Qishloq xo'jaligi qanchalik rivojlangan bo'lsa ham, tuproqni "ko'rish" uchun buzilmaydigan usullarga ehtiyoj saqlanib qolmoqda. AQSh Energetika vazirligi Ilg'or tadqiqot loyihalari agentligi-energiya (ARPA-E) Lorens Berkli Milliy Laboratoriyasiga (Berkeley Laboratoriyasi) ushbu bo'shliqni bartaraf etish uchun ikkita loyiha uchun 4.6 million dollar ajratdi, bu fermerlarga ekinlar hosildorligini oshirish va tuproqda uglerodni saqlashni rag'batlantirish uchun muhim ma'lumotlarni taqdim etdi.
Loyihalardan biri ildiz tizimini tasvirlash uchun elektr tokidan foydalanishga qaratilgan bo'lib, bu maxsus sharoitlarga (masalan, qurg'oqchilik) moslashtirilgan ildizli ekinlarni ko'paytirishni tezlashtiradi. Boshqa loyiha tuproqdagi uglerod va boshqa elementlarning tarqalishini o'lchash uchun neytronlarning tarqalishiga asoslangan yangi tasvirlash texnikasini ishlab chiqadi.
Berkeley Laboratoriyasi ushbu raqobatbardosh mukofotlarni ARPA-E'dan oldi Rhizosphere Observations Optimizing Errestrial Sequestration (ROOTS) dasturi, bu atmosferadan uglerodni olib tashlaydigan va tuproqda saqlaydigan ekinlarni rivojlantirishga intiladi - bu uglerodning cho'kish chuqurligi va to'planishini 50 foizga oshirish imkonini beradi, shu bilan birga azot oksidi chiqindilarini 50 foizga kamaytiradi va suv unumdorligini 25 foizga oshiradi.
Tuproqdagi uglerod tanqisligi ko'p o'n yillik sanoat qishloq xo'jaligi natijasida yuzaga kelgan global hodisadir. Tuproqlar atmosferadagi karbonat angidrid kontsentratsiyasini kamaytiradigan, shuningdek, tuproq unumdorligi va suvni ushlab turish qobiliyatini oshiradigan katta miqdordagi uglerodni saqlash qobiliyatiga ega.
O'simliklar uchun EEG
ARPA-E tomonidan 2.3 million dollar mukofotlangan Tomografik elektr rizosferani tasvirlash (TERI) texnologiyasini ishlab chiqishga Berkli laboratoriyasining geofiziki Yuxin Vu, shuningdek, iqlim va ekotizim fanlari bo'limida rahbarlik qiladi. "Siz buni miya tasviri yoki EEG kabi o'ylab ko'rishingiz mumkin, bu erda boshingizga biriktirilgan elektrodlar miya to'lqinlarining naqshlarini yozib olishi mumkin", dedi Vu. "Yangi texnologiya o'simliklar uchun EEG kabi bo'ladi."
Poyaga kichik elektr tokini yuborib, u keyinchalik ildiz tizimi bo'ylab tarqaladi, TERI ikkala ildiz va tuproqning elektr ta'sirini sezadi va ildiz massasi, sirt maydoni, chuqurligi va tuproqdagi tarqalishi haqida ma'lumot beradi. tuproq teksturasi va namligi haqidagi ma'lumotlar va bu o'zgaruvchilar vaqt o'tishi bilan qanday o'zgaradi.
Bundan farqli o'laroq, "shovelomika" nomi bilan ataladigan ildiz xususiyatlarini o'rganishning umumiy yondashuvi laboratoriyada ildiz tahlilidan oldin belkurak va bir chelak suvdan ko'proq narsani o'z ichiga olmaydi. "Bu ildizlarni tavsiflash uchun juda mehnat talab qiladigan va past mahsuldor usul", dedi Vu. “Ildizni qazib olganingizdan so'ng, ish tugadi. Vaqt o'tishi bilan o'zgarishlarga qaray olmaysiz."
