Измерение макроэлементов почвы с помощью языка

Как измерить содержание макроэлементов в почве?

К счастью, никому не нужно лизать почву, чтобы измерить содержание в ней питательных веществ.

Такие ученые, как Доктор Мария Л. Браунгер и Доктор Антонио Риуль младший работают над созданием электронного языка для этого. Оба исследователя разрабатывают новые стратегии и устройства для решения проблемы измерения питательных веществ в почве.

Но как работает этот прибор и почему существует потребность в измерении питательных веществ в почве?

Как сказали д-р Браунгер и д-р Риул в статье их работа: "Растущий мировой спрос на продовольствие без увеличения продуктивной площади требует более эффективного использования сельскохозяйственных и природных ресурсов, что подразумевает, что разработка более совершенных инструментов для точного земледелия должна исключать чрезмерное использование пестицидов и удобрений. В этом контексте высокодетальная информация для определения характеристик почвы важна для управления почвой и продуктивности культур при работе с точным земледелием."

Что нужно знать

При выращивании овощей для обеспечения развития урожая необходимы минеральные питательные вещества.

Существует два типа минеральных питательных веществ, микроэлементы и макроэлементы, это разделение не связано с большей или меньшей важностью, а с количеством, необходимым культуре.

Проверьте Галерея Mind the Graph для иллюстраций, связанных с почвой. Нажмите на изображение ниже!

иллюстрации, связанные с почвой из Mind the Graph

Одним из объяснений того, что макроэлементы требуются в больших количествах, является тот факт, что они играют структурную роль, присутствуют в малых частях ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты), в ферментативной активации и фотосинтезе.

К минералам-макронутриентам относятся шесть химических элементов: Азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg) и сера (S).

Точное земледелие подразумевает наличие в почве необходимого количества макро- и микроэлементов, и авторы указывают на важность поддержания здоровой почвы.

При таком подходе к сельскому хозяйству будут учитываться все имеющиеся данные для повышения эффективности, производительности и устойчивости сельского производства. У овощей разные потребности, и почва должна обеспечить их всеми питательными веществами, необходимыми для здорового роста. Но количество питательных веществ в почве не видно человеческому глазу, поэтому его необходимо измерять.

Сегодняшние технологии измеряют питательные вещества в почве, отправляя образцы в специализированную лабораторию для медленного и дорогого химического анализа. Электронный язык автора (e-tongue) - это современное устройство, которое обещает в скором времени локальный, быстрый и дешевый анализ.

Но что такое электронный язык и как он пробует почву на вкус?

Вкусовое восприятие человека включает вкусовые рецепторы, определяющие соленый, кислый, горький, сладкий и вкус умами. Клетки вкусовых рецепторов во вкусовых рецепторах отвечают за реакцию с ионами, присутствующими в пищевых продуктах, растворенных в слюне.

Клетки посылают в мозг огромную электрическую информацию о вкусе.

Электронный язык - это устройство, имитирующее человеческий аналог, и, как правило, состоит из массива чувствительных элементов, имитирующих вкусовые рецепторы. Вкратце, при погружении в жидкость чувствительные элементы могут ощущать изменения во внешней среде через изменения своих электрических характеристик.

Устройство

Для измерения образца почвы его необходимо растворить в воде и пропустить через массив из четырех датчиков.

Образец действует как диэлектрическая среда, а датчик - как параллельный пластинчатый конденсатор. Ионы, присутствующие в образце, проходя через массив датчиков, по-разному изменяют импеданс в зависимости от электрической природы материалов, образующих каждый чувствительный элемент.

Разница в электрическом отклике создает отпечаток анализируемого образца. Данные емкостного импеданса датчика получают с помощью частотной развертки в диапазоне от 1 Гц до 1 МГц синусоидального сигнала с амплитудой 25 мВ.

Учитывая вариации всех чувствительных элементов вместе и применяя математическую обработку, можно получить точку измерения для образца на двумерном плоском графике.

Следующий вызов

Пока что электронный язык может дать качественный ответ, и в настоящее время задача состоит в количественном измерении того, сколько калия (например) присутствует в образце почвы.

Альтернативой может быть стандартная почва (например, богатая калием), и метод покажет, насколько далеко образец находится от этого стандарта, оценивая количество калия в образце почвы. Наличие стандарта для каждого макроэлемента позволяет проверить, находится ли образец слишком близко или слишком далеко (бедный или богатый, соответственно) от каждого из них.

научный деятель, сделанный в Mind the Graph

Наличие реакции электронного языка и, следовательно, знание баланса питательных веществ в почве позволяет фермеру управлять коррекцией почвы, выбирая правильные удобрения в конкретном регионе, тем самым уменьшая потери от слепого выбора.

Сокращение отходов и повышение производительности является целью точного сельского хозяйства, и с помощью этого устройства д-р Браунгер и д-р Рауль хотят помочь точному сельскому хозяйству с помощью недорогого, простого, быстрого и используемого на месте устройства. Мы надеемся, что вскоре электронные языки будут помогать фермерам в сельском хозяйстве будущего.

____________

Как доктор Браунгер и доктор Рауль помогают фермерам, Mind the Graph поможет вам подготовить доклад или презентацию благодаря множеству категорий иллюстраций, где вы сможете найти все, что вам нужно.

И мы готовы помочь вам, если вам понадобится что-то еще, просто войти в свой аккаунт и отправьте нам сообщение в разделе REQUEST AN ICON.