Kənd təsərrüfatı nə qədər inkişaf etmiş olsa da, torpağa “görmək” üçün dağıdıcı üsullara ciddi ehtiyac qalmaqdadır. ABŞ Energetika Nazirliyi Qabaqcıl Araşdırma Layihələri Agentliyi-Enerji (ARPA-E) bu boşluğu aradan qaldırmaq üçün iki layihə üçün Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyasına (Berkeley Laboratoriyası) 4.6 milyon dollar ayırdı, fermerlərə məhsul məhsuldarlığını artırmaq və eyni zamanda torpaqda karbonun saxlanmasını təşviq etmək üçün vacib məlumatlar verdi.
Layihələrdən biri, kök sisteminin təsviri üçün elektrik cərəyanından istifadə etmək məqsədi daşıyır ki, bu da xüsusi şərtlərə (məsələn, quraqlıq) uyğunlaşdırılmış kökləri olan məhsulların yetişdirilməsini sürətləndirəcək. Digər layihə torpaqda karbon və digər elementlərin paylanmasını ölçmək üçün neytron səpilməsinə əsaslanan yeni təsvir texnikası hazırlayacaq.
Berkeley Lab bu rəqabətli mükafatları ARPA-E-dən aldı Rhizosphere Observations Optimizing Terrestrial Sequestration (ROOTS) proqramı, karbonu atmosferdən çıxaran və onu torpaqda saxlayan məhsullar inkişaf etdirməyə çalışır ki, bu da karbon çöküntülərinin dərinliyini və yığılmasını 50 faiz artırmağa imkan verir, eyni zamanda azot oksidi emissiyalarını 50 faiz azaldır və su məhsuldarlığını 25 faiz artırır.
Torpaqdakı karbon çatışmazlığı bir çox onilliklər ərzində sənaye kənd təsərrüfatının nəticəsi olan qlobal bir hadisədir. Torpaqlar əhəmiyyətli miqdarda karbon saxlamaq qabiliyyətinə malikdir, atmosferdəki karbon dioksid konsentrasiyasını azaldır, eyni zamanda torpağın münbitliyini və suyun saxlanmasını artırır.
Bitkilər üçün EEG
ARPA-E tərəfindən 2.3 milyon dollar mükafata layiq görülmüş Tomoqrafik Elektrik Rizosfer Şəkil (TERI) texnologiyasının inkişafına Berkeley Laboratoriyasının geofiziki Yuxin Vu, həmçinin İqlim və Ekosistem Elmləri Bölməsində rəhbərlik edir. "Siz bunu beyin təsviri və ya EEG kimi düşünə bilərsiniz, burada başınıza taxılan elektrodlar beyin dalğalarının nümunələrini qeyd edə bilər" dedi Vu. "Yeni texnologiya bitkilər üçün EEG kimi olacaq."
Gövdəyə kiçik bir elektrik cərəyanı göndərərək, bu cərəyan daha sonra kök sistemi boyunca hərəkət edəcək, TERI həm köklərin, həm də torpağın elektrik reaksiyasını hiss edəcək və kök kütləsi, səth sahəsi, dərinlik və torpaqda paylanması haqqında məlumat verəcəkdir. torpağın teksturası və rütubəti və bu dəyişənlərin zamanla necə dəyişməsi haqqında məlumatlar.
Bunun əksinə olaraq, kök xassələrinin öyrənilməsinə ümumi yanaşma, yəni “kürəkomikası” adı ilə istifadə olunan yanaşma, laboratoriyada kök analizindən əvvəl bir kürək və bir vedrə sudan çox deyil. "Bu, kökləri xarakterizə etmək üçün çox əmək tələb edən və aşağı məhsuldarlıqlı bir üsuldur" dedi Wu. “Və kökünü qazdıqdan sonra işiniz bitdi. Siz zamanla dəyişikliklərə baxa bilməzsiniz”.
