Spektroskopi:Enkel løsning til jordprøve

Landmænd og gartnere ved, at deres jordstruktur kan gøre en stor forskel i deres succes. Forskellige planter har forskellige behov for vand, næringsstoffer, og luft. Når de vokser i jord, der har den rigtige tekstur, det er lettere at levere den rigtige mængde vand, gødning, eller pesticid til planterne. Så vokser de bedre.

Traditionelle måder at analysere jordstruktur på er langsomme. Danske forskere har vist en ny, højteknologisk metode, der er hurtig, omkostningseffektiv, og bærbare. Denne teknik kan gøre det meget lettere at forstå jordstrukturen i et bestemt område - eller endda store områder over hele kloden.

Jordens tekstur er en af ​​de mest basale jordegenskaber, vi kan måle. Jord består af en kombination af meget små stykker, eller partikler, af mineraler. Det kan også indeholde partikler af organisk stof fra planter og dyr. Mineralpartikler grupperes i tre kategorier efter deres størrelse:

De mindste partikler er klassificeret som ler. Disse mikroskopisk små partikler ligner fint pulver. De har et reaktivt overfladeareal, der kan holde vand, næringsstoffer, og salte. Partiklerne i den næste gruppe, kaldet silt, er ikke helt så små. De ligner stadig pulver, men er ikke nær så reaktive som ler. De største partikler er sand. Du kan se individuelle sandpartikler med det blotte øje. Sand har ingen reaktiv overflade, så det absorberer hverken vand eller næringsstoffer.

Hvor meget af jorden er ler, silt, og sand definerer jordens tekstur. Tekstur bestemmer, hvor løst eller tæt jorden er pakket. Det påvirker også, hvor hurtigt vand vil dræne fra jorden, efter at det regner. Nogle afgrøder foretrækker måske en jord, der hovedsageligt er lavet af sand. Nogle afgrøder foretrækker måske et højere indhold af ler.

Forskergruppen omfattede forskere, der specialiserede sig i forskellige områder af jordbundsvidenskab. Jordbundsfysik og geologi har forskellige måder at definere de begrænsende størrelser for ler- og siltfraktionerne på - dvs. hvilke størrelsesintervaller af partikler betragtes som ler eller silt. "Dette kan føre til forvirring, når disse videnskaber forsøger at arbejde sammen, "sagde jordforsker Cecilie Hermansen fra Aarhus Universitet. Så forskerne fandt på en måde at overvinde dette problem på. De forsøgte at bruge en teknologi, der allerede blev brugt til at studere andre egenskaber ved jord.

Synlig nær-infrarød diffus reflektansspektroskopi (vis-NIRS, for kort) er en måde at måle aktivitet i det synlige område og lige udenfor. Vis-NIRS-sensorerne kan afsløre forskelle i partikelstørrelser på grund af den måde, de spreder lys på. Forskergruppen fandt ud af, at vis-NIRS kan levere detaljerede jordteksturmålinger, der ikke afhænger af de definitioner, forskere bruger til at beskrive ler, silt, og sand.

Lad os gå tilbage til, hvordan dette kan hjælpe en landmand eller gartner. De relative mængder af ler, silt, og sand i jorden kan variere meget på et enkelt jordstykke. Med bærbare vis-NIRS-sensorer, Hermansen sagde, flere jordprøver kan tages og analyseres hurtigt, lige i marken. "En landskabschef vil måske dyrke en lang række plantearter på tværs af en offentlig park, " bemærkede hun. "Et kort, der illustrerer de forskellige jordtyper, kan hjælpe gartneren med at vælge de bedste plantearter til forskellige steder i parken."

Omfanget af denne teknologi vokser stadig. En dag, luftbårne og rumbårne sensorer kan muligvis generere data for at kortlægge detaljerede jordegenskaber, inklusive jordstruktur, verden over.

Hermansen samarbejdede med et team af forskere fra Aarhus Universitet og Aalborg Universitet. Deres arbejde er udgivet i Soil Science Society of America Journal .