舌で土壌の大栄養素を測定する

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とアントニオ・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:「このことは、精密農業のためのより良いツールの開発が、農薬や肥料の過剰使用を避けるべきことを意味している。このような背景から、土壌の特性評価のための高詳細な情報は、精密農業に取り組む際の土壌管理および作物生産性にとって重要である。"

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。

ミネラル栄養素には微量栄養素と多量栄養素の2種類があり、この区分は必須性の高低ではなく、作物が必要とする量に相関している。

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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。

6つの化学元素が大栄養素ミネラルとされています。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）。

精密農業とは、土壌中の多量栄養素と微量栄養素を適切に管理することであり、著者は健康な土壌を維持することの重要性を述べています。

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、土壌の栄養分を測定するために、専門の研究所にサンプルを送り、時間と費用のかかる化学分析を行っている。著者の電子舌（e-tongue）は、短時間で、速く、安価な分析を約束する最新鋭の装置である。

しかし、e-tongueとは何なのか、土の味はどうなのか。

人間の味覚には、塩味、酸味、苦味、甘味、うま味などを感知する味蕾があります。味蕾にある味覚受容細胞は、唾液中に溶け出した食材に含まれるイオンと反応する役割を担っている。

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。

試料は誘電体媒体として、センサーは平行平板コンデンサーとして機能する。センサーアレイを通過する試料中のイオンは、各センシングユニットを形成する材料の電気的性質に従って、異なるインピーダンスを変化させる。

電気的な反応の違いにより、分析した試料のフィンガープリントを生成します。センサーの容量性インピーダンスのデータは、振幅25mVの正弦波信号を1Hzから1MHzの間で周波数掃引することにより取得します。

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。

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。

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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。

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