Medição de macronutrientes do solo com uma língua

Como medir os macronutrientes no solo?

Felizmente, ninguém precisa lamber o solo para medir os nutrientes presentes nele.

Os cientistas gostam de Dra. Maria L. Braunger e Dr. Antonio Riul Jr. estão trabalhando em uma língua eletrônica para fazer isso. Ambos os pesquisadores estão desenvolvendo novas estratégias e dispositivos para lidar com a medição de nutrientes no solo.

Mas como funciona este dispositivo e por que existe uma demanda para medir os nutrientes do solo?

Como disseram o Dr. Braunger e o Dr. Riul em seu trabalho: "A crescente demanda mundial por alimentos sem aumentar a área produtiva requer um melhor uso dos recursos agrícolas e naturais, o que implica que o desenvolvimento de melhores ferramentas para a agricultura de precisão deve evitar o uso excessivo de pesticidas e fertilizantes. Dentro deste contexto, informações altamente detalhadas para a caracterização do solo são importantes para o manejo do solo e a produtividade das culturas quando se trata de agricultura de precisão".

O que você precisa saber

Ao cultivar vegetais, os nutrientes minerais são necessários para garantir o desenvolvimento da cultura.

Existem dois tipos de nutrientes minerais, micronutrientes e macronutrientes, esta divisão não se correlaciona com a maior ou menor essencialidade, mas com a quantidade necessária para a cultura.

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Uma explicação para os macronutrientes serem necessários em altas quantidades é o fato de que eles apresentam um papel estrutural, estão presentes nas pequenas partes do DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico), na ativação enzimática, e na fotossíntese.

Seis elementos químicos são considerados minerais de macronutrientes: Nitrogênio (N), Fósforo (P), Potássio (K), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), e Enxofre (S).

Agricultura de precisão significa ter as quantidades certas de Macronutrientes e Micronutrientes no solo, e os autores afirmam a importância de manter um solo saudável.

Esta abordagem da agricultura levará em consideração todos os dados disponíveis para melhorar a eficiência, produtividade e sustentabilidade da produção rural. Os vegetais têm necessidades diferentes e o solo deve fornecer a eles todos os nutrientes necessários para permitir um crescimento saudável. Mas a quantidade de nutrientes não é visível para o olho humano sobre o solo e, portanto, precisa ser medida.

A tecnologia atual mede os nutrientes do solo enviando amostras para um laboratório especializado para análises químicas lentas e caras. A língua eletrônica do autor (e-tongue) é um dispositivo de última geração que promete em breve uma análise local, rápida e barata.

Mas o que é uma e-tongue e como ela saboreia o solo?

A percepção do paladar humano envolve a detecção dos sabores salgado, azedo, amargo, doce e umami. As células receptoras do sabor nas papilas gustativas são responsáveis por reagir com íons presentes nos alimentos dissolvidos na saliva.

As células enviam ao cérebro imensidão de informações elétricas sobre o sabor.

A língua E é um dispositivo que imita a contraparte humana, e é geralmente composta de uma série de unidades sensoriais que simulam as papilas gustativas. Em resumo, quando imersas em um líquido, as unidades de sensoriamento podem sentir variações no ambiente externo através de mudanças em suas características elétricas.

O dispositivo

Para medir uma amostra de solo, o solo deve ser solubilizado em água e passar por uma matriz de quatro sensores.

A amostra atua como um meio dielétrico e o sensor como um capacitor de placa paralela. Os íons presentes na amostra que passam pelo conjunto de sensores mudam a impedância de forma diferente, de acordo com a natureza elétrica dos materiais que formam cada unidade sensora.

A diferença na resposta elétrica gera uma impressão digital da amostra analisada. Os dados da impedância capacitiva de um sensor são adquiridos por uma varredura de freqüência entre 1 Hz e 1 MHz de um sinal sinusoidal com 25 mV de amplitude.

Considerando a variação de todas as unidades sensoriais juntas e aplicando um tratamento matemático, é possível ter um ponto de medição para uma amostra em uma trama plana 2D.

O próximo desafio

Até agora a língua eletrônica pode ter uma resposta qualitativa, e o desafio hoje em dia é uma medida quantitativa de quanto potássio (por exemplo) está presente em uma amostra de solo.

Uma alternativa é ter um solo padrão (rico em potássio, por exemplo) e o método dirá a que distância a amostra está desse padrão, estimando a quantidade de potássio na amostra de solo. Ter um padrão para cada macronutriente torna possível verificar se uma amostra está muito próxima ou muito distante (pobre ou rica, respectivamente) de cada um.

figura científica feita em Mente o Gráfico

Ter a resposta de e-tongue e assim conhecer o equilíbrio de nutrientes no solo permite que um agricultor gerencie a correção do solo escolhendo o fertilizante certo em uma região específica, reduzindo assim o desperdício de uma escolha cega.

Reduzir o desperdício e melhorar a produtividade é o objetivo da agricultura de precisão, e com este dispositivo, o Dr. Braunger e o Dr. Raul querem ajudar a agricultura de precisão com um dispositivo de baixo custo, simples, rápido e usado no local. Esperamos ter, em breve, línguas eletrônicas para ajudar os agricultores na agricultura do futuro.

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Como o Dr. Braunger e o Dr. Raul estão ajudando os agricultores, Cuidado com o gráfico pode ajudá-lo a preparar um trabalho ou apresentação com muitas categorias de ilustração onde você pode encontrar tudo o que precisa.

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