Akıllı Toprak

akilli toprak

Akıllık Toprak: Sürdürülebilir Tarım İçin Kendi Kendini Sulayan ve Gübreleyen Yüzeyler. Günümüzde tarım sektörü, artan nüfus ve iklim değişikliği gibi faktörlerle karşı karşıya kalırken, sürdürülebilir tarım uygulamaları her zamankinden daha önemli hale gelmiştir. Bu bağlamda, akıllı toprak ve kendini sulayabilen, yavaş salınımlı gübre içeren hidrojeller gibi yenilikçi teknolojiler büyük bir potansiyel sunmaktadır. Texas Üniversitesi’nde yapılan bir araştırma, bu tür hidrojellerin tarımsal verimliliği artırmada ve su kullanımını optimize etmede nasıl etkili olabileceğini göstermektedir.

akilli toprak

Bu heyecan verici akıllı toprak sisteminin temelinde Austin’deki Teksas Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen bir hidrojel malzeme yer alıyor. Deneylerde, hidrojel katkılı toprak, normal toprağa kıyasla daha büyük, daha sağlıklı bitkilerin büyümesine yol açarken, daha az su ve gübre kullanılmasını sağladı.

Walker Makine Mühendisliği Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan ve araştırmayı yöneten Jungjoon Park, “Bu yeni jel teknolojisi, sık sulama ve gübreleme ihtiyacını azaltarak çiftçilerin üzerindeki yükü azaltabilir” dedi. “Bu teknoloji aynı zamanda kurak bölgelerden ılıman bölgelere kadar geniş bir iklim yelpazesinde benimsenebilecek kadar çok yönlüdür.”

Günümüzde tarım, küresel tatlı su çekiminin %70’ini oluşturmakta ve küresel nüfusumuz artmaya devam ederken bazı gelişmekte olan ülkelerde bu oran %95’e kadar çıkmaktadır. BM Gıda ve Tarım Örgütü, sürdürülebilir gıda üretimi ve su kaynakları yönetimini sağlamak için sulama verimliliğini arttırmanın, su tasarrufu sağlayan teknolojileri benimsemenin ve daha düşük su ayak izine sahip mahsulleri teşvik etmenin önemini vurgulamaktadır.

Bu arada, başta sulama ve gübreleme olmak üzere geleneksel tarım yöntemleri, verimsiz su kullanımı ve çevresel arazi bozulması gibi önemli zorluklarla karşı karşıyadır. İklim değişikliği yoğunlaştıkça ve su kaynakları giderek daha kıt hale geldikçe, daha verimli ve sürdürülebilir sulama uygulamalarına duyulan ihtiyaç hiç bu kadar acil olmamıştı. Ayrıca, geleneksel gübreleme teknikleri genellikle aşırı besin maruziyetine neden olarak besin alım verimliliğini azaltmakta, çevre kirliliğine ve tarıma elverişli arazinin bozulmasına yol açmaktadır.

Cockrell Mühendislik Okulu Walker Makine Mühendisliği Bölümü ve Texas Malzeme Enstitüsü’nde malzeme bilimi profesörü olan Yu, “Artan nüfusla birlikte küresel su kıtlığının gıda güvenliği üzerinde acil bir etkisi var” dedi. “Bu yeni hidrojel sınıfı, modern sürdürülebilir tarımda su kıtlığı ve verimli besin alımının acil ihtiyaçlarını karşılamak için umut verici bir çözüm sunuyor.”

Deneylerde, hidrojel toprakta köklenen bitkilerde, normal topraktaki kontrol grubuna kıyasla gövde uzunluğunda %138’lik bir artış görüldü. Ayrıca modifiye edilmiş toprak yaklaşık %40 su tasarrufu sağlayarak sık sulama ihtiyacını önemli ölçüde azaltıyor ve sağlam bir ürün gelişimi sağlıyor.

akilli toprak

Araştırmanın Amacı

Araştırmanın temel amacı, N-Isopropylacrylamide (NIPAM) ve Sodium acrylate (AANa) gibi kimyasallar kullanılarak sentezlenen hidrojellerin, tarımda su ve gübre verimliliğini nasıl artırabileceğini incelemektir. Bu hidrojeller, toprağın su tutma kapasitesini artırarak bitkilerin ihtiyaç duyduğu suyu yavaşça serbest bırakır ve aynı zamanda gübre salınımını kontrol ederek bitki büyümesini optimize eder.

Hidrojel Sentezi ve Optimizasyonu

1. PNIPAM Hidrojeli Hazırlanması: NIPAM ve N,N′-Methylenebisacrylamide (BIS) kimyasalları, serbest radikal polimerizasyonu kullanılarak sulu çözelti ortamında hidrojelleştirilir. Elde edilen PNIPAM hidrojeli, su içinde bekletilerek reaksiyon sonrası kalıntı kimyasallar temizlenir.

