Μέτρηση των μακροθρεπτικών συστατικών του εδάφους με τη γλώσσα

Πώς να μετρήσετε τα μακροθρεπτικά συστατικά στο έδαφος;

Ευτυχώς, κανείς δεν χρειάζεται να γλείψει το χώμα για να μετρήσει τα θρεπτικά συστατικά που υπάρχουν σε αυτό.

Επιστήμονες όπως Dr. Maria L. Braunger και Δρ Antonio Riul Jr εργάζονται πάνω σε μια ηλεκτρονική γλώσσα για να το κάνουν αυτό. Και οι δύο ερευνητές αναπτύσσουν νέες στρατηγικές και συσκευές για την αντιμετώπιση της μέτρησης των θρεπτικών ουσιών στο έδαφος.

Πώς λειτουργεί όμως αυτή η συσκευή και γιατί υπάρχει ζήτηση για τη μέτρηση των θρεπτικών στοιχείων του εδάφους;

Όπως είπαν οι Dr. Braunger και Dr. Riul στο το έργο τους: "Η αυξανόμενη παγκόσμια ζήτηση για τρόφιμα χωρίς αύξηση της παραγωγικής έκτασης απαιτεί καλύτερη χρήση των γεωργικών και φυσικών πόρων, γεγονός που συνεπάγεται ότι η ανάπτυξη καλύτερων εργαλείων για τη γεωργία ακριβείας θα πρέπει να αποφύγει την υπερβολική χρήση φυτοφαρμάκων και λιπασμάτων. Σε αυτό το πλαίσιο, οι πληροφορίες υψηλής λεπτομέρειας για τον χαρακτηρισμό του εδάφους είναι σημαντικές για τη διαχείριση του εδάφους και την παραγωγικότητα των καλλιεργειών όταν πρόκειται για τη γεωργία ακριβείας."

Τι πρέπει να γνωρίζετε

Κατά την καλλιέργεια λαχανικών, απαιτούνται ανόργανα θρεπτικά συστατικά για να εξασφαλιστεί η ανάπτυξη της καλλιέργειας.

Υπάρχουν δύο τύποι ανόργανων θρεπτικών συστατικών, τα μικροθρεπτικά και τα μακροθρεπτικά συστατικά, ο διαχωρισμός αυτός δεν συσχετίζεται με τη μεγαλύτερη ή μικρότερη αναγκαιότητα, αλλά με την ποσότητα που χρειάζεται η καλλιέργεια.

Ελέγξτε Γκαλερί Mind the Graph για απεικονίσεις που σχετίζονται με το έδαφος. Κάντε κλικ στην παρακάτω εικόνα!

απεικονίσεις που σχετίζονται με το έδαφος από το Mind the Graph

Μια εξήγηση για την απαίτηση των μακροθρεπτικών συστατικών σε μεγάλες ποσότητες είναι το γεγονός ότι επιτελούν δομικό ρόλο, είναι παρόντα στα μικρά τμήματα του DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και του RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ), στην ενζυμική ενεργοποίηση και στη φωτοσύνθεση.

Έξι χημικά στοιχεία θεωρούνται μακροθρεπτικά μέταλλα: Αζώτου (N), Φωσφόρου (P), Καλίου (K), Ασβεστίου (Ca), Μαγνησίου (Mg) και Θείου (S).

Η γεωργία ακριβείας αντιπροσωπεύει την ύπαρξη των σωστών ποσοτήτων μακροθρεπτικών και μικροθρεπτικών συστατικών στο έδαφος και οι συγγραφείς αναφέρουν τη σημασία της διατήρησης υγιούς εδάφους.

Αυτή η προσέγγιση της γεωργίας θα λαμβάνει υπόψη όλα τα διαθέσιμα δεδομένα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας, της παραγωγικότητας και της βιωσιμότητας της αγροτικής παραγωγής. Τα λαχανικά έχουν διαφορετικές ανάγκες και το έδαφος θα πρέπει να τους παρέχει όλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για να μπορέσουν να αναπτυχθούν υγιώς. Όμως, η ποσότητα των θρεπτικών συστατικών δεν είναι ορατή για το ανθρώπινο μάτι στο έδαφος και, ως εκ τούτου, πρέπει να μετρηθεί.

Η σημερινή τεχνολογία μετρά τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους στέλνοντας δείγματα σε εξειδικευμένο εργαστήριο για αργή και δαπανηρή χημική ανάλυση. Η ηλεκτρονική γλώσσα του συγγραφέα (e-tongue) είναι μια συσκευή τελευταίας τεχνολογίας που υπόσχεται σύντομα μια τοπική, γρήγορη και φθηνή ανάλυση.

Αλλά τι είναι η ηλεκτρονική γλώσσα και πώς δοκιμάζει το έδαφος;

Η ανθρώπινη γευστική αντίληψη περιλαμβάνει γευστικούς κάλυκες που ανιχνεύουν αλμυρές, ξινές, πικρές, γλυκές και ουμάμι γεύσεις. Τα κύτταρα των υποδοχέων γεύσης στους γευστικούς κάλυκες είναι υπεύθυνα για την αντίδραση με τα ιόντα που υπάρχουν στα τρόφιμα διαλυμένα στο σάλιο.

