土壌中の多量栄養素をどう測定するか?

幸いなことに、土を舐めなくても、土に含まれる栄養素を測定することができます。

のような科学者。 マリア・L・ブラウンジャー博士アントニオ・リウル・Jr博士 は、そのための電子舌の研究をしています。両研究者は、土壌上の養分測定に対処するための新しい戦略や装置を開発しています。

しかし、この装置がどのように機能するのか、なぜ土壌の栄養分を測定する需要があるのか。

でBraunger博士とRiul博士が述べているように。 のうじょう:「生産面積を増やさずに世界の食糧需要を増やすには、農業資源と天然資源をより有効に活用する必要があります。つまり、精密農業のための優れたツールの開発により、農薬や肥料の過剰使用を避ける必要があります。その中で 文脈土壌の特性を把握するための高詳細な情報は、土壌管理や作物栽培に重要です。 生産性 精密農業に取り組む際に"

知っておきたいこと

野菜を栽培する場合、作物の発育を確保するためにミネラル系の栄養素が必要です。

の2つがあります。 類型 ミネラル栄養素、微量栄養素、多量栄養素のうち、この区分は必須性の大小ではなく、作物が必要とする量に相関しています。

チェックする Mind the Graph ギャラリー 土にまつわるイラストをご紹介します。下の画像をクリックしてください

Mind the Graphの土にまつわるイラスト。

大栄養素が多く必要とされる理由として、構造的な役割、DNA(デオキシリボ核酸)やRNA(リボ核酸)の小さな部分に存在すること、酵素の活性化、光合成などがあげられる。

シックス ケミカル 元素は、大栄養素のミネラルと考えられています:窒素(N)、リン(P)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、イオウ(S)。

精密農業は、土壌に適切な量のマクロ栄養素と微量栄養素を持つことを意味し、著者は次のように述べています。 重要性 健康な土壌を維持するための 

この農業のアプローチは、農村生産の効率、生産性、持続可能性を向上させるために、利用可能なすべてのデータを考慮します。野菜にはさまざまなニーズがあり、健康な生育を可能にするために必要なすべての栄養素を土壌に供給する必要があります。しかし、土壌に含まれる栄養素の量は人間の目には見えないため、測定する必要があります。 

今日の技術では、土壌の栄養素を測定するために、サンプルを専門の機関に送ることで 研究室 そのため、化学分析には時間がかかり、コストもかかる。著者の電子舌(e-tongue)は、局所的、高速、安価な分析を短期間に約束する最先端の装置である。

しかし、e-tongueとは何なのか、土の味はどうなのか。

人間の味覚は、味蕾が塩味、酸味、苦味、甘味、うま味を感知しています。味覚受容体 セル は、唾液に溶け込んだ食材に含まれるイオンと反応する役割を担っています。

細胞は、味覚に関する膨大な電気情報を脳に送る。 

E-tongueは、人間の舌を模したデバイスで、一般的には味蕾を模したセンシングユニットの配列で構成されている。簡単に説明すると、センシングユニットを液体に浸すと、電気特性の変化により外部環境の変化を感じることができる。

デバイス

土壌サンプルを測定するには、土壌を水に溶かし、4つのセンサーアレイを通過させる必要があります。

試料は誘電体として、センサーは平行平板コンデンサとして機能します。センサーアレイを通過する試料中のイオンは、その電気的性質によってインピーダンスを変化させます。 てんち 各センシングユニットを形成する材料の 

があります。 の電気的応答は、分析されたサンプルの指紋を生成します。センサーの容量性インピーダンスデータは、25mVの振幅を持つ正弦波信号を1Hzから1MHzの間で周波数掃引することで取得します。

すべてのセンシングユニットの変動をまとめて考慮し、数学的処理を施すことで、2次元平面プロット上にサンプルの測定点を持つことができる。 

次のチャレンジ

ここまではe-tongueの定性的な反応かもしれませんが、今の課題は、土壌サンプルに(例えば)カリウムがどれだけ含まれているかを定量的に測定することです。 

また、標準的な土壌(例えば、カリウムを多く含む土壌) を用意し、試料がその標準的な土壌からどの程度離れているかを示 すことで、土壌試料中のカリウムの量を推定する方法もある。各大栄養素の標準物質があることで、試料がそれぞれの標準物質に近いか遠いか(それぞれ貧しいか豊かか)を確認することができる。

Mind the Graphで作られたサイエンスフィギュア

e-tongueの反応を持つことで、土壌の栄養バランスを知ることができるため、農家は特定の地域で適切な肥料を選択することで土壌の補正管理を行うことができ、やみくもに選択することの無駄を減らすことができます。

Braunger博士とRaul博士は、この装置によって、低コストで簡単、迅速、かつ現場で使用できる装置で精密農業を支援したいと考えています。未来の農業のために、e-tonguが農家を支援する日が近いことを期待しています。

____________

ブラウンジャー博士とラウル博士が農家を助けているように。 Mind the Graph は、必要なものがすべて見つかる多くのイラストのカテゴリで、論文やプレゼンテーションの準備に役立つことができます。


また、何かあれば、私たちがお手伝いします。 アカウントにログインする をクリックし、「REQUEST AN ICON」にてメッセージをお送りください。

ロゴサブスクライブ

ニュースレターを購読する

効果的なビジュアルに関する高品質なコンテンツを独占配信
科学におけるコミュニケーション

- 専用ガイド
- デザインのヒント
- 科学ニュース・トレンド
- チュートリアルとテンプレート