Поиск метода LIBS для устойчивого питания растений при производстве винограда

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 [email protected] 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…

Читать больше независимых исследований

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