분석 센서는 농부들이 비료 사용량을 관리하는 데 도움을 줍니다.

농부들이 비료를 더욱 효율적으로 사용하고 환경 피해를 줄이는 데 도움이 되는 스마트 센서 기술.
자연식품 전문지(Natural Foods)에 소개된 이 기술은 생산자들이 날씨와 토양 상태 등의 요소를 고려하여 작물에 비료를 주기에 가장 적절한 시기와 필요한 비료의 양을 결정하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 토양에 과도하게 비료를 주는 것을 줄여주어 온실가스인 아산화질소의 배출과 토양 및 수질 오염을 방지하는 데 효과적입니다.
오늘날 과도한 비료 사용으로 인해 한때 경작 가능했던 세계의 12%가 더 이상 경작할 수 없게 되었으며, 질소 비료 사용량은 지난 50년 동안 600% 증가했습니다.
하지만 농작물 생산자들이 비료 사용량을 정확하게 조절하는 것은 어렵습니다. 너무 많이 사용하면 환경을 파괴할 위험이 있고, 너무 적게 사용하면 수확량이 감소할 위험이 있기 때문입니다.
새로운 센서 기술을 연구하는 연구원들은 이 기술이 환경과 생산자 모두에게 도움이 될 수 있다고 말합니다.
이 센서는 '화학 기능성 종이 기반 전기 가스 센서(chemPEGS)'라고 불리며, 토양 내 암모늄 함량을 측정합니다. 암모늄은 토양 박테리아에 의해 아질산염과 질산염으로 전환되는 화합물입니다. 이 센서는 머신러닝이라는 인공지능 기술을 활용하여 날씨, 비료 시비 후 경과 시간, 토양 pH 및 전도도 측정값 등의 데이터를 결합합니다. 이러한 데이터를 기반으로 현재 토양의 총 질소 함량과 12일 후의 총 질소 함량을 예측하여 최적의 비료 시비 시기를 추정합니다.
이 연구는 이러한 새로운 저비용 솔루션이 생산자들이 최소한의 비료로 최대한의 이익을 얻도록 돕는 방법을 보여줍니다. 특히 밀과 같이 비료를 많이 필요로 하는 작물에 효과적입니다. 이 기술은 생산 비용을 절감하는 동시에 가장 널리 사용되는 질소 비료로 인한 환경 피해를 줄일 수 있습니다.
임페리얼 칼리지 런던 생명공학과 맥스 그리어 박사는 "환경적, 경제적 관점에서 과잉 비료 사용 문제는 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 생산성과 그에 따른 소득은 해마다 감소하고 있으며, 현재 제조업체들은 이 문제를 해결할 수 있는 수단을 갖추고 있지 않습니다."라고 말했습니다.
"저희 기술은 재배자들이 토양의 현재 암모니아 및 질산염 수치를 파악하고 기상 조건에 따라 미래 수치를 예측할 수 있도록 도와줌으로써 이 문제를 해결하는 데 기여할 수 있습니다. 이를 통해 재배자들은 토양과 작물의 특정 요구에 맞춰 비료 사용량을 세밀하게 조정할 수 있습니다."
질소 비료를 과다 사용하면 이산화탄소보다 300배 강력한 온실가스인 아산화질소가 대기 중으로 방출되어 기후 위기를 악화시킵니다. 또한, 과다한 비료는 빗물에 씻겨 수로로 유입되어 수생 생물의 산소 공급을 차단하고 녹조 현상을 유발하며 생물 다양성을 감소시킵니다.
하지만 토양과 작물의 필요에 맞춰 비료량을 정확하게 조절하는 것은 여전히 ​​어려운 과제입니다. 토양 검사는 드물고, 현재 토양 질소 측정 방법은 토양 샘플을 실험실로 보내는 방식인데, 이는 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 드는 과정이며, 그 결과가 재배자에게 도달할 때쯤에는 활용도가 제한적입니다.
임페리얼 칼리지 생명공학과 수석 연구원이자 이번 논문의 책임 저자인 피라트 구더 박사는 “우리가 먹는 음식의 대부분은 토양에서 나옵니다. 토양은 재생 불가능한 자원이므로 보호하지 않으면 잃게 될 것입니다. 여기에 농업에서 발생하는 질소 오염까지 더해지면 지구는 심각한 문제에 직면하게 됩니다. 우리는 정밀 농업을 통해 이러한 문제를 해결하고자 합니다. 정밀 농업은 비료 과다 사용을 줄이는 동시에 작물 수확량과 농가의 수익을 증대시키는 데 도움이 될 것으로 기대합니다.”라고 말했습니다.