Wéi fortgeschratt wéi d'Landwirtschaft ginn ass, bleift et en dréngende Bedierfnes fir net-destruktiv Weeër fir an de Buedem ze "gesinn". Den US Department of Energy Fortgeschratt Fuerschung Projeten Agence-Energie (ARPA-E) huet $ 4.6 Milliounen un Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ausgezeechent fir zwee Projeten fir dës Lück unzegoen, fir Baueren wichteg Informatioun ze ginn fir d'Ernteerbezuelen ze erhéijen an och d'Lagerung vu Kuelestoff am Buedem ze förderen.
Ee Projet zielt fir elektresche Stroum ze benotzen fir de Rootsystem ze bilden, wat d'Zucht vu Kulturen mat Wuerzelen beschleunegt, déi op spezifesch Konditiounen ugepasst sinn (wéi Dréchent). Deen anere Projet wäert eng nei Imaging Technik entwéckelen baséiert op Neutronestreiung fir d'Verdeelung vu Kuelestoff an aner Elementer am Buedem ze moossen.
Berkeley Lab krut dës kompetitiv Auszeechnunge vun ARPA-E's Rhizosphere Observatioune Optimiséieren terrestresch Sequestratioun (ROOTS) Programm, déi probéiert Kulturen z'entwéckelen, déi Kuelestoff aus der Atmosphär huelen an et am Buedem späicheren - eng 50 Prozent Erhéijung vun der Kuelestoffdepositiounsdéift a Akkumulation erméiglechen, während och Nitrousoxid-Emissiounen ëm 50 Prozent reduzéieren an d'Waasserproduktivitéit ëm 25 Prozent erhéijen.
Buedemkuelestoffdefiziter sinn e globalt Phänomen, deen aus ville Joerzéngte vun der industrieller Landwirtschaft resultéiert. Buedem huet d'Kapazitéit fir bedeitend Quantitéite vu Kuelestoff ze späicheren, d'Atmosphär Kuelendioxid Konzentratioune reduzéieren an och d'Buedfruchtbarkeet a Waasserretention verbesseren.
En EEG fir Planzen
Entwécklung vun der Tomographic Electrical Rhizosphere Imaging (TERI) Technologie, déi $ 2.3 Millioune vun ARPA-E ausgezeechent gouf, gëtt vum Berkeley Lab Geophysiker Yuxin Wu gefouert, och an der Climate & Ecosystem Sciences Division. "Dir kënnt et wéi Gehir Imaging, oder EEG denken, wou Elektroden, déi un Ärem Kapp befestegt sinn, Gehirwellenmuster ophuelen", sot de Wu. "Déi nei Technologie wäert wéi en EEG fir Planzen sinn."
Andeems Dir e klengen elektresche Stroum an de Stamm schéckt, deen dann duerch de Rootsystem reest, wäert TERI d'elektresch Äntwert vu béide Wuerzelen a Buedem sensibiliséieren an Informatioun iwwer d'Wurzelmass, d'Uewerfläch, d'Tiefe an d'Verdeelung am Buedem liwweren, zesumme mat Daten iwwer Buedemtextur a Feuchtigkeitgehalt a wéi dës Variabelen iwwer Zäit änneren.
Am Géigesaz, ass d'gemeinsame Approche fir d'Wurzeleigenschaften ze studéieren, déi mam Moniker "Schovelomics" geet, net vill méi wéi eng Schaufel an e Eemer Waasser virun der Rootanalyse am Labo. "Et ass eng ganz Aarbechtsintensiv a Low-Throughput Method fir Wuerzelen ze charakteriséieren," sot Wu. "A wann Dir d'Wurzel ausgruewen, sidd Dir fäerdeg. Dir kënnt d'Ännerunge mat der Zäit net kucken."
Wu huet initial Tester am Labo ugefaang. Spéider wäert hien Feldprüfung mat Weesskulturen an Zesummenaarbecht mat D'Samuel Roberts Noble Foundation. Baséiert zu Ardmore, Oklahoma, ass d'Noble Foundation dee gréissten onofhängege landwirtschaftleche Fuerschungsinstitut an den USA mat méi wéi 13,500 Hektar Akerland, déi Fuerschung ausféieren fir Baueren a Ranner z'erméiglechen, regional Produktivitéit a Landwirtschaft ze erhéijen.
Wu a seng Equipe sinn och Partner mat Subsurface Insights, e klengt Geschäft dat sech op Softwareentwécklung fir geophysesch Uwendungen konzentréiert.
D'Zil vum Projet ass d'nächst Generatioun Root Phänotyping Technologie z'entwéckelen integréiert mat Ökosystemmodelléierung fir d'Zucht vu root-fokusséierte Kultivarer mat bestëmmten Eegeschaften ze beschleunegen; zum Beispill, besser Klima Widerstandsfäegkeet a besser Toleranz fir niddereg Waasser an niddreg Dünger Konditiounen. Schlussendlech kann d'Instrument hëllefe fir d'Ausbezuelen ze erhéijen wärend de Kuelestoffinput an de Buedem eropgeet.
Vun Neutronen bis Gammastrahlen bis Kuelestoffdetektioun
Am zweete Projet, och ausgezeechent $ 2.3 Milliounen, Berkeley Lab Physiker gefouert vum Arun Persaud vun der Accelerator Technology & Applied Physics (ATAP) Divisioun wäert en Instrument bauen fir d'Buedemchemie ze analyséieren, ouni se ze stéieren, duerch onelastesch Neutronestreiung. "De Generator wäert Neutronen an de Buedem schécken," sot Persaud. „All Neutron ka mat Atomer am Buedem reagéieren an e Gammastrahlen generéieren, dee mir mat engem Gammadetektor uewen erkennen kënnen. Da moosse mir d'Energie vum Gamma, an dovunner kënnt Dir soen wat fir en Atom et ass; Kuelestoff oder Eisen oder Aluminium, zum Beispill."
Ähnlech Technologie gëtt de Moment an Heemechtssécherheetsapplikatiounen benotzt, sou wéi Sprengstoff an aner Materialien an der Fracht z'entdecken, an ass e laangjärege Fuerschungsberäich am Berkeley Lab.
"Dës Technologie wäert fäeg sinn net nëmmen ze moossen wéi vill Kuelestoff am Buedem ass, mee och mat raimlecher Opléisung vun e puer Zentimeter maachen", sot de Wim Leemans, ATAP Direkter.
Ersaud sot datt am Géigesaz zu den aktuellen Technologien fir d'Analyse vum Buedemeigenschaften dës Technik am Feld ka benotzt ginn an d'Verännerungen iwwer Raum an Zäit moossen ouni de Buedem ze stéieren. Standard Methoden involvéieren elo Buedemkären ze bueren a chemesch Analysen dorop zréck am Labo ze maachen, wat net widderhuelend Miessunge vum selwechte Buedem erlaabt an net praktesch iwwer grouss Flächen ass.
Zesumme mam ATAP Physiker Bernhard Ludewigt wäert Persaud mat Adelphi Technology Inc. schaffen fir den Neutronengenerator z'entwéckelen. De doraus resultéierende System kéint schlussendlech d'Form vun engem mobilen Instrument huelen, datt in situ Miessunge an engem Baueren Terrain mécht.
- Julie Chao, Universitéit vu Kalifornien
Quell: Universitéit vu Kalifornien