Wu laboratoriyada ilkin sınaqlara başlayıb. Daha sonra o, ilə əməkdaşlıq edərək buğda bitkiləri ilə tarla sınağı aparacaq Samuel Roberts Noble Fondu. Oklahoma ştatının Ardmor şəhərində yerləşən Noble Fondu, fermerlərə və fermerlərə regional məhsuldarlığı və torpaq idarəçiliyini artırmaq üçün tədqiqatlar aparan 13,500 hektardan çox əkin sahəsi ilə ABŞ-ın ən böyük müstəqil kənd təsərrüfatı tədqiqat institutudur.
Wu və onun komandası həmçinin geofiziki proqramlar üçün proqram təminatının işlənib hazırlanmasına diqqət yetirən kiçik biznes Subsurface Insights ilə əməkdaşlıq edir.
Layihənin məqsədi müəyyən əlamətlərə malik kök mərkəzli sortların yetişdirilməsini sürətləndirmək üçün ekosistem modelləşdirməsi ilə inteqrasiya olunmuş yeni nəsil kök fenotipləmə texnologiyasını inkişaf etdirməkdir; məsələn, daha yaxşı iqlimə davamlılıq və aşağı su və aşağı gübrə şərtlərinə daha yaxşı dözümlülük. Nəhayət, alət torpağa karbon girişini artırarkən məhsuldarlığı artırmağa kömək edə bilər.
Neytronlardan qamma şüalarına, karbonun aşkarlanmasına qədər
İkinci layihədə Berkeley Laboratoriyasının fizikləri Arun Persaudun rəhbərlik etdiyi 2.3 milyon dollar mükafat aldılar. Sürətləndirici Texnologiya və Tətbiqi Fizika (ATAP) Bölməsi qeyri-elastik neytron səpilməsi vasitəsi ilə torpaq kimyasını pozmadan analiz etmək üçün cihaz quracaq. "Generator torpağa neytron göndərəcək" dedi Persaud. “Hər bir neytron torpaqdakı atomlarla reaksiya verə bilər və qamma detektoru ilə yerüstünü aşkar edə biləcəyimiz bir qamma şüası yarada bilər. Sonra qammanın enerjisini ölçürük və ondan onun hansı atom olduğunu deyə bilərsiniz; məsələn, karbon və ya dəmir və ya alüminium.
Oxşar texnologiya hazırda yüklərdə partlayıcı maddələrin və digər materialların aşkarlanması kimi daxili təhlükəsizlik proqramlarında istifadə olunur və Berkeley Laboratoriyasında uzun müddətdir aparılan tədqiqat sahəsidir.
"Bu texnologiya təkcə torpaqda nə qədər karbon olduğunu ölçməklə yanaşı, bir neçə santimetrlik məkan ayırdetmə qabiliyyəti ilə də bunu edə biləcək" dedi ATAP direktoru Wim Leemans.
ersaud, torpağın xüsusiyyətlərini təhlil etmək üçün mövcud texnologiyalardan fərqli olaraq, bu texnikanın sahədə tətbiq oluna biləcəyini və torpağı narahat etmədən məkan və zamandakı dəyişiklikləri ölçə biləcəyini söylədi. Standart üsullar indi torpaq özəyinin qazılmasını və laboratoriyada onların üzərində kimyəvi analizlərin aparılmasını nəzərdə tutur ki, bu da eyni torpağın təkrar ölçülməsinə imkan vermir və geniş ərazilərdə praktiki deyil.
ATAP fiziki Bernhard Ludewigt ilə birlikdə Persaud neytron generatorunu inkişaf etdirmək üçün Adelphi Technology Inc. ilə işləyəcək. Əldə edilən sistem nəticədə fermerin tarlasında yerində ölçmə aparan mobil alət şəklini ala bilər.
- Julie Chao, Kaliforniya Universiteti
Mənbə: Kaliforniya Universiteti