Giải pháp đơn giản để phân tích thành phần cơ giới đất nhanh chóng và hiệu quả là sử dụng thiết bị quang phổ

Nguồn: Cecilie Hermansen, Maria Knadel, Per Moldrup, Mogens H. Greve, Dan Karup, Lis W. de Jonge. Complete Soil Texture is Accurately Predicted by Visible Near-Infrared Spectroscopy. Soil Science Society of America Journal, 2017; 81 (4): 758 DOI: 10.2136/sssaj2017.02.0066

TÓM TẮT

Các phương pháp phân tíchthành phần cơ giới đất truyền thống thì chậm. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra một phương pháp kỹ thuật cao mới mà nhanh, hiệu quả và tiện lợi. Kỹ thuật này có thể làm cho việc phân tích đất dễ dàng hơn nhiều để hiểu được thành phần cơ giới đất ở một khu vực cụ thể - hoặc thậm chí ở các khu vực lớn trên toàn cầu.

Chuẩn bị mẫu đất để đo bằng quang phổ hồng ngoại có thể nhìn thấy được. Mẫu đất đã được phơi khô ngoài trời và sàng qua ray 2mm rồi được cho vào một cốc chứa mẫu quay tròn quanh một điểm cố định có tấm kính bằng thạch anh trong suốt. Credit: Maria Knadel

Những người nông dân và người làm vườn nắm được thành phần cơ giới đất của vườn họ có thể tạo ra sự khác biệt lớn đối với thành công của họ. Các cây trồng khác nhau có nhu cầu khác nhau về nước, chất dinh dưỡng và không khí. Khi cây trồng phát triển trong đất có thành phần cơ giới thích hợp thì sẽ dễ dàng điều tiết đúng lượng nước, phân bón, hoặc thuốc trừ sâu cho cây trồng. Do đó cây trồng sẽ phát triển tốt hơn.

Các phương pháp phân tích thành phần cơ giới đất truyền thống thì chậm. Các nhà nghiên cứu Đan Mạch đã tìm ra một phương pháp kỹ thuật cao mới nhanh, tiết kiệm chi phí và tiện lợi. Kỹ thuật này có thể làm cho việc phân tích đất dễ dàng hơn nhiều đối với thành phần cơ giới đất của một khu vực cụ thể - hoặc thậm chí trên các khu vực lớn trên toàn cầu.

Thành phần cơ giới đất là một trong những tính chất cơ bản của đất mà chúng ta có thể tính toán được. Đất được hình thành do sự kết hợp của các hạt hoặc các phần tử rất nhỏ, hoặc các khoáng chất. Nó cũng có thể chứa các hạt vật chất hữu cơ từ thực vật và động vật. Các phần tử khoáng được phân thành ba nhóm theo kích cỡ của chúng:

Các phần tử nhỏ nhất được sếp vào nhóm hạt sét. Những hạt vô cùng cực nhỏ này nhìn giống như bột mịn. Diện tích bề mặt của chúng có phản ứng nên có thể giữ nước, các chất dinh dưỡng, và muối. Các phần tử nhỏ trong nhóm tiếp theo, được xếp vào hạt thịt thì không hoàn toàn đúng dù là những hạt nhỏ. Chúng vẫn nhìn giống như bột nhưng gần như không có phản ứng giống như là hạt sét. Các phần tử lớn nhất được sếp vào hạt cát. Bạn có thể nhìn thấy từng hạt cát bằng mắt thường. Hạt cát không có bề mặt phản ứng, vì vậy nó không hấp thụ nước cũng như chất dinh dưỡng.

Xác định thành phần cơ giới đất có nghĩa là tìm ra được bao nhiêu phần trăm hạt sét, hạt thịt và hạt cát có trong đất. Thành phần cơ giới của đất cho biết độ nén chặt hoặc độ tơi xốp của đất. Thành phần cơ giới đất cũng ảnh hưởng đến tốc độ thoát nước nhanh của đất sau cơn mưa. Một số cây trồng có lẽ chủ yếu thích hợp hơn với đất cát. Một số cây trồng khác có lẽ thích hợp hơn với loại đất có hàm lượng sét cao hơn.

Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học chuyên sâu về các lĩnh vực khác nhau về khoa học đất. Về lý tính và địa chất đất có những khái niệm khác nhau về phạm vi kích cỡ hạt đối với các phần tử sét và thịt, đó là tùy thuộc vào kích cỡ của các phần tử mà được xếp vào thành phần sét hay là thành phần thịt. Nhà khoa học đất Cecilie Hermansen của Đại học Aarhus cho biết: "Điều này có thể làm cho các nhà khoa học ở các lĩnh vực khác nhau nhầm lẫn khi họ cố gắng làm việc cùng với nhau. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp để khắc phụ trở ngại này. Họ đã cố gắng sử dụng kỹ thuật đang được sử dụng rồi để nghiên cứu các đặc tính khác của đất.

Quang phổ phản xạ khuếch tán hồng ngoại có thể nhận biết được (còn gọi tắt là vis-NIRS) là một phương pháp đo mức độ hoạt động trong phạm vi biểu kiến​​ và ngay khi vượt ra ngoài phạm vi biểu kiến. Các cảm biến vis-NIRS có thể phát hiện ra sự khác biệt về kích cỡ hạt do cách thức các cảm biến vis-NIRS phát tán ra ánh sáng. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra vis-NIRS có thể cung cấp các thông số chi tiết của thành phần cơ giới đất mà không phụ thuộc vào các định nghĩa khác nhau của các nhà khoa học ở các lĩnh vực khác nhau dùng để mô tả về cấp hạt sét, thịt và cát.

Chúng ta hãy quay lại làm thế nào quang phổ phản xạ khuếch tán hồng ngoại có thể nhận biết được (còn gọi tắt là vis-NIRS), có thể giúp người nông dân hoặc người làm vườn. Một số lượng tương đối của hạt sét, thịt, và cát trong đất có thể biến động lớn trên cùng một mảnh đất riêng lẻ. Với các cảm biến vis-NIRS di động, Hermansen cho biết, nhiều mẫu đất có thể được thu thập và phân tích nhanh chóng ngay ngoài đồng ruộng. "Một người quản lý cảnh quan có thể muốn trồng nhiều loại cây trồng trên khắp công viên công cộng", bà lưu ý. "Một bản đồ đất thể hiện các loại đất khác nhau có thể giúp người làm vườn lựa chọn được loài cây trồng nào là phù hợp nhất cho các địa điểm khác nhau trong công viên".

Quy mô của kỹ thuật này vẫn đang mở rộng. Một ngày nào đó, các cảm biến xuất phát từ sử dụng máy bay và vũ trụ trong không gian có thể tạo ra dữ liệu để lập ra bản đồ chi tiết về các đặc tính của đất, bao gồm thành phần cơ giới đất trên khắp toàn cầu.

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.