Enligt en rapport från EU-kommissionen är övergödning ett problem på 60 procent av odlingsmarkerna. Detta resulterar i försurning, vattenföroreningar och minskad avkastning. Små mätinstrument i åkern kan snart varna bonden för övergödning.
Läckage av växtnäringsämnen är en naturlig företeelse men en intensivare odling har ökat läckaget. Användningen av mineralgödsel har ökade odlingens intensitet och därmed också läckaget av kväve och fosfor.
Konsekvensen är markförsurning, förorenat vatten, minskad biologisk mångfald och en sämre markavkastning. EU planerar en ny lag med skärpta krav på gödselmedel som syftar till att förbättra markkvaliteten. Det blir en ny utmaning för bönderna.
Varierande näringsvärden och tidskrävande och dyra laboratorieanalyser gör det nästan omöjligt att på fältet fastställa markdata och anpassa gödslingen i realtid. Små och billiga mätinstrument i åkern kan bli lösningen.
Resultat utan dröjsmål
Ett tvärvetenskapligt tyskt forskarteam vid universitetet i Kiel utvecklar som bäst ett mätinstrument som dygnet runt registrerar relevanta näringsämnen i åkern. Sensorn mäter bland annat halterna av nitrat, ammonium och fosfat. Resultaten levereras till bonden i realtid.
Målet är ett batteridrivet mätinstrument med storleken av en tändsticksask (5x3x3 cm) som helt enkelt går att gräva in i marken. Den lilla burken är i praktiken ett slags laboratorium på ett chip.
Minilabbet kommer automatiskt att extrahera och analysera jorden i den aktuella åkern. Tidskrävande provtagningar, laboratorieundersökningar med påföljande väntetider blir helt enkelt överflödiga.
Bonden kan på egen hand när som helst knäppa fram resultaten via smarttelefonen eller andra kommunikationsmedel. På basen av resultaten, kan gödslingen vid behov kompletteras eller ändras med omedelbar verkan.
Det nya mätinstrumentet blir ett optimalt hjälpmedel för bonden, som får besked om åkerns tillstånd i realtid. Det öppnar helt nya möjligheter för optimal, databaserad gödsling, understryker forskarna vid universitetet i Kiel.
Från idé till färdig produkt
Enligt Gerken baserar sig tekniken på ett optoelektroniskt detektionschip som bygger på organiska lysdioder. LED-tekniken för optisk avläsning har utvecklats i Kiel och baserar sig på hydrofila keramiska material som underlättar extrahering av vätska i jorden.
Direkta mätningar som samlar data om näringsämnen i jorden är mer informativa än dagens punktmätningar av jordprover eller indirekta mätningar via växternas blad. Detta gäller särskilt nitrat, som förekommer i varierande koncentrationer.
Möjligheten att mäta nitrathalten dygnet runt medför enligt forskarna en viktig potentiell förbättring av gödselhanteringen på gårdarna.
Projektet Soilmonitor bygger på tidigare forskningsresultat i Kiel som redan har resulterat i två patent.
EU har finansierat projektet med 2,5 miljoner euro via programmet EIC-Transition. Forskarteamet planerar att utveckla en prototyp och föra ut den på marknaden. Ett spin-off -företag ska grundas för produktion och marknadsföring av Soilmonitor.