2. PNIPAM/PAANa IPN Hidrojeli Hazırlanması: PNIPAM hidrojeli, AANa ve BIS içeren çözeltiye daldırılarak ikinci bir polimer ağı oluşturulur. UV ışığı altında gerçekleştirilen polimerizasyon işlemi ile PAANa ağı PNIPAM ağına entegre edilir.

3. SISRH Hazırlanması: PNIPAM/PAANa hidrojeli, kalsiyum klorür (CaCl2) çözeltisi ile muamele edilerek kalsiyum içeren interpenetrating network (IPN) hidrojeli elde edilir. Bu hidrojel, bitkilerin büyümesi için optimal miktarda su ve besin sağlar.

Deneysel Sonuçlar ve Bulgular

Su Tutma ve Salınım Kapasitesi: SISRH, yüksek su tutma kapasitesine sahip olup, bitkilerin ihtiyaç duyduğu suyu yavaşça serbest bırakır. Araştırmada, SISRH’nin %90 nem oranında 24 saat içinde gram başına 2.14 gram su tuttuğu belirlenmiştir.

Bitki Büyümesi ve Verimliliği: Deneylerde, SISRH içeren toprak kullanılarak radish (turp) bitkileri yetiştirilmiştir. SISRH kullanılan toprakta, kontrol grubuna kıyasla daha yüksek bir bitki büyümesi gözlemlenmiştir. Örneğin, SISRH-soil ile 6 mL sulama ve 3 gün aralıklarla yapılan sulama, kontrol grubuna göre daha az su ile daha yüksek bitki verimi sağlamıştır.

Gübre Salınımı ve Uyumluluğu: SISRH, yavaş salınımlı gübre olarak işlev görerek bitkilere gerekli besinleri dengeli bir şekilde sağlar. Farklı gübre türleri ve miktarları üzerinde yapılan testler, en uygun gübre konsantrasyonlarının belirlenmesine yardımcı olmuştur.

Sürdürülebilir Tarım İçin Potansiyel Uygulamalar

SISRH teknolojisi, su ve gübre verimliliğini artırarak sürdürülebilir tarım uygulamalarına önemli katkılar sağlar. Bu teknoloji, özellikle su kaynaklarının kısıtlı olduğu bölgelerde ve kurak iklimlerde büyük bir avantaj sunar. Ayrıca, gübre salınımının kontrolü ile bitki büyümesini optimize eder ve çevresel kirliliği azaltır.

Sonuç ve Gelecek Perspektifleri

Araştırma sonuçları, SISRH’nin tarımsal uygulamalarda su ve gübre verimliliğini artırmada önemli bir rol oynayabileceğini göstermektedir. Gelecekte, bu teknolojinin farklı bitki türleri ve tarım uygulamaları üzerinde daha geniş kapsamlı testler yapılması planlanmaktadır. Ayrıca, hidrojellerin ticari ölçekli üretimi ve uygulamaları konusunda çalışmalar devam etmektedir.

Texas Üniversitesi’nde geliştirilen bu yenilikçi yaklaşım, tarım sektöründe sürdürülebilirlik ve verimlilik alanında önemli bir adım olarak görülmektedir. Akıllı toprak teknolojileri, gelecekte tarımsal üretimi artırmak ve doğal kaynakları daha etkin kullanmak için umut verici çözümler sunmaktadır.


Bu blog yazısı, Texas Üniversitesi’nde yapılan araştırmanın sonuçları ve ek belgelerde sunulan detaylı veriler ışığında hazırlanmıştır. Tarımda sürdürülebilir uygulamalar ve akıllı toprak teknolojileri hakkında daha fazla bilgi için araştırmanın tamamını inceleyebilir ve yeni gelişmeleri takip edebilirsiniz.

Kaynak:

  • https://cockrell.utexas.edu/news/archive/10029-smart-soil-can-water-and-feed-itself
  • https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsmaterialslett.4c01120
Manşet

Global Altyapı Ortaklarından Yeni Yapay Zeka Ortaklığı: Veri Merkezleri ve Güç Altyapısına Yatırım

Global Altyapı Ortaklarından Yeni Yapay Zeka Ortaklığı. Veri Merkezleri ve Güç Altyapısına Yatırım. Global Infrastructure Partners (GIP), BlackRock, Microsoft ve MGX, yapay zeka (AI) teknolojilerine […]