Τα κύτταρα στέλνουν στον εγκέφαλο απεριόριστες ηλεκτρικές πληροφορίες για τη γεύση.

Η ηλεκτρονική γλώσσα είναι μια συσκευή που μιμείται την αντίστοιχη ανθρώπινη και αποτελείται γενικά από μια σειρά αισθητήριων μονάδων που προσομοιώνουν τους γευστικούς κάλυκες. Εν συντομία, όταν βυθίζονται σε ένα υγρό, οι αισθητήριες μονάδες μπορούν να αισθάνονται μεταβολές στο εξωτερικό περιβάλλον μέσω αλλαγών στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά τους.

Η συσκευή

Για τη μέτρηση ενός δείγματος εδάφους, το έδαφος πρέπει να διαλυτοποιηθεί σε νερό και να περάσει από μια συστοιχία τεσσάρων αισθητήρων.

Το δείγμα λειτουργεί ως διηλεκτρικό μέσο και ο αισθητήρας ως πυκνωτής παράλληλης πλάκας. Τα ιόντα που υπάρχουν στο δείγμα και διέρχονται από τη συστοιχία αισθητήρων αλλάζουν τη σύνθετη αντίσταση με διαφορετικό τρόπο, ανάλογα με την ηλεκτρική φύση των υλικών που αποτελούν κάθε μονάδα αισθητήρα.

Η διαφορά στην ηλεκτρική απόκριση δημιουργεί ένα δακτυλικό αποτύπωμα του αναλυόμενου δείγματος. Τα δεδομένα χωρητικής σύνθετης αντίστασης ενός αισθητήρα αποκτώνται με σάρωση συχνότητας μεταξύ 1 Hz και 1 MHz ενός ημιτονοειδούς σήματος πλάτους 25 mV.

Λαμβάνοντας υπόψη τη διακύμανση όλων των μονάδων ανίχνευσης μαζί και εφαρμόζοντας μια μαθηματική επεξεργασία, είναι δυνατόν να έχουμε ένα σημείο μέτρησης για ένα δείγμα σε ένα επίπεδο διάγραμμα 2D.

Η επόμενη πρόκληση

Μέχρι στιγμής η ηλεκτρονική γλώσσα μπορεί να έχει μια ποιοτική απόκριση και η πρόκληση σήμερα είναι η ποσοτική μέτρηση της ποσότητας του καλίου (για παράδειγμα) που υπάρχει σε ένα δείγμα εδάφους.

Μια εναλλακτική λύση είναι να έχετε ένα πρότυπο έδαφος (πλούσιο σε κάλιο, για παράδειγμα) και η μέθοδος θα λέει πόσο απέχει το δείγμα από το πρότυπο αυτό, εκτιμώντας την ποσότητα καλίου στο δείγμα εδάφους. Η ύπαρξη ενός προτύπου για κάθε μακροθρεπτικό συστατικό καθιστά δυνατό τον έλεγχο εάν ένα δείγμα βρίσκεται πολύ κοντά ή πολύ μακριά (φτωχό ή πλούσιο, αντίστοιχα) από το καθένα.

επιστημονική φιγούρα φτιαγμένη σε Mind the Graph

Έχοντας την απόκριση της ηλεκτρονικής γλώσσας και γνωρίζοντας έτσι την ισορροπία των θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος, ο γεωργός μπορεί να διαχειριστεί τη διόρθωση του εδάφους επιλέγοντας το σωστό λίπασμα σε μια συγκεκριμένη περιοχή, μειώνοντας έτσι τη σπατάλη μιας τυφλής επιλογής.

Η μείωση της σπατάλης και η βελτίωση της παραγωγικότητας είναι ο στόχος της γεωργίας ακριβείας, και με αυτή τη συσκευή, ο Δρ Braunger και ο Δρ Raul θέλουν να βοηθήσουν τη γεωργία ακριβείας με μια συσκευή χαμηλού κόστους, απλή, γρήγορη και χρησιμοποιούμενη επιτόπου. Ελπίζουμε να έχουμε σύντομα ηλεκτρονικές γλώσσες που θα βοηθούν τους αγρότες στη γεωργία του μέλλοντος.

____________

Όπως ο Dr. Braunger και ο Dr. Raul βοηθούν τους αγρότες, Mind the Graph μπορεί να σας βοηθήσει να προετοιμάσετε μια εργασία ή μια παρουσίαση με πολλές κατηγορίες εικονογράφησης όπου μπορείτε να βρείτε ό,τι χρειάζεστε.

Και είμαστε εδώ για να σας βοηθήσουμε αν χρειαστείτε οτιδήποτε άλλο, απλά συνδεθείτε στο λογαριασμό σας και στείλτε μας ένα μήνυμα στο REQUEST AN ICON.