コンピューター回路は土壌のスポーツベットアイオー 登録に役立ちます

ビットとスポーツベットアイオー 登録トが農業を促進する

パット・メルガレス著

このビデオは、K 州立大学における他の土壌関連のスポーツベットアイオー 登録プロジェクトを示しています, 新しいデジタル農学コラボレーションスポーツベットアイオー 登録チームを含む.

切手ほど大きくない電子回路は、U の高速化に貢献できるでしょうか.S. 飢えた世界に食料を与えるというスポーツベットアイオー 登録の目標?

そうかもしれない, ラージ・コスラは言う, 畑のスポーツベットアイオー 登録特性を数秒で測定するように教えられたら, 農民は水を調整できる, 作物を豊かに育てるための窒素およびその他の投入.

ビットとスポーツベットアイオー 登録トでの農業と考えてください, リアルタイム.

「米国は、2050 年までの次の 28 作物サイクルで、現在栽培されている食料より 40% 多い食料を栽培するという農業革新アジェンダを構築しました。,”スポーツベットアイオー 登録さんは言いました, 精密農業のスペシャリスト, カンザス州立大学農学部教授兼農学部長.

「ただし、ここで注意が必要です。作物に適用される水の使用量を 50% 削減し、窒素の使用量を 50% 削減することでこの目標を達成する必要があります。, 作物生産システムの 2 つの最大の推進力はどれですか,”スポーツベットアイオー 登録さん追加. 「これは、水と窒素の予算に投入されるすべてのものを考慮する必要があることを意味します. エラーの余地を残すわけにはいきません.”

コスラの場合, エキサイティングな仕事です. 過去 10 年間, 彼はスポーツベットアイオー 登録を使用して土壌水分と窒素含有量を測定することに焦点を当てたいくつかのプロジェクトでエラーの可能性を系統的に減らしています.

成功した場合, 農家は、数百ドルから数千ドルもする、より高価な測定機器を避けることができるでしょう。畑に設置された10～12フィートの塔と地中に這うプローブを備えたものもあります, フィールド全体に点在する数十から数百の生分解性スポーツベットアイオー 登録を支持する.

スポーツベットアイオー 登録の感覚

土壌水分スポーツベットアイオー 登録は電気抵抗の原理に基づいて土壌中の水分量を推定します, または土壌の送電能力. 土壌の水分含有量が増加するにつれて, 抵抗が減少し、水分含有量の予測可能な評価が得られます.

その他のスポーツベットアイオー 登録ベースの測定により、フィールドに固有の追加データが得られます, 追加の肥料をどのくらい適用すべきかを決定するための植物が利用できる栄養素の存在や、温度や光などの環境条件に対する作物の反応など.

それはコスラが10年間調査し、K州にもたらしたスポーツベットアイオー 登録です.

「10年前」, 私は、いつか文字通り畑に捨てられる土壌水分センサーができるだろうと仮説を立てていました, その後、スポーツベットアイオー 登録ピュータで「ping」を送信して、その土壌の水分含量を測定します,”コスラは言いました.

コスラは、柱に取り付けられケーブルに接続されたスポーツベットアイオー 登録を提供し、5 つの深さで土壌水分を測定する民間パートナーと協力して、2012 年に野外実験を開始しました. その設定では, コスラは22エーカーの畑をカバーすることに決めました, 農家には約 100 個のスポーツベットアイオー 登録 ノードが必要になります - それぞれのコストは約 3 ドル,000.

「高かったです」,”彼は言い​​ました. 「今日も」, 農家にとっては法外な費用がかかる. これらのスポーツベットアイオー 登録の設置は労働集約的であり、22エーカーの畑から高さ12フィートの支柱がこれほど高密度で突き出ているのは物流上の悪夢です.”

初期の実験, しかし, 目的は果たした: 農家の畑全体の詳細な情報を収集できる低コストのオプションを提供するスポーツベットアイオー 登録グループの動機を刺激すること.

推測を排除する

今, コスラは、初期の実験に基づいて構築されている共同チームの共同リーダーです. 2018 年, コロラド大学ボルダー大学とカリフォルニア大学のコスラとその同僚, バークレーは U を受賞しました.S. 高等スポーツベットアイオー 登録プロジェクト庁を通じて高リスク・高報酬のプロジェクトに資金を提供するエネルギー省の補助金.

スポーツベットアイオー 登録者チームには、共同スポーツベットアイオー 登録機関の材料科学者、コンピューター技術者、電気技術者が含まれます. 関与している他のK州の農学スポーツベットアイオー 登録者には、ジェフ・ジークフリードとディパンカール・マンダルが含まれる, 両方ともポスドクスポーツベットアイオー 登録員; ウブ・イルマ, 博士課程の学生; そしてロス・ウンルー, スポーツベットアイオー 登録員補.

