Hekk kif l-agrikoltura saret avvanzata, għad hemm ħtieġa urġenti għal modi mhux distruttivi biex "tara" fil-ħamrija. Id-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti Aġenzija ta' Proġetti ta' Riċerka Avvanzata-Enerġija (ARPA-E) ta $ 4.6 miljun lil Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) għal żewġ proġetti biex jindirizzaw dan il-vojt, li jagħtu lill-bdiewa informazzjoni importanti biex iżidu r-rendiment tal-uċuħ tar-raba’ filwaqt li jippromwovu wkoll il-ħażna tal-karbonju fil-ħamrija.
Proġett wieħed għandu l-għan li juża kurrent elettriku biex jagħti immaġni tas-sistema ta 'l-għeruq, li se taċċellera t-tnissil ta' uċuħ b'għeruq li huma mfassla għal kundizzjonijiet speċifiċi (bħal nixfa). Il-proġett l-ieħor se jiżviluppa teknika ġdida tal-immaġni bbażata fuq it-tifrix tan-newtroni biex titkejjel id-distribuzzjoni tal-karbonju u elementi oħra fil-ħamrija.
Berkeley Lab irċieva dawn il-premjijiet kompetittivi minn ARPA-E's Osservazzjonijiet tar-Riżosfera li Jottimizzaw il-programm tas-Sekwestru Terrestri (ROOTS)., li tfittex li tiżviluppa uċuħ tar-raba 'li jieħdu l-karbonju mill-atmosfera u jaħżnuh fil-ħamrija - li tippermetti żieda ta' 50 fil-mija fil-fond u l-akkumulazzjoni tad-depożizzjoni tal-karbonju filwaqt li tnaqqas ukoll l-emissjonijiet ta 'ossidu nitruż b'50 fil-mija u żżid il-produttività tal-ilma b'25 fil-mija.
Id-defiċits tal-karbonju fil-ħamrija huma fenomenu globali li jirriżulta minn bosta għexieren ta' snin ta' agrikoltura industrijali. Il-ħamrija għandha l-kapaċità li taħżen kwantitajiet sinifikanti ta 'karbonju, tnaqqas il-konċentrazzjonijiet ta' dijossidu tal-karbonju atmosferiku filwaqt li ttejjeb ukoll il-fertilità tal-ħamrija u ż-żamma tal-ilma.
EEG għall-pjanti
L-iżvilupp tat-teknoloġija Tomographic Electrical Rhizosphere Imaging (TERI), li ngħatat $2.3 miljun minn ARPA-E, huwa mmexxi mill-ġeofiżiċista ta 'Berkeley Lab Yuxin Wu, ukoll fid-Diviżjoni tax-Xjenzi tal-Klima u l-Ekosistema. "Tista 'taħseb li bħal immaġini tal-moħħ, jew EEG, fejn elettrodi mwaħħla mar-ras jistgħu jirreġistraw mudelli tal-mewġ tal-moħħ," qal Wu. "It-teknoloġija l-ġdida se tkun bħal EEG għall-pjanti."
Billi tibgħat kurrent elettriku żgħir fiz-zokk, li mbagħad jivvjaġġa tul is-sistema ta’ l-għeruq, TERI se jħoss ir-rispons elettriku kemm ta’ l-għeruq kif ukoll tal-ħamrija u jipprovdi informazzjoni dwar il-massa ta’ l-għeruq, l-erja tal-wiċċ, il-fond u d-distribuzzjoni fil-ħamrija, flimkien ma’ data dwar in-nisġa tal-ħamrija u l-kontenut ta’ umdità u kif dawn il-varjabbli jinbidlu maż-żmien.
B'kuntrast, l-approċċ komuni għall-istudju tal-proprjetajiet ta 'l-għeruq, li jmur mill-moniker "shovelomics", jinvolvi mhux ħafna aktar minn pala u barmil ta' ilma qabel l-analiżi ta 'l-għeruq fil-laboratorju. "Huwa metodu ta 'xogħol intensiv ħafna u ta' produzzjoni baxxa biex jikkaratterizza l-għeruq," qal Wu. “U ladarba ħaffer l-għerq, lest. Ma tistax tħares lejn il-bidliet maż-żmien.”
