Поиск метода LIBS для устойчивого питания растений при производстве винограда

Быстрая оценка питательных веществ для растений на винограднике улучшит решения по удобрениям для индустрии столового винограда во всем мире.

Вступление

Портативные LIBS-инструменты SciAps используются в Германии для исследования критического элементного анализа в полевых условиях в сельскохозяйственных почвах без пробоподготовки, даже для сложных ключевых показателей, таких как углерод и фосфор. В настоящее время итальянские исследователи проводят эксперименты, чтобы выяснить, могут ли эти анализаторы использоваться при тестировании листьев для более эффективного и устойчивого управления питанием в популярной индустрии столового винограда.

«Существует значительный интерес со стороны нескольких ведущих компаний в отрасли винограда таблицы во всем мире растений питательного оценки с на месте методы быстрого,» говорит д – р Джорджио С. Сенеси , научный сотрудник Института Plasma науки и техники , Место в Бари в Национальном исследовательском совете Италии . SciAps одолжил Senesi Z-300 LIBS в рамках своей программы Academic Loaner . SciAps – единственный портативный анализатор с мощностью лазера, достаточной для выполнения необходимого анализа.

«Конкретный инструментарий SciAps работает хорошо, – говорит Сенези. «Я тестировал другие инструменты, а также настольные установки LIBS. На самом деле сложно получить хороший спектроскопический сигнал излучения для некоторых элементов, особенно в УФ-области спектра. Но SciAps LIBS может. Это заставляет меня думать, что мы сможем получить достоверные количественные результаты, которые будут полезны для цели исследования и, возможно, в ближайшем будущем для отрасли ».

По оценкам, общее мировое производство винограда составляет 79 миллионов метрических тонн, увеличившись на 6,5 процента в период с 2017 по 2018 год, и 36 процентов этого производства предназначено для столового винограда, согласно последним данным, доступным из корпоративной статистической базы данных Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций . Приложение LIBS для управления питательными веществами может охватить весь мир: Китай является крупнейшим экспортером винограда, за ним следуют Италия, Чили, Перу и США.

Метод

Исторически сложилось так, что с использованием метода диагностики листьев методы масс-спектроскопии анализируют химический состав листа после переваривания образца в отношении доминирующих питательных минеральных веществ во время отбора образцов, особенно на азот, фосфор, калий, магний и серу. Но этот метод является деструктивным, и образец отправляется в стороннюю лабораторию для анализа, что может занять время для получения результатов и интерпретации. Эти задержки контрастируют с необходимостью немедленно оптимизировать питательные элементы во время оплодотворения.

В этом исследовании цель состояла в том, чтобы провести параллельный анализ с помощью двух портативных полевых приборов.

«На данный момент мы заинтересованы в калибровке h LIBS и p XRF-анализа свежих листьев столового винограда со ссылкой на традиционный анализ – расщепление образцов с анализом ICP – чтобы попытаться создать надежный метод и протокол», – говорит Сенези. ICP – это эталонный стандартный метод, и именно его они будут использовать для построения калибровочных кривых для получения количественного анализа с данными LIBS.

«Поскольку LIBS может получать мультиспектральный диапазон, мы можем наблюдать отношения между элементами. Взаимодействие и баланс между различными питательными веществами могут иметь гораздо большее значение для роста растений и здоровья питания, чем концентрация каждого отдельного питательного вещества. Это также может быть ключом к дальнейшему пониманию сложности питания растений, которое включает широкий спектр макроэлементов, таких как азот, фосфор, калий, магний, кальций, и микроэлементов, таких как марганец, сера, бор, железо, медь и цинк. Это все элементы, которые могут быть обнаружены LIBS », – говорит Сенези.

Предварительные данные

Сенези недавно завершил предварительный анализ десяти различных сортов свежих виноградных листьев.

«Работа со свежими образцами является довольно сложной задачей из-за влияния влажности на свойства лазерно-индуцированной плазмы и на стабильность интенсивности спектральных сигналов. В большинстве исследовательских работ до настоящего времени использовались гранулированные образцы листьев, которые состоят из образцов высушенных листьев, измельченных и прессованных для большей однородности. В исследованиях, проведенных ранее другими исследовательскими группами, стандартное отклонение для гранулированных сушеных листьев намного ниже, чем для свежих листьев. Но цель этого исследования состояла в том, чтобы найти метод и протокол, позволяющий использовать портативные LIBS на месте с высокой скоростью анализа для предварительной диагностики ».

