Måling av makronæringsstoffer i jorda med tungen

Hvordan måler man makronæringsstoffer i jorda?

Heldigvis er det ingen som trenger å slikke på jorda for å måle næringsinnholdet i den.

Forskere som Dr. Maria L. Braunger og Dr. Antonio Riul Jr. jobber med en elektronisk tunge for å gjøre det. Begge forskerne utvikler nye strategier og utstyr for å håndtere måling av næringsstoffer i jordsmonnet.

Men hvordan fungerer dette apparatet, og hvorfor er det behov for å måle næringsstoffer i jordsmonnet?

Som Dr. Braunger og Dr. Riul sa i sin artikkel sitt arbeid: “The growing world demand for food without increasing the productive area requires better use of agricultural and natural resources, which implies that the development of better tools for precision agriculture should avoid excessive use of pesticides and fertilizers. Within this context, high-detailed information for soil characterization is important for soil management and crop productivity when dealing with precision agriculture.”

Det du trenger å vite

Ved dyrking av grønnsaker er det nødvendig med mineralske næringsstoffer for å sikre avlingens utvikling.

There are two types of mineral nutrients, micronutrients, and macronutrients, this division does not correlate with greater or lesser essentiality, but with the amount needed by the crop.

Sjekk ut Mind the Graph-galleriet for illustrasjoner relatert til jord. Klikk på bildet nedenfor!

illustrasjoner relatert til jord fra Mind the Graph

En forklaring på det høye behovet for makronæringsstoffer er at de har en strukturell rolle, inngår i de små delene av DNA (deoksyribonukleinsyre) og RNA (ribonukleinsyre), i enzymatisk aktivering og i fotosyntesen.

Six chemical elements are considered Macronutrient minerals: Nitrogen (N), Phosphorus (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), and Sulfur (S).

Precision agriculture stands for having the right quantities of Macronutrients and Micronutrients in the soil, and the authors state the importance of maintaining healthy soil.

Denne tilnærmingen til landbruk vil ta hensyn til alle tilgjengelige data for å forbedre effektiviteten, produktiviteten og bærekraften i landbruket. Grønnsakene har ulike behov, og jorda bør gi dem alle næringsstoffene de trenger for å vokse sunt. Men mengden næringsstoffer i jorden er ikke synlig for det menneskelige øyet, og må derfor måles.

Today’s technology measures the soil nutrients by sending samples to a specialized laboratory for slow and expensive chemical analysis. The author’s electronic tongue (e-tongue) is a state-of-the-art device that promises shortly a local, fast, and cheap analysis.

Men hva er en e-tunge og hvordan smaker den på jorden?

The human taste perception involves taste buds detecting salty, sour, bitter, sweet, and umami flavors. Taste receptor cells in the taste buds are responsible to react with ions present in foodstuff dissolved in saliva.

Cellene sender en enorm mengde elektrisk informasjon om smaken til hjernen.

E-tungen er en enhet som etterligner den menneskelige tungen, og den består vanligvis av en rekke sensorenheter som simulerer smaksløkene. Kort fortalt kan sensorene, når de er nedsenket i en væske, føle variasjoner i det ytre miljøet gjennom endringer i de elektriske egenskapene.

Enheten

For å måle en jordprøve må jorda oppløses i vann og føres gjennom en matrise med fire sensorer.

The sample acts as a dielectric medium and the sensor as a parallel plate capacitor. Ions present in the sample passing through the sensor array change the impedance differently, according to the electrical nature of the materials forming each sensing unit.

The difference in the electrical response generates a fingerprint of the analyzed sample. The capacitive impedance data of a sensor is acquired by a frequency sweep between 1 Hz and 1 MHz of a sinusoidal signal with 25 mV of amplitude.

Ved å ta hensyn til variasjonen i alle sensorenhetene samlet og anvende en matematisk behandling, er det mulig å få et målepunkt for en prøve i et 2D-plott.

Den neste utfordringen

Så langt har e-tungen kanskje gitt et kvalitativt svar, og utfordringen i dag er en kvantitativ måling av hvor mye kalium (for eksempel) som finnes i en jordprøve.

Et alternativ er å ha en standardjord (f.eks. rik på kalium), og metoden sier hvor langt prøven ligger fra denne standarden, og estimerer kaliummengden i jordprøven. Å ha en standard for hvert makronæringsstoff gjør det mulig å sjekke om en prøve ligger for nær eller for langt (henholdsvis fattig eller rik) fra hver enkelt standard.

vitenskapelig figur laget i Mind the Graph

Ved å ha e-tongue-responsen og dermed kjenne balansen mellom næringsstoffene i jorden, kan bonden styre jordkorreksjonen ved å velge riktig gjødsel i en bestemt region, og dermed redusere sløsingen ved et blindt valg.

Målet med presisjonslandbruk er å redusere sløsing og øke produktiviteten, og med denne enheten ønsker Dr. Braunger og Dr. Raul å hjelpe presisjonslandbruket med en enhet som er billig, enkel, rask og kan brukes på stedet. Vi håper snart å ha e-tunger som kan hjelpe bønder i fremtidens landbruk.

____________

Dr. Braunger og Dr. Raul hjelper bøndene, Mind the Graph kan hjelpe deg med å forberede en oppgave eller presentasjon med mange illustrasjonskategorier der du finner alt du trenger.

Og vi er her for å hjelpe deg hvis du trenger noe mer, bare logg inn på kontoen din og send oss en melding i REQUEST AN ICON.

Måling av makronæringsstoffer i jordsmonnet med tungen

Hvordan måler man makronæringsstoffer i jorda?

Det du trenger å vite

Men hva er en e-tunge og hvordan smaker den på jorden?

Enheten

Den neste utfordringen

Abonner på nyhetsbrevet vårt