Vu laboratoriyada dastlabki sinovlarni boshladi. Keyinchalik u bilan hamkorlikda bug'doy ekinlari bilan dala sinovlarini o'tkazadi Samuel Roberts Noble jamg'armasi. Oklaxoma shtatining Ardmor shahrida joylashgan Noble fondi AQShdagi eng yirik mustaqil qishloq xo‘jaligi tadqiqot instituti bo‘lib, 13,500 gektardan ortiq qishloq xo‘jaligi erlariga ega bo‘lib, fermerlar va dehqonlarga hududiy hosildorlikni oshirish va yerdan foydalanishni boshqarish imkonini berish uchun tadqiqot olib boradi.
Vu va uning jamoasi, shuningdek, geofizik ilovalar uchun dasturiy ta'minot ishlab chiqishga yo'naltirilgan kichik biznes Subsurface Insights bilan hamkorlik qilmoqda.
Loyihaning maqsadi – ildizga yo‘naltirilgan, muayyan belgilarga ega navlarni ko‘paytirishni jadallashtirish uchun ekotizim modellashtirish bilan integratsiyalashgan yangi avlod ildiz fenotiplash texnologiyasini ishlab chiqish; masalan, iqlimga yaxshi chidamlilik va kam suv va kam o'g'it sharoitlariga yaxshi bardoshlik. Oxir oqibat, asbob tuproqqa uglerod miqdorini oshirish bilan birga hosildorlikni oshirishga yordam berishi mumkin.
Neytronlardan gamma nurlarigacha, uglerodni aniqlashgacha
Ikkinchi loyihada Arun Perso boshchiligidagi Berkeley laboratoriyasining fiziklari 2.3 million dollar mukofot oldilar. Tezlatgich texnologiyasi va amaliy fizika (ATAP) bo'limi tuproq kimyosini bezovta qilmasdan, neytronlarning noelastik sochilishi orqali tahlil qilish uchun asbob quradi. "Jenerator tuproqqa neytronlarni yuboradi", dedi Persaud. “Har bir neytron tuproqdagi atomlar bilan reaksiyaga kirishib, gamma-nurlarini hosil qilishi mumkin, biz gamma detektor yordamida yer usti nurlarini aniqlay olamiz. Keyin gamma energiyasini o'lchaymiz va undan qanday atom ekanligini aniqlash mumkin; masalan, uglerod yoki temir yoki alyuminiy."
Shunga o'xshash texnologiya hozirda yukdagi portlovchi moddalar va boshqa materiallarni aniqlash kabi ichki xavfsizlik dasturlarida qo'llaniladi va Berkli laboratoriyasida uzoq vaqtdan beri tadqiqot olib boradi.
"Ushbu texnologiya nafaqat tuproqdagi uglerod miqdorini o'lchashga, balki bir necha santimetrlik fazoviy o'lchamlari bilan ham amalga oshirishga qodir bo'ladi", dedi ATAP direktori Vim Limans.
ersaudning ta'kidlashicha, tuproq xususiyatlarini tahlil qilishning hozirgi texnologiyalaridan farqli o'laroq, bu usul dalada qo'llanilishi va tuproqni bezovta qilmasdan fazo va vaqtdagi o'zgarishlarni o'lchashi mumkin. Standart usullar endi tuproq yadrolarini burg'ulash va ular ustida kimyoviy tahlillarni laboratoriyada o'tkazishni o'z ichiga oladi, bu bir xil tuproqni takroriy o'lchashga imkon bermaydi va katta maydonlarda amaliy emas.
ATAP fizigi Bernhard Ludewigt bilan birgalikda Persaud neytron generatorini ishlab chiqish uchun Adelphi Technology Inc. bilan ishlaydi. Natijada paydo bo'lgan tizim oxir-oqibat dehqon dalasida in situ o'lchovlarni oladigan mobil asbob ko'rinishini olishi mumkin.
- Julie Chao, Kaliforniya universiteti
Manba: Kaliforniya universiteti