Müzik ve Hafıza
Bilim

Müzik ve Hafıza

Georgia Institute of Technology tarafından gerçekleştirilen “Müzik ve Hafıza” konulu araştırma, müziğin bilişsel süreçler ve hafıza üzerindeki etkilerine odaklanan önemli bulgular sunuyor. Bu araştırma, özellikle […]

Bilim

Magnon-Fonon Fermi Rezonansı

Araştırma ekipleri bir antiferromanyette magnon-fonon Fermi rezonansını keşfetti. Yakında, veri depolama merkezlerinin dünya enerji üretiminin neredeyse %10’unu tüketmesi bekleniyor. Bu artış, diğer şeylerin yanı sıra, […]

Manşet

Jeodezik Kubbeler

Jeodezik kubbeler, mimari ve mühendislik alanlarında dikkat çeken, işlevsel ve estetik yapılar olarak bilinir. Bu yapılar, ilk olarak 20. yüzyılın başlarında ortaya çıkmış ve zamanla […]

dunya nufusunda zirve
Manşet

Dünya Nüfusunda Zirve

Dünya Nüfusunda Zirve: Gelecekteki Tahminler ve Nedenleri. Son yıllarda dünya nüfusunun geleceği ile ilgili çeşitli tahminler ve senaryolar öne sürülmüştür. Birleşmiş Milletler’in (BM) son raporları, […]

akilli toprak
Bilim

Akıllı Toprak

Akıllık Toprak: Sürdürülebilir Tarım İçin Kendi Kendini Sulayan ve Gübreleyen Yüzeyler. Günümüzde tarım sektörü, artan nüfus ve iklim değişikliği gibi faktörlerle karşı karşıya kalırken, sürdürülebilir […]

nato inovasyon fonu
Manşet

NATO Inovasyon Fonu

Son yıllarda Avrupa’da savunma teknolojisi girişimlerine yapılan yatırımlar hız kazandı. NATO’nun 1 milyar euroluk girişim sermayesi fonunun başındaki Andrea Traversone, Avrupa’nın ABD’deki büyük teknoloji şirketlerine […]

kusaklararasi yoksullasma
Manşet

Kuşaklararası Yoksullaşma

Kuşaklar arası yoksullaşma, ekonomik eşitsizlik ve fırsat adaletsizliği gibi konular, günümüz toplumlarının en önemli sorunlarından biri haline gelmiştir. Baby boomer kuşağından başlayarak, X kuşağı, Y […]

maf antrenman yontemi
Koşu

MAF Antrenman Yöntemi

MAF (Maximum Aerobic Function), Dr. Philip Maffetone tarafından geliştirilen bir antrenman yöntemidir. Bu yöntem, aerobik kapasiteyi maksimize ederek sporcuların daha verimli ve sağlıklı bir şekilde […]

Basketbolda anda olmak, en yüksek performansa yol açan zihinsel bir durumdur. Tabii ki sadece Basketbolda değil, hem takım hem de bireysel tüm sporlarda, aslında odaklanmak gereken her ne iş yapıyorsanız Anda olduğunuzda, tamamen kilitlenirsiniz ve dikkatinizi dağıtan şeyleri engelleyebilirsiniz, bu da her ne yapıyorsanız en iyi şekilde yapmanıza yardımcı olur. Bu yazıda size öncelikle basketbolda antrenmanlarda ve maçlarda anda nasıl daha fazla kalabileceğinizle ilgili bilgiler bulacaksınız.
Manşet

Basketbolda Anda Olmak

Basketbolda anda olmak, en yüksek performansa yol açan zihinsel bir durumdur. Tabii ki sadece Basketbolda değil, hem takım hem de bireysel tüm sporlarda, aslında odaklanmak […]

Elon Musk tarafından kurulan Neuralink beyin implantı teknolojisini ilk hastasına uygulaması ile ilgili bir haber yayınlamıştık.  Elon Musk'ın beyin-bilgisayar arayüzü firması Neuralink, ilk hastası Noland Arbaugh'un düşünceleriyle bir bilgisayar imlecini kontrol ettiği bir video yayınladı. Elon Musk tarafından kurulan beyin-bilgisayar arayüzü şirketi Neuralink, firmanın implantının "hayatını değiştirdiğini" söyleyen ilk hastasının kimliğini açıkladı. Ancak uzmanlar, Nueralink'in mevcut araştırma çabalarını kopyalamanın ötesinde bir şey yapıp yapmadığının henüz net olmadığını söylüyor.
Manşet

