農家が肥料をより効果的に使用し、環境破壊を減らすためのスマート・センシング技術が、帝国の生物工学者によって開発されました。この技術は、以下の論文で紹介されています。 ネイチャーフード は、生産者が天候や土壌の状態などを考慮して、作物に肥料を使うのに最適な時期や必要な量を割り出すのを助けることができます。そうすれば、温室効果ガスである亜酸化窒素を放出し、土壌や水路を汚染する可能性のある過剰な施肥による、コストや環境への悪影響が軽減されるでしょう。
過剰な施肥により、かつて耕作可能だった世界の土地の12％が使えなくなり、窒素系肥料の使用量は過去50年間で600％も増加している。しかし、作物を栽培している農家にとって、肥料の使用量を正確に調整することは難しく、多すぎると環境破壊や金銭的な浪費のリスクがあり、少なすぎると作物の収量が低下する。この新しいセンシング技術は、環境と生産者の双方にメリットをもたらすと研究者は述べている。
化学的機能化紙ベース電気ガスセンサー（chemPEGS）と名付けられたこのセンサーは、土壌中のアンモニウム（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）の濃度を測定するものである。 これを機械学習と呼ばれるAIを用いて、気象データ、施肥からの経過時間、pH、土壌の電気伝導度の測定値と組み合わせます。これらのデータをもとに、現在の土壌の全窒素量と12日後までの全窒素量を予測し、施肥の最適な時期を予測します。
この研究では、この新しい低コストのソリューションにより、生産者が最小限の肥料で最大の収穫を得ることができ、特に小麦のような肥料を必要とする作物に有効であることを明らかにしました。この技術は、生産者の費用と、最も広く使用されている窒素ベースの肥料による環境への害を同時に削減することができます。
インペリアル・カレッジ・ロンドンのバイオエンジニアリング学部でこの技術を共同開発した主席研究員のマックス・グレル博士は、次のように述べています。「環境的にも経済的にも、過剰施肥の問題は言い尽くせません。収穫量とそれに伴う収入は年々減少しており、生産者は現在、この問題に対処するためのツールを手にしていません。
「私たちの技術は、土壌中のアンモニアと硝酸塩の量を知り、気象条件から将来の量を予測することで、この問題に対処するのに役立ちます。これにより、土壌や作物の特定のニーズに合わせて、施肥を微調整できるようになるかもしれません」。
研究者たちは、現在プロトタイプの段階にあるchemPEGSと関連するAI技術が、さらなるテストと製造の標準化によって、3～5年後に商業化されることを期待しています。
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