Wu beda l-ittestjar inizjali fil-laboratorju. Aktar tard se jagħmel testijiet fuq l-għelieqi ma 'uċuħ tar-raba' tal-qamħ b'kollaborazzjoni ma' Il-Fondazzjoni Nobbli Samuel Roberts. Ibbażata f'Ardmore, Oklahoma, il-Fondazzjoni Nobbli hija l-akbar istitut indipendenti ta 'riċerka agrikola fl-Istati Uniti b'aktar minn 13,500 acres ta' art agrikola li jwettqu riċerka biex jippermettu lill-bdiewa u r-raħħala jżidu l-produttività reġjonali u l-amministrazzjoni tal-art.
Wu u t-tim tiegħu qed jissieħbu wkoll ma 'Subsurface Insights, negozju żgħir li jiffoka fuq l-iżvilupp ta' softwer għal applikazzjonijiet ġeofiżiċi.
L-għan tal-proġett huwa li tiġi żviluppata teknoloġija tal-fenotipi tal-għeruq tal-ġenerazzjoni li jmiss integrata mal-immudellar tal-ekosistema biex tħaffef it-tnissil ta 'kultivari ffukati fuq l-għeruq b'ċerti karatteristiċi; pereżempju, reżiljenza aħjar għall-klima u tolleranza aħjar għal kundizzjonijiet ta 'ilma baxx u fertilizzant baxx. Fl-aħħar mill-aħħar, l-għodda tista 'tgħin biex iżżid ir-rendimenti filwaqt li żżid l-input tal-karbonju fil-ħamrija.
Minn newtroni għal raġġi gamma għal skoperta tal-karbonju
Fit-tieni proġett, mogħti wkoll $2.3 miljun, il-fiżiċi tal-Berkeley Lab immexxija minn Arun Persaud tal- Diviżjoni tat-Teknoloġija tal-Aċċeleratur u l-Fiżika Applikata (ATAP). se jibni strument biex janalizza l-kimika tal-ħamrija, mingħajr ma jfixkelha, permezz ta 'tifrix inelastiku tan-newtroni. "Il-ġeneratur se jibgħat newtroni fil-ħamrija," qal Persaud. “Kull newtron jista’ jirreaġixxi ma’ atomi fil-ħamrija u jiġġenera raġġ gamma, li nistgħu niskopru fuq l-art b’detector gamma. Imbagħad inkejlu l-enerġija tal-gamma, u minn hekk tista 'tgħid x'tip ta' atomu huwa; karbonju jew ħadid jew aluminju, pereżempju.”
Teknoloġija simili bħalissa tintuża fl-applikazzjonijiet tas-sigurtà tal-pajjiż, bħall-iskoperta ta 'splussivi u materjali oħra fil-merkanzija, u hija qasam ta' riċerka għal żmien twil f'Berkeley Lab.
"Din it-teknoloġija se tkun kapaċi mhux biss tkejjel kemm hemm karbonju fil-ħamrija iżda wkoll tagħmel dan b'riżoluzzjoni spazjali ta 'ftit ċentimetri," qal Wim Leemans, direttur ATAP.
ersaud qal li għall-kuntrarju tat-teknoloġiji attwali għall-analiżi tal-proprjetajiet tal-ħamrija, din it-teknika tista’ tintuża fil-qasam u tista’ tkejjel il-bidliet fl-ispazju u fil-ħin mingħajr ma tfixkel il-ħamrija. Metodi standard issa jinvolvu tħaffir tal-qlub tal-ħamrija u jagħmlu analiżi kimiċi fuqhom lura fil-laboratorju, li ma jippermettix kejl ripetut tal-istess ħamrija u mhux prattiku fuq żoni kbar.
Flimkien mal-fiżiku tal-ATAP Bernhard Ludewigt, Persaud se taħdem ma 'Adelphi Technology Inc. biex tiżviluppa l-ġeneratur tan-newtroni. Is-sistema li tirriżulta eventwalment tista' tieħu l-forma ta' strument mobbli li jieħu kejl in situ fl-għalqa tal-bidwi.
- Julie Chao, Università ta’ Kalifornja
Sors: Università ta’ Kalifornja