Comment mesurer les macronutriments dans le sol ?
Heureusement, nul n'a besoin de lécher le sol pour mesurer les nutriments qui y sont présents.
Des scientifiques comme Dr. Maria L. Braunger et Dr. Antonio Riul Jr travaillent sur une langue électronique à cet effet. Les deux chercheurs développent de nouvelles stratégies et de nouveaux dispositifs pour faire face à la mesure des nutriments sur le sol.
Mais comment fonctionne cet appareil et pourquoi y a-t-il une demande pour mesurer les nutriments du sol ?
Comme le Dr. Braunger et le Dr. Riul l'ont dit en leur travail: "La demande mondiale croissante de nourriture sans augmenter la surface productive nécessite une meilleure utilisation des ressources agricoles et naturelles, ce qui implique que le développement de meilleurs outils pour l'agriculture de précision devrait éviter l'utilisation excessive de pesticides et d'engrais. Dans ce contexte, des informations très détaillées pour la caractérisation des sols sont importantes pour la gestion des sols et la productivité des cultures dans le cadre de l'agriculture de précision."
Ce que vous devez savoir
Lors de la culture de légumes, les nutriments minéraux sont nécessaires pour assurer le développement des cultures.
Il existe deux types de nutriments minéraux, les micronutriments et les macronutriments, cette division n'étant pas corrélée à une plus ou moins grande essentialité, mais à la quantité nécessaire à la culture.
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L'une des raisons pour lesquelles les macronutriments sont nécessaires en grande quantité est le fait qu'ils jouent un rôle structurel, sont présents dans les petites parties de l'ADN (acide désoxyribonucléique) et de l'ARN (acide ribonucléique), dans l'activation enzymatique et la photosynthèse.
Six éléments chimiques sont considérés comme des minéraux macronutritifs : Azote (N), Phosphore (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Magnésium (Mg) et Soufre (S).
L'agriculture de précision consiste à disposer des bonnes quantités de macronutriments et de micronutriments dans le sol, et les auteurs soulignent l'importance de maintenir un sol sain.
Cette approche de l'agriculture tiendra compte de toutes les données disponibles pour améliorer l'efficacité, la productivité et la durabilité de la production rurale. Les légumes ont des besoins différents et le sol doit leur fournir tous les nutriments nécessaires à une croissance saine. Mais la quantité de nutriments n'est pas visible à l'œil nu sur le sol et, par conséquent, elle doit être mesurée.
La technologie actuelle mesure les nutriments du sol en envoyant des échantillons à un laboratoire spécialisé pour une analyse chimique lente et coûteuse. La langue électronique de l'auteur (e-tongue) est un appareil de pointe qui promet sous peu une analyse locale, rapide et bon marché.
Mais qu'est-ce qu'une langue électronique et comment goûte-t-elle le sol ?
La perception du goût chez l'homme implique que les papilles gustatives détectent les saveurs salées, acides, amères, sucrées et umami. Les cellules réceptrices des papilles gustatives réagissent aux ions présents dans les aliments dissous dans la salive.
Les cellules envoient au cerveau des informations électriques immenses sur le goût.
La langue électronique est un dispositif qui imite l'homologue humain et qui est généralement composé d'un ensemble d'unités de détection simulant les papilles gustatives. En bref, lorsqu'elles sont immergées dans un liquide, les unités de détection peuvent ressentir les variations de l'environnement externe par le biais de changements dans leurs caractéristiques électriques.
L'appareil
Pour mesurer un échantillon de sol, il faut solubiliser le sol dans l'eau et le faire passer dans un réseau de quatre capteurs.
L'échantillon agit comme un milieu diélectrique et le capteur comme un condensateur à plaques parallèles. Les ions présents dans l'échantillon qui traversent le réseau de capteurs modifient l'impédance de manière différente, en fonction de la nature électrique des matériaux constituant chaque unité de détection.
La différence dans la réponse électrique génère une empreinte digitale de l'échantillon analysé. Les données d'impédance capacitive d'un capteur sont acquises par un balayage de fréquence entre 1 Hz et 1 MHz d'un signal sinusoïdal de 25 mV d'amplitude.
En considérant la variation de toutes les unités de détection ensemble et en appliquant un traitement mathématique, il est possible d'avoir un point de mesure pour un échantillon dans un plan 2D.
Le prochain défi
Jusqu'à présent, la langue électronique pourrait avoir une réponse qualitative, et le défi actuel est une mesure quantitative de la quantité de potassium (par exemple) présente dans un échantillon de sol.
Une alternative est de disposer d'un sol standard (riche en potassium, par exemple) et la méthode dira à quelle distance l'échantillon se trouve de ce standard, en estimant la quantité de potassium dans l'échantillon de sol. Le fait de disposer d'une norme pour chaque macronutriment permet de vérifier si un échantillon est trop proche ou trop éloigné (pauvre ou riche, respectivement) de chacune d'elles.
Le fait d'avoir la réponse de la langue électronique et de connaître ainsi l'équilibre des nutriments dans le sol permet à un agriculteur de gérer la correction du sol en choisissant le bon engrais dans une région spécifique, réduisant ainsi le gaspillage d'un choix aveugle.
La réduction des déchets et l'amélioration de la productivité sont les objectifs de l'agriculture de précision. Avec cet appareil, les docteurs Braunger et Raul veulent aider l'agriculture de précision avec un appareil peu coûteux, simple, rapide et utilisé sur place. Nous espérons avoir bientôt des langues électroniques qui aideront les agriculteurs dans l'agriculture du futur.
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