دانشگاه ایالتی واشینگتن تحقیقاتی ارائه کرده که راه های ارزیابی سلامت خاک با کمک اندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده توسط میکروب های کوچک را به ما نشان میدهد.
تیم تحقیقاتی از کاوشگر برای اندازه گیری سیگنال های الکتروشیمیایی میکروب ها در محیط های مرطوب استفاده میکند و در خاک های سالم و ناسالم میزان متابولیسم میکروبی و سایر شاخص های سلامت خاک را بررسی مینماید. این تحقیقات در مجله انجمن الکتروشیمیایی منتشر گردیده است تا یک روز به کشاورزان کمک کند میزان حاصلخیزی خاکشان را اندازه گیری کنند.
مارن فریسن دانشیار گروه آسیب شناسی گیاهان و علوم زراعی خاکی و یکی از نویسندگان این تحقیق می گوید: خاک تمام غذاهای ما را به وجود می اورد اما هم اکنون در کل جهان در حال تخریب است. یکی از بزرگترین موانع بهبود خاک این است که استراتژی های مدیریتی خاک را به طور دقیق اندازه گیری و ارزیابی نمود. سنسور اندازه گیری جریان خاک این قابلیت را دارد که به طور لحظه ای ساختار خاک را بررسی کند و میزان عملکرد را پیش بینی نماید که پیشرفت بزرگی در عرصه کشاورزی است.
سلامت خاک یک موضوع حیاتی مهم در کشاورزی و تولید محصول است اما اندازه گیری سلامت خاک کار ساده ای نیست. کشاورزان و محققین از انالیز شیمیایی ، بافت و اسیدیته برای درک شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده میکنند. با اینکه این اطلاعات ارزشمند است اما همیشه نمی تواند به ما نشان دهد که خاک تا چه اندازه حاصلخیز است.
به گفته فریزن عامل اصلی حاصلخیزی خاک، به عملکرد جمعیت میکروبی آن برمیگردد. میلیون ها باکتری، قارچ و سایر میکرو ارگانیسم ها نقش مهمی در متابولسم مواد غذایی، دفاع در برابر عوامل بیماری زا و رشد گیاه ایفا میکنند. اما تا بحال هیچ روش واقعی و آسانی برای اندازه گیری فعالیت میکروبی خاک وجود نداشته است. او می گوید: “چیزی که خاک را برای گیاه مفید می کند زنده بودن آن و داشتن این باکتری ها و قارچ ها است.”
در مقاله جدید تیم تحقیقاتی WSU جریان موجود در خاک و فعالیت میکروبی آن اندازه گیری شده است و درنتیجه خاک سالم از ناسالم تمیز داده شده است.
محققان از کاوشگری استفاده کردند که چند سال قبل برای اندازه گیری جریان الکتروشیمیایی سیگنال های میکروبی در محیط آبی بکار برده بودند. مشابه تنفس و تغذیه انسان ها میکروارگانیسم ها نیز غذا جذب میکنند و از الکترون ها برای متابولیسم انرژی استفاده میبرند. در نهایت میکروب ها این الکترون ها را به یک گیرنده مولکولی مانند اکسیژن انتقال میدهند. این کاوشکر با یک پذیرنده مولکولی در یک الکترود جایگزین گردید .با این الکترود انها میتوانند جریان الکتریکی خاک را اندازه گیری نمایند و از میزان فعالیت میکروبی ایده بگیرند.
عبدالرحمان محمد محقق فوق دکتری دانشگاه وایلند میگوید: ما میتوانیم میزان متابولیسم میکروبی را با به دام انداختن الکترون هایی که از یک متابولیسم ازاد شده اند اندازه گیری کنیم. ما تنفس میکروبی در خاک را زیر نظر میگیریم.
دو نمونه خاکی که محققان از مزرعه کوک تهیه کرده بودن را بررسی نمودند آنها از نظر ترکیب خاک تقریبا شبیه یک دیگر بودند این دو نمونه خاک از یک کرت که هنوز شخم زده نشده بود جمع آوری شده بودند و مواد آلی زیادی داشتند که اسیدیته و نوع خاک آنها مشابه بود اما محققین با داده هایی نشان دادند که یکی از خاک ها به طور معنی داری جاصلخیز تر از دیگری است ( برای کشت گندم)
محققان دریافتند که هر چه خاک حاصلخیز تر باشد جریان الکتریکی بیشتری دارد و هرچه خاک کمتر حاصلخیز باشد جریان الکتریکی به سمت صفر میرود.
آنها همچنین یک تفاوت دیگر بین دو نمونه خاک پیدا کردند پتانسیل گردش آزاد آنها متفاوت بود هنگامیکه محققین به خاک شکر اضافه نمودند فعالیت میکروبی بالا رفت مشاهده گردید که تعویض سیگنال های الکتروشیمیایی در خاک سالم و ناسالم به هم نزدیک میشد این بدین معنی است که قند اضافه شده باعث تحریک فعالیت میکروبی در هر دو خاک شده بود.
محققان میگویند هنوز سوالات بسیاری دارند مثلا: میکروب ها چگونه جریان تولید میکنند یا چه نوع میکروبی مولد جریان است؟!
مترجم: نرگس اسدیان