Troppo di una cosa buona può essere una cosa cattiva. Questo è certamente vero per i fertilizzanti azotati.

Senza abbastanza azoto, i raccolti non crescono bene. I rendimenti sono ridotti in modo significativo.

Applicare troppo fertilizzante azotato, d'altra parte, può danneggiare l'ambiente. L'azoto può entrare nello spartiacque, ecosistemi acquatici inquinanti. I microbi possono anche convertire l'azoto in eccesso in protossido di azoto, un gas serra implicato nel cambiamento climatico.

"La gestione dell'azoto è vitale per la sicurezza alimentare globale, "dice Yuxin Miao, un agronomo presso l'Università del Minnesota. "È anche fondamentale per ridurre l'inquinamento e il cambiamento climatico".

Miao ei suoi colleghi hanno cercato modi per gestire in modo efficiente l'azoto in agricoltura. Hanno confrontato diversi approcci. I ricercatori hanno scoperto che un approccio, gestione attiva dell'azoto basata su sensori della chioma, è il più efficiente.

La gestione dell'azoto basata su sensori utilizza sensori di luce per monitorare attivamente la salute e la vitalità delle colture. I sensori misurano diverse lunghezze d'onda della luce proveniente dalle foglie delle colture. Queste misurazioni servono come proxy per la salute delle colture.

Sulla base delle misurazioni sul campo, il software nei sensori può calcolare la quantità di azoto necessaria alle colture. Gli agricoltori possono utilizzare questi dati per applicare quantità ottimali di azoto alle colture.

L'obiettivo è "far corrispondere l'offerta di azoto con la domanda di azoto delle colture, " dice Miao. Ciò consente alle colture di accedere ai fertilizzanti azotati esattamente quando ne hanno più bisogno. A sua volta, che potrebbe aumentare i rendimenti.

Questo approccio ha diversi vantaggi rispetto ad altre strategie di gestione dell'azoto. "Ha ridotto l'applicazione complessiva di fertilizzanti azotati, " dice Miao. "Ha anche ridotto la perdita di azoto nell'ambiente e le emissioni di protossido di azoto".

I sistemi basati su sensori Canopy hanno anche molti altri vantaggi. "L'utilizzo dei sensori è rapido e non distruttivo, " dice Miao. "Non ci sono costi aggiuntivi oltre all'acquisto dei sensori."

Anche, gli ultimi modelli di sensori non sono influenzati dalla luce ambientale. Ciò significa che i coltivatori possono ottenere una misurazione accurata indipendentemente dal tempo, senza bisogno di nuvole per schiarirsi.

Ci possono essere anche vantaggi monetari. "Questa tecnologia può ridurre l'uso di fertilizzanti azotati, " dice Miao. "Gli agricoltori possono abbassare i costi di produzione e aumentare i ritorni economici".

Per testare diverse strategie di gestione dell'azoto, Miao e i suoi colleghi hanno condotto esperimenti sul campo dal 2008 al 2012. Il sito di studio era nella provincia di Hebei, nel nord della Cina. I ricercatori hanno testato le diverse strategie su un sistema di rotazione del grano invernale e del mais estivo.

Anche alcune delle altre strategie di gestione dell'azoto testate da Miao hanno ridotto l'uso di fertilizzanti. Ma avevano tutti degli svantaggi. Per esempio, un sistema richiedeva di testare il suolo per i livelli di azoto. "Però, questo sistema ha avuto lavoro, tempo, e limiti di spesa, "dice Miao.

Miao sta ora lavorando per apportare miglioramenti. Alcuni dei nuovi sistemi saranno più adatti per i sistemi di coltivazione ad alto rendimento. Altri possono essere più efficienti degli attuali palmari.

Miao spera che questi sistemi di sensori avranno portata globale. "Questa strategia di gestione dell'azoto funzionerebbe con le principali colture in molti paesi".

Ma Miao pensa che gli agricoltori non possano farcela da soli. Agricoltori, ricercatori, e i fornitori di servizi dovranno lavorare insieme. "Ciò può facilitare l'adozione diffusa di questo sistema, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, " lui dice.

Miao ha presentato questi risultati al meeting di novembre 2018 dell'American Society of Agronomy and Crop Science Society of America a Baltimora, MD.