Фермеры и садоводы знают, что структура почвы может иметь большое значение для их успеха. Разные растения имеют разные потребности в воде, питательных веществах и воздухе. Когда они растут в почве с правильным составом, легче доставить растениям нужное количество воды, удобрений или пестицидов. Тогда они лучше растут.
Традиционные способы анализа текстуры почвы работают медленно. Датские исследователи продемонстрировали новый высокотехнологичный метод, который является быстрым, экономичным и портативным. Этот метод может значительно облегчить понимание текстуры почвы в определенной области или даже на больших территориях по всему миру.
Структура почвы - одно из основных свойств почвы, которое мы можем измерить. Почва состоит из комбинации очень мелких кусочков или частиц минералов. Он также может содержать частицы органического вещества растений и животных. Минеральные частицы сгруппированы в три категории в зависимости от их размера:
Мельчайшие частицы классифицируются как глина. Эти микроскопически крошечные частицы выглядят как мелкий порошок. У них есть реактивная площадь поверхности, которая может удерживать воду, питательные вещества и соли. Частицы следующей группы, называемой илом, не такие маленькие. Они по-прежнему выглядят как порошок, но не так реакционноспособны, как глина. Самые крупные частицы - песок. Отдельные частицы песка можно увидеть невооруженным глазом. У песка нет реактивной площади поверхности, поэтому он не поглощает воду или питательные вещества.
То, сколько в почве глины, ила и песка, определяет текстуру почвы. Текстура определяет, насколько рыхло или плотно утрамбована почва. Это также влияет на то, как быстро вода будет стекать с почвы после дождя. Некоторые культуры могут предпочесть почву, состоящую в основном из песка. Некоторые культуры могут предпочесть более высокое содержание глины.
В состав исследовательской группы вошли ученые, специализирующиеся в разных областях почвоведения. В физике и геологии почв по-разному определяются предельные размеры фракций глины и ила, т. е. диапазоны размеров частиц, которые считаются глиной или илом. «Это может привести к путанице, когда эти науки пытаются работать вместе», - сказала почвовед Сесилия Хермансен из Орхусского университета. Поэтому исследователи придумали способ решить эту проблему. Они попытались использовать технологию, которая уже применялась для изучения других свойств почвы.
Спектроскопия диффузного отражения в видимой области ближнего инфракрасного диапазона (сокращенно vis-NIRS) - это способ измерения активности в видимом диапазоне и чуть дальше. Датчики vis-NIRS могут выявлять различия в размерах частиц из-за того, как они рассеивают свет. Исследовательская группа обнаружила, что vis-NIRS может обеспечить подробные измерения текстуры почвы, которые не зависят от определений, которые разные ученые используют для описания глины, ила и песка.
Давайте вернемся к тому, как это может помочь фермеру или садоводу. Относительное количество глины, ила и песка в почве может сильно различаться на одном и том же участке земли. По словам Хермансена, портативные датчики vis-NIRS позволяют быстро брать и анализировать несколько образцов почвы прямо в полевых условиях. «Управляющий ландшафтом может захотеть выращивать самые разные виды растений в общественном парке», - отметила она. «Карта, иллюстрирующая различные типы почвы, может помочь садовнику выбрать лучшие виды растений для разных мест в парке».
Масштаб этой технологии все еще растет. Когда-нибудь бортовые и космические датчики смогут генерировать данные для картирования подробных свойств почвы, включая текстуру почвы, по всему миру.
Хермансен сотрудничал с группой ученых из Орхусского и Ольборгского университетов. Их работа опубликована в журнале Общества почвоведов Америки.