PFI-TT: Soil Nutrient and Moisture Monitoring Probe Sensors to Optimize Fertilizer and Water Use

PFI-TT:土壤养分和水分监测探头传感器,以优化肥料和水的使用

基本信息

  • 批准号:
    2141198
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-02-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to optimize fertilizer and irrigation in farming with data collected from novel sensors. These sensors will continuously monitor soil nitrogen, salinity, and moisture throughout an entire growing season (up to four months). Currently, farmers usually do not measure these soil parameters because it requires them to tediously ship samples back to a laboratory for expensive analysis. These sensors will provide a low-cost, on-site method to perform these soil parameter tests. This project will improve soil and watershed health through reduced fertilizer runoff and irrigation water. The data collected will inform soil parameter models to enable better predictions of regional soil health. This project's materials and sensors can be adapted to other monitoring applications, such as chemical pollution in watersheds and drinking water or remediation efforts at polluted environmental sites. The system will improve farming profit margins, environmental and public health, and water scarcity. The proposed project will advance sensors for agricultural monitoring. The objectives are to: (2) develop sensors to monitor nitrogen and salt concentration levels in the soil, (2) integrate the sensors into polymer-based probes that can be buried in a farm field, and (3) evaluate the completed sensor probe during an entire corn crop cycle. Anticipated challenges include: the simultaneous sensing of nitrogen, salinity, moisture, and conductivity; the longevity of sensors to last the entire growing season; acquiring sensor readings at different soil depths under different temperatures and pH; and powering and transmitting the sensor data to a handheld data logger.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该创新合作伙伴关系 - 技术转化 (PFI-TT) 项目更广泛的影响/商业潜力是利用新型传感器收集的数据来优化农业中的肥料和灌溉。 这些传感器将在整个生长季节(最多四个月)持续监测土壤氮、盐度和湿度。目前,农民通常不测量这些土壤参数,因为这需要他们繁琐地将样品运回实验室进行昂贵的分析。 这些传感器将提供一种低成本的现场方法来执行这些土壤参数测试。 该项目将通过减少肥料径流和灌溉水来改善土壤和流域健康。 收集的数据将为土壤参数模型提供信息,以便更好地预测区域土壤健康。该项目的材料和传感器可适应其他监测应用,例如流域和饮用水中的化学污染或污染环境地点的修复工作。该系统将改善农业利润率、环境和公共卫生以及水资源短缺问题。 拟议的项目将推进用于农业监测的传感器。目标是:(2) 开发传感器来监测土壤中的氮和盐浓度水平,(2) 将传感器集成到可埋在农田中的聚合物探针中,以及 (3) 评估已完成的传感器探针在整个玉米作物周期中。预期的挑战包括:同时检测氮、盐度、湿度和电导率;传感器的使用寿命能够持续整个生长季节;获取不同温度和 pH 值下不同土壤深度的传感器读数;该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydrophobic laser-induced graphene potentiometric ion-selective electrodes for nitrate sensing
  • DOI:
    10.1007/s00604-022-05233-5
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Robert G. Hjort;Raquel R. A. Soares;Jingzhe Li;Dapeng Jing;Lindsey M. Hartfiel;Bolin Chen;B. Van Belle;M. Soupir;Emily A. Smith;E. McLamore;J. Claussen;C. Gomes
  • 通讯作者:
    Robert G. Hjort;Raquel R. A. Soares;Jingzhe Li;Dapeng Jing;Lindsey M. Hartfiel;Bolin Chen;B. Van Belle;M. Soupir;Emily A. Smith;E. McLamore;J. Claussen;C. Gomes
Laser-Induced Graphene Decorated with Platinum Nanoparticles for Electrochemical Analysis of Saliva
用铂纳米粒子修饰的激光诱导石墨烯用于唾液的电化学分析
  • DOI:
    10.1021/acsanm.3c03786
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Hjort, Robert G.;Pola, Cícero C.;Soares, Raquel R.;Opare-Addo, Jemima;Smith, Emily A.;Claussen, Jonathan C.;Gomes, Carmen L.
  • 通讯作者:
    Gomes, Carmen L.
Wearable Flexible Perspiration Biosensors Using Laser-Induced Graphene and Polymeric Tape Microfluidics
  • DOI:
    10.1021/acsami.3c04665
  • 发表时间:
    2023-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Garland, Nate T.;Schmieder, Jacob;Claussen, Jonathan C.
  • 通讯作者:
    Claussen, Jonathan C.
Ion-selective electrodes based on laser-induced graphene as an alternative method for nitrite monitoring
  • DOI:
    10.1007/s00604-022-05615-9
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Raquel R. A. Soares;Robert G. Hjort;Cicero C. Pola;Dapeng Jing;Victor S. Cecon;J. Claussen;Carmen L. Gomes
  • 通讯作者:
    Raquel R. A. Soares;Robert G. Hjort;Cicero C. Pola;Dapeng Jing;Victor S. Cecon;J. Claussen;Carmen L. Gomes
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