Mulla makrotoitainete mõõtmine keele abil

Kuidas mõõta mulla makrotoitaineid?

Õnneks ei pea keegi pinnast lakkuma, et mõõta selles sisalduvaid toitaineid.

Teadlased nagu Dr. Maria L. Braunger ja Dr. Antonio Riul Jr töötavad elektroonilise keele kallal, et seda teha. Mõlemad teadlased töötavad välja uusi strateegiaid ja seadmeid, et tegeleda toitainete mõõtmisega pinnases.

Kuid kuidas see seade töötab ja miks on vaja mõõta mulla toitainete sisaldust?

Nagu Dr. Braunger ja Dr. Riul ütlesid dokumendis nende töö: "Maailma kasvav nõudlus toidu järele ilma tootmispindade suurendamiseta nõuab põllumajandus- ja loodusressursside paremat kasutamist, mis tähendab, et täpsema põllumajanduse paremate vahendite väljatöötamine peaks vältima pestitsiidide ja väetiste liigset kasutamist. Selles kontekstis on täpsuspõllumajandusega tegelemisel mulla iseloomustamiseks vajalik väga üksikasjalik teave oluline mullaharimise ja põllukultuuride tootlikkuse jaoks."

Mida on vaja teada

Köögiviljade kasvatamisel on vaja mineraaltoitaineid, et tagada põllukultuuri areng.

Mineraalained on kahte liiki, mikrotoitained ja makrotoitained, kusjuures see jaotus ei ole seotud suurema või väiksema vajalikkusega, vaid põllukultuuri poolt vajamineva kogusega.

Vaadake Mind the Graph galerii mullaga seotud illustratsioonid. Klõpsake alloleval pildil!

mullaga seotud illustratsioonid Mind the Graph-st

Üks seletus makrotoitainete suurele vajadusele on asjaolu, et neil on struktuuriline roll, nad esinevad DNA (desoksüribonukleiinhappe) ja RNA (ribonukleiinhappe) väikestes osades, ensüümide aktiveerimisel ja fotosünteesis.

Kuus keemilist elementi on makrotoitainete mineraalid: Lämmastik (N), fosfor (P), kaalium (K), kaltsium (Ca), magneesium (Mg) ja väävel (S).

Täppispõllumajandus tähendab, et mullas on õige kogus makro- ja mikrotoitaineid ning autorid rõhutavad, kui oluline on säilitada terve muld.

Selline põllumajanduslik lähenemine võtab arvesse kõiki olemasolevaid andmeid, et parandada maapiirkondade tootmise tõhusust, tootlikkust ja jätkusuutlikkust. Köögiviljadel on erinevad vajadused ja muld peaks andma neile kõik vajalikud toitained, et võimaldada tervislikku kasvu. Kuid toitainete kogus ei ole mullast inimsilmale nähtav ja seetõttu tuleb seda mõõta.

Tänapäeva tehnoloogia mõõdab mulla toitaineid, saates proovid aeglaseks ja kalliks keemiliseks analüüsiks erilaboratooriumi. Autori elektrooniline keel (e-tongue) on nüüdisaegne seade, mis lubab lühidalt kohalikku, kiiret ja odavat analüüsi.

Aga mis on e-kõne ja kuidas see maitseb mulda?

Inimese maitsemeel hõlmab maitsemeeli, mis tuvastavad soolaseid, hapu, mõru, magusaid ja umami maitseid. Maitsepungade maitseretseptorirakud vastutavad süljes lahustunud toiduainetes sisalduvate ioonidega reageerimise eest.

Rakud saadavad ajule mõõtmatut elektrilist teavet maitse kohta.

E-keel on seade, mis imiteerib inimese vastet ja koosneb üldjuhul maitsepungi simuleerivatest sensoriüksustest. Lühidalt öeldes, vedelikku kastetuna suudavad sensoriüksused tunnetada väliskeskkonna muutusi oma elektriliste omaduste muutumise kaudu.

Seade

Mullaproovi mõõtmiseks tuleb muld lahustada vees ja lasta see läbi nelja sensori massiivi.

Proov toimib kui dielektriline keskkond ja andur kui paralleelkondensaator. Proovis olevad ioonid, mis läbivad andurimassiivi, muudavad impedantsi erinevalt vastavalt iga anduriüksuse moodustavate materjalide elektrilisele iseloomule.

Elektrilise reaktsiooni erinevus tekitab analüüsitava proovi sõrmejälje. Anduri mahtuvusliku impedantsi andmed saadakse 25 mV amplituudiga siinussignaali sageduse pühkimisega vahemikus 1 Hz kuni 1 MHz.

Võttes arvesse kõigi mõõtmisüksuste varieeruvust koos ja rakendades matemaatilist käsitlust, on võimalik saada proovi mõõtmispunkt 2D-tasapinnalisel graafikul.

Järgmine väljakutse

Siiani võis e-kõne vastata kvalitatiivselt ja tänapäeval on väljakutse kvantitatiivne mõõtmine, kui palju kaaliumi (näiteks) on mullaproovis.

Alternatiiviks on kasutada standardmulda (mis on näiteks kaaliumirikas) ja meetod ütleb, kui kaugel proov sellest standardist on, hinnates kaaliumi kogust mullaproovis. Iga makrotoitaine standardi olemasolu võimaldab kontrollida, kas proov on igast makrotoitaine standardist liiga lähedal või liiga kaugel (vastavalt vaene või rikas).

Mind the Graph-s tehtud teaduslik näitaja

E-keele vastuse olemasolu ja seega teadmine toitainete tasakaalust mullas võimaldab põllumajandustootjal juhtida mullakorrektsiooni, valides õiget väetist konkreetses piirkonnas, vähendades seega pimesi tehtud valikust tulenevat raiskamist.

Täppispõllumajanduse eesmärk on vähendada raiskamist ja parandada tootlikkust ning selle seadmega soovivad dr Braunger ja dr Raul aidata täppispõllumajandust odava, lihtsa, kiire ja kohapeal kasutatava seadmega. Loodame, et peagi on e-tongid põllumeestele abiks tuleviku põllumajanduses.

____________

Nagu dr Braunger ja dr Raul aitavad põllumajandustootjaid, Mind the Graph aitab teil koostada paberit või esitlust paljude illustratsioonikategooriate abil, kust leiate kõik vajaliku.

Ja me oleme siin, et aidata teid, kui vajate midagi muud, lihtsalt logige oma kontole sisse ja saatke meile sõnum REQUEST AN ICON.