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!
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.
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.
Подпишитесь на нашу рассылку
Эксклюзивный высококачественный контент об эффективных визуальных
коммуникация в науке.
