Как се измерват макроелементите в почвата?

За щастие не е необходимо да облизвате почвата, за да определите съдържанието на хранителни вещества в нея.

Учени като Д-р Мария Л. Браунгер и Д-р Антонио Риул младши работим върху електронен език за тази цел. И двамата изследователи разработват нови стратегии и устройства за справяне с измерването на хранителните вещества в почвата.

Но как работи това устройство и защо е необходимо да се измерват хранителните вещества в почвата?

Както казаха д-р Браунгер и д-р Риул в тяхната работа: "Нарастващото световно търсене на храна без увеличаване на производствените площи изисква по-добро използване на селскостопанските и природните ресурси, което означава, че разработването на по-добри инструменти за прецизно земеделие трябва да избягва прекомерната употреба на пестициди и торове. В този контекст високодетайлната информация за характеризиране на почвата е важна за управлението на почвата и производителността на културите, когато става въпрос за прецизно земеделие."

Какво трябва да знаете

При отглеждането на зеленчуци са необходими минерални хранителни вещества, за да се гарантира развитието на културите.

Съществуват два вида минерални хранителни вещества - микро- и макроелементи, като това разделение не е свързано с по-голяма или по-малка необходимост, а с количеството, необходимо на културата.

Проверете Галерия Mind the Graph за илюстрации, свързани с почвата. Кликнете върху изображението по-долу!

илюстрации, свързани с почвата от Mind the Graph

Едно от обясненията за необходимостта от големи количества макронутриенти е фактът, че те имат структурна роля, присъстват в малките части на ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) и РНК (рибонуклеинова киселина), в ензимната активация и фотосинтезата.

Шест химични елемента се считат за макроелементи: Азот (N), Фосфор (P), Калий (K), Калций (Ca), Магнезий (Mg) и Сяра (S).

Прецизното земеделие се изразява в това, че в почвата трябва да се съдържат правилните количества макро- и микроелементи, а авторите посочват колко е важно да се поддържа здрава почва. 

Този подход към селското стопанство ще вземе предвид всички налични данни, за да подобри ефективността, производителността и устойчивостта на производството в селските райони. Зеленчуците имат различни нужди и почвата трябва да им осигури всички необходими хранителни вещества, за да се осигури здравословен растеж. Но количеството на хранителните вещества не е видимо за човешкото око в почвата и затова трябва да се измерва. 

Съвременните технологии измерват хранителните вещества в почвата, като изпращат проби в специализирана лаборатория за бавен и скъп химичен анализ. Електронният език на автора (e-tongue) е съвременно устройство, което обещава за кратко време локален, бърз и евтин анализ.

Но какво представлява електронният език и как вкусва почвата?

Човешкото вкусово възприятие включва вкусови рецептори, които откриват солен, кисел, горчив, сладък и умами вкус. Рецепторните клетки във вкусовите рецептори са отговорни за реакциите с йоните, съдържащи се в хранителните продукти, разтворени в слюнката.

Клетките изпращат до мозъка огромна електрическа информация за вкуса. 

Електронният език е устройство, имитиращо човешкия аналог, и обикновено се състои от набор от сензорни устройства, имитиращи вкусовите рецептори. Накратко, когато са потопени в течност, сензорните единици могат да усещат промените във външната среда чрез промени в електрическите си характеристики.

Устройството

За да се измери почвена проба, почвата трябва да се разтвори във вода и да се прокара през масив от четири сензора.

Пробата действа като диелектрична среда, а сензорът - като паралелен кондензатор. Йоните в пробата, преминаващи през сензорния масив, променят импеданса по различен начин в зависимост от електрическата природа на материалите, изграждащи всяка сензорна единица. 

Разликата в електрическата реакция генерира пръстов отпечатък на анализираната проба. Данните за капацитивното съпротивление на сензора се получават чрез честотно размахване между 1 Hz и 1 MHz на синусоидален сигнал с амплитуда 25 mV.

Като се вземат предвид вариациите на всички сензорни единици заедно и се приложи математическа обработка, е възможно да се получи точка на измерване за проба в 2D равнинен участък. 

Следващото предизвикателство

Досега електронният език можеше да има качествен отговор, а предизвикателството в днешно време е количественото измерване на количеството калий (например) в почвената проба. 

Алтернативата е да се използва стандартна почва (например богата на калий) и методът ще покаже колко далеч е пробата от този стандарт, като оцени количеството калий в почвената проба. Наличието на стандарт за всеки макроелемент дава възможност да се провери дали дадена проба е твърде близо или твърде далеч (съответно бедна или богата) от всеки от тях.

научна фигура, изработена в Mind the Graph

Притежаването на отговора на електронния език и следователно познаването на баланса на хранителните вещества в почвата позволява на земеделския стопанин да управлява корекцията на почвата, като избира правилния тор в определен регион, като по този начин намалява загубите от сляп избор.

Намаляването на отпадъците и подобряването на производителността е целта на прецизното земеделие, а с това устройство д-р Браунгер и д-р Раул искат да подпомогнат прецизното земеделие с устройство, което е евтино, просто, бързо и се използва на място. Надяваме се скоро електронните езици да помагат на фермерите в земеделието на бъдещето.

____________

Д-р Браунжер и д-р Раул помагат на фермерите, Mind the Graph може да ви помогне да подготвите доклад или презентация с много категории илюстрации, в които можете да намерите всичко, от което се нуждаете.


Ако имате нужда от нещо друго, ние сме насреща, за да ви помогнем. влезте в профила си и ни изпратете съобщение в полето ЗАЯВЯВАНЕ НА ИКОНА.

Свързани статии
абонамент за лого

Абонирайте се за нашия бюлетин

Ексклузивно висококачествено съдържание за ефективни визуални
комуникация в областта на науката.

- Ексклузивно ръководство
- Съвети за дизайн
- Научни новини и тенденции
- Уроци и шаблони