如何测量土壤中的宏量营养素?

幸运的是,没有人需要通过舔食土壤来测量其中的营养成分。

科学家们喜欢 Maria L. Braunger博士小安东尼奥-里尔博士 正在研究一个电子舌来做这件事。两位研究人员都在开发新的策略和设备来处理土壤上的营养物质测量。

但这种设备是如何工作的,为什么会有测量土壤养分的需求?

正如Braunger博士和Riul博士在以下文章中所说的那样 他们的工作:"在不增加生产面积的情况下,世界对粮食的需求不断增长,这就要求更好地利用农业和自然资源,这意味着开发更好的精准农业工具应避免过度使用农药和化肥。在此范围内 背景高细节的土壤表征信息对土壤管理和作物生长非常重要。 生产力 在处理精准农业问题时,"。

你需要了解的情况

在种植蔬菜时,需要矿物养分来确保作物的发育。

有两个 类型 矿物营养素、微量营养素和大量营养素,这种划分并不与重要性的大小相关,而是与作物需要的数量相关。

查阅 Mind the Graph画廊 与土壤有关的插图。请点击下面的图片!

与Mind the Graph的土壤有关的插图

对宏量营养素需要量大的一种解释是,它们显示了结构作用,存在于DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)的小部分,在酶的激活和光合作用中。

化学 元素被认为是宏观营养元素:氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)。

精准农业代表着在土壤中拥有正确数量的宏观营养素和微观营养素,而作者表示 重要性 保持健康的土壤。 

这种农业方法将考虑所有可用的数据,以提高农村生产的效率、生产力和可持续性。蔬菜有不同的需求,土壤应该为它们提供所有必要的养分,使其健康成长。但人眼在土壤上看不到养分的数量,因此,需要对其进行测量。 

今天的技术是通过将样品送到专门的土壤养分检测机构来测量的。 实验室 缓慢而昂贵的化学分析。作者的电子舌(e-tongue)是一种最先进的设备,有望在短期内进行局部、快速和廉价的分析。

但什么是e-tongue,它是如何品尝土壤的?

人类的味觉包括味蕾对咸、酸、苦、甜和味觉的检测。味觉受体 细胞 在味蕾中,负责与溶解在唾液中的食品中的离子反应。

细胞向大脑发送关于味道的无量电信息。 

电子舌是一种模仿人类对应物的设备,它通常由模拟味蕾的感应单元阵列组成。简而言之,当浸泡在液体中时,传感单元可以通过其电气特性的变化来感受外部环境的变化。

该设备

为了测量土壤样品,土壤应溶于水并通过一个四传感器阵列。

样品作为一种介质,而传感器作为一个平行板电容器。存在于样品中的离子通过传感器阵列时,会根据电学原理以不同方式改变阻抗。 自然 构成每个传感单元的材料。 

ǞǞǞ 差异 在电反应中产生了被分析样品的指纹。传感器的电容阻抗数据是由一个振幅为25mV的正弦信号在1Hz和1MHz之间的频率扫描获得的。

考虑到所有传感单元的变化,并应用数学处理,就有可能在二维平面图上有一个样品的测量点。 

下一个挑战

到目前为止,e-tongue可能有一个定性的反应,而现在的挑战是定量测量土壤样本中的钾含量(例如)是多少。 

另一种方法是有一个标准的土壤(例如富含钾),该方法将说明样品离该标准有多远,估计土壤样品中的钾含量。有了每种宏量营养素的标准,就有可能检查样品是否离每种标准太近或太远(分别为差或富)。

在Mind the Graph中制作的科学形象

有了e-tongue反应,从而知道土壤中的养分平衡,农民就可以通过在特定区域选择合适的肥料来管理土壤修正,从而减少盲目选择带来的浪费。

减少浪费和提高生产力是精准农业的目的,通过这个设备,布朗格博士和劳尔博士希望用一个低成本、简单、快速和现场使用的设备来协助精准农业。我们希望很快就能有电子舌帮助农民从事未来的农业。

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正如布朗格博士和劳尔博士正在帮助农民。 Mind the Graph 可以帮助你准备一篇论文或演示文稿,有很多插图类别,你可以找到你需要的一切。


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