echter, dit systeem had arbeid, tijd, en kostenbeperkingen, ' zegt Miao.

Miao werkt nu aan verbeteringen. Sommige van de nieuwe systemen zullen meer geschikt zijn voor teeltsystemen met een hoge opbrengst. Anderen zijn mogelijk efficiënter dan de huidige handhelds.

Miao hoopt dat deze sensorsystemen wereldwijd bereik zullen hebben. "Deze strategie van stikstofbeheer zou in veel landen werken met grote gewassen."

Maar Miao denkt dat boeren het niet alleen kunnen. boeren, onderzoekers, en dienstverleners zullen moeten samenwerken. "Dat kan een brede acceptatie van dit systeem vergemakkelijken, vooral in ontwikkelingslanden, " hij zegt.

Miao presenteerde deze resultaten op de bijeenkomst van de American Society of Agronomy and Crop Science Society of America in november 2018 in Baltimore, MD.