Neuralink

Elon Musk tarafından kurulan Neuralink beyin implantı teknolojisini ilk hastasına uygulaması ile ilgili bir haber yayınlamıştık.  Elon Musk’ın beyin-bilgisayar arayüzü firması Neuralink, ilk hastası Noland […]

sihirli dovme murekkebi
Bilim

Sihirli Dövme Mürekkebi

HYPRSKN Magic Ink (Sihirli Mürekkep), dünyanın ilk yeniden yazılabilir, silinebilir ve yeniden programlanabilir dövme mürekkebidir. Bu sihirli mürekkep, dövme sektörünü yeniden tanımlayarak bireylerin vücut sanatı […]

aralikli oruc
Bilim

Aralıklı Oruç

Aralıklı Oruç olarakda bilinen zaman kısıtlı beslenme ile ilgili Amerika Kalp Derneğinin 18-21 Mart 2024 tarihinde Chicago’da düzenlenen “Epidemiyoloji ve Önleme|Yaşam Tarzı ve Kardiyometabolik Bilimsel […]

Yavaş Koşu kavramı Japonya'dan dünyaya yayılan ve uzun, sağlıklı bir yaşam sürmenin sırrı olarak kabul edilen, düşük tempoda yapılan bir koşu türüdür. Bu egzersiz formu, vücuda aşırı yük bindirmeden, kalp sağlığını, metabolizmayı destekleyerek ve zihinsel stresi azaltarak genel sağlığı iyileştirmeye odaklanır. Bu koşu türü Japonya'da Dr. Hiroaki Tanaka tarafından popüler hale getirilmiştir. Dr. Tanaka, bu egzersiz metodunun kalp atış hızını aşırı yükseltmeden, sağlıklı ve etkili bir şekilde fiziksel kondisyonu artırabileceğini keşfetti.
Koşu

Yavaş Koşu

Yavaş Koşu kavramı Japonya’dan dünyaya yayılan ve uzun, sağlıklı bir yaşam sürmenin sırrı olarak kabul edilen, düşük tempoda yapılan bir koşu türüdür. Bu egzersiz formu, […]

Beyin çiplerinin geleceği nasıl olacak? Neuralink şirketinin insan beynine yerleştirilen ilk çip haberini paylaşmıştık. Elon Musk, 30 Ocak'ta paylaştığı bir mesajla insan beynine  çip yerleştirildiğini paylaşmış ve hastanın iyileşme sürecinde olduğunu belirtmişti. Üzerinden 1 ay geçen bu operasyon sonrasında hastanın düşünce gücü ile bilgisayar faresini hareket ettirebildiği ile ilgili bir haber paylaşıldı. Beyin çiplerinin geleceğini merak ediyorsanız farklı kaynaklardan derlediğimiz yazı ilginizi çekebilir?
Manşet

Beyin Çiplerinin Geleceği

Beyin çiplerinin geleceği nasıl olacak? Neuralink şirketinin insan beynine yerleştirilen ilk çip haberini paylaşmıştık. Elon Musk, 30 Ocak’ta paylaştığı bir mesajla insan beynine  çip yerleştirildiğini […]

limonata ve rafadan yumurta
Manşet

Limonata ve Rafadan Yumurta

Çetin Altan tarafından ilk kez 1985’te Güneş gazetesinde, sonra 2.6.2003 ve 21.7.2012 tarihlerinde Milliyet’te yayınlanan “Limonata ve Rafadan Yumurta” başlıklı yazısını sizlerle paylaşmak istedik. Usta […]

yetenek acigi
Eğitim

Yetenek Açığı

Dünya çapında işverenler, yetenek açığının üstesinden gelme mücadelesini sürdürüyor. ManpowerGroup’un kapsamlı “Yetenek Açığı Raporu” bu konuda aydınlatıcı veriler sunuyor. Yıllara Göre Yetenek Açığı Manpower Group […]

yokus kosu antrenmani
Koşu

Yokuş Koşu Antrenmanı

Yokuş koşu antrenmanı, koşmayı seviyor olsanız bile, yokuş yukarı koşmayı sevmeme ihtimaliniz yüksektir. Yerçekimine karşı verilen bu mücadele sizi zorlayabilir, ancak koşu yarışlarına, özellikle de […]

yilin sozcugu otantik
Manşet

Yılın Sözcüğü “Otantik”

Yılın Sözcüğü “Otantik”. Merriam-Webster’ın 2023 Yılın Kelimesi olarak seçtiği kelime “authentic” (otantik) oldu. Bu kelime, her zamankinden daha fazla düşündüğümüz, yazdığımız, özlemini çektiğimiz ve yargıladığımız […]

kworks demo day
Manşet

KWORKS Demo Day

🎯Bu yıl Koç Üniversitesi Girişimcilik Merkezi KWORKS bünyesinde yer alan girişimlere mentorluk yapmaya başladım. Birebir çalıştığım girişimlere uzmanlık alanım ve tecrübelerim doğrultusunda destek oluyorum. Bu […]