Следующие шаги

Доктор Сенези, геолог по образованию, использует технологию LIBS с 2007 года в своих исследованиях низкотемпературной плазмы, а в последние годы для своей работы в Институте использовал портативную технологию LIBS (разработанную SciAps в 2015 году). для плазменной науки и техники. Ограниченный размер и вес являются важными характеристиками для приложений, требующих высокой мобильности и быстрого анализа вне лаборатории, поэтому проблема для таких приборов – это требуемый высокий уровень технологических характеристик.

«Когда я познакомился с LIBS, я понял, что должен попытаться внедрить эту технику в другие области науки, такие как геология и окружающая среда», – говорит Сенези. «Важно отметить, что техника LIBS не производит никаких химических отходов. Многие стандартизированные методы используют разбавление химическими реагентами для получения ответов ».

Большинство экспериментов проводится в сотрудничестве с Micro X-Ray Labs , в частности с профессором Роберто Терцано и доктором Маттео Спаньоло из Департамента почв, растений и пищевых продуктов Университета Бари, Италия, и координатором Научно-технического комитета Комиссия по столовому винограду Италии.

«Мне нравится называть себя внештатным исследователем, поэтому я всегда ищу любого сотрудничества, особенно по вопросам окружающей среды», – говорит Сенези, который сотрудничал с доктором Расселом Хармоном и доктором Ричардом Харком , другими участниками Академического займа, в прошлое. «Сейчас, более чем когда-либо, мы должны с уважением относиться к окружающей среде и изменениям на нашей планете».


Как мы можем поддержать ваше творчество с помощью нашей программы академической заимствования? Мы часто одалживаем портативные анализаторы на несколько недель или месяц академическим исследователям, чтобы они могли провести исследование или полевой анализ. Напишите нам по адресу info@sciaps-russia.ru и кратко опишите, что вы хотите измерить.

Портативные инструменты SciAps отлично подходят для краткосрочной лабораторной работы со студентами или исследований в этой области, и эти проекты также отлично подходят для SciAps – наши партнеры всегда придумывают новые приложения для инструментов и дают нам бесценные отзывы.

LIBS часто является предпочтительным методом, особенно для студентов, поскольку операторам не приходится сталкиваться со сложностями регулирования рентгенофлуоресцентных анализаторов. А прилагаемое нами программное обеспечение Profile Builder для ПК и планшетов предоставляет операторам полную свободу добавлять мощные настольные функции для полевых и лабораторных работ.

Подробнее…


Д-р Джорджио С. Сенези , Институт плазменных наук и технологий Национального исследовательского совета Италии


Читать больше независимых исследований

SciAps расширяет список приложений, доступных для портативных LIBS и XRF.

LIBS ориентированы на геонауки 21 века

Публикация: Ричард Дж. Сима. «Лазеры – это инструмент геолого-геофизических исследований 21 века», Eos 102, 15 октября 2021 г. Льюис Оуэн из Университета штата Северная Каролина использует портативный LIBS-инструмент SciAps Z-300 для анализа горного лака на гранитных валунах …

SciAps Мгновенное обнаружение запрещенных фторированных лыжных восков с помощью портативного LIBS

Восемь участков для беговых лыж были оценены в слепом исследовании, чтобы определить, можно ли правильно определить фтор. Нанесенные утюгом фторопорошки и фторированные парафины для лыж обладают непревзойденными характеристиками скольжения и исключительно хорошо отталкивают грязь. Их использовали многие …

Полевой анализ горного лака с помощью SciAps LIBS

Публикации: Рассел С. Хармон, Дарья Хащевская, Мишель Моренси, Льюис А. Оуэн, Морган Дженнингс, Джеффри Р. Нотт и Джейсон М. Дортч. «Анализ каменного лака из пустыни Мохаве с помощью портативной лазерной спектроскопии пробоя», Molecules 26, 5200 (2021). Это исследование исследовало …

Похожие новости