一緒に, スポーツベットアイオー 登録者たちは農業をさらにデジタル時代に移行させることに焦点を当てました.

試験に取り組んでいる生分解性センサー, 高空間密度での測定機能を提供する設計と再開発を評価し支援する. これにより、スポーツベットアイオー 登録者は畑の隅々まで土壌水分を推定し、コンピュータ アルゴリズムで処理された膨大な量のデータを提供して、農民向けに読みやすいガイドを作成できるようになります.

「この分野に当て推量が存在する場所はない,スポーツベットアイオー 登録.

農民はすでに水をまくことができます, 窒素およびその他の栄養素を非常に正確な方法で供給, 畑に異なる水量を供給するように調整できる可変量灌漑などの現在の技術を使用, スポーツベットアイオー 登録言った. しかし、現場のニーズを知っている, 一歩一歩, 衛星画像または無人航空機によって提供される測定値に限定されます. これらは現場のニーズに応える良い方法です, しかしまだ完全に正確ではありません, 診断または即時.

「1 つのアイデアは、ピボットが畑に水を供給しているということです, 次の 20 個に並んでいるセンサーに ping を送信できます, ピボット アームの 50 フィート、さらには 100 フィート,”コスラは言いました. 「その情報はスポーツベットアイオー 登録ピューターに送り返され、水を与えている間にピボットが遭遇するリアルタイムの土壌水分データ表面を再作成します, 農家または人工知能ベースの意思決定ツールは、必要に応じて申請率を変更できます. それは大変なことになると思います.”

農家が畑全体に 100 個のスポーツベットアイオー 登録を配置した場合, スポーツベットアイオー 登録のコストは、それぞれ 50 セントから 1 ドルで、50 ドルから 100 ドルになります. セットアップは、フィールドを歩き回ったり、投げたり挿入したりするのと同じくらい簡単です. 生分解性があるから, それらを収集する必要はありません.

環境に優しい生分解性チップ, コスラさんは約200日以内に悪化し始めると考えている, まだ利用できません. 現在, スポーツベットアイオー 登録チームはより大きなものを使用しています, 農家がより適切な意思決定を行えるようにデータを変換するために、K州のスポーツベットアイオー 登録者が開発したアルゴリズムを使用して収集している膨大な量のデータをコンピュータで確実に処理できるようにするため、生分解性ではないより高価な回路.

「私たちは測定できるものしか管理できません,スポーツベットアイオー 登録. 「管理しようとしているリソースを正確に測定できない場合, それでは農民を助けることができなくなります. これは、環境に非常に敏感で重要な作物生産システムにおける 2 つの主要な投入物、水と窒素に特に当てはまると思います.”

しかし、このスポーツベットアイオー 登録は、より多くのセンサーとデータ主導の意思決定を伴うエキサイティングな新しい農業時代への第一歩です.

「この種のテクノロジーは、多くの場合、情報テクノロジーに対する需要が非常に高い組織向けです. たいてい最初に手に入れるのは彼らです,スポーツベットアイオー 登録. 「そうですね, 今回はたまたま農業です. その環境にいるのはとてもエキサイティングです.”

チップ上のスポーツベットアイオー 登録室

K州立大学の化学技術者ライアン・ハンセン氏も、小型センサーの力を利用して、彼と彼のチームがさまざまなタイプの微生物間の相互作用をスポーツベットアイオー 登録する「チップ上の実験室」と呼ぶものを構築している.

その他の用途例として, この技術は農作物の生物接種剤の改良に役立つ可能性がある, 人間の健康のためのプロバイオスポーツベットアイオー 登録クスと医療のための抗生物質.

その技術はマイクロウェル回復アレイと呼ばれます, または MRA. この装置は小さなウェルを使用して、1 回の実験で微生物間の何万もの相互作用をスクリーニングします. 現在の形式, ハンスポーツベットアイオー 登録は言った, 特定の微生物と最も強い相互作用を持つ細菌を見つけるように設計されています, これは病原体である可能性がありますが、有益な細菌である可能性もあります.

「微生物は社会的生物であり、互いに相互作用して共生します, 自然生態系における競争または敵対的な方法,”ハンセンは言いました, 准教授, カール R のスティーブ スー キーストーンスポーツベットアイオー 登録者およびウォーレン アンド ジセラ ケネディ キーストーンスポーツベットアイオー 登録者. アイス工科大学. 「微生物の多様な集合体がどのように連携して機能するかを予測するためには、これらの相互作用を根本的に理解することが重要です.”

スポーツベットアイオー 登録や植物の根などの多くの生態系には多様な微生物群集が存在すると彼は指摘する.

「最も重要な微生物に影響を与える相互作用を見つけることは、非常に困難な作業となる可能性があります, 特に標準的な微生物スポーツベットアイオー 登録室で利用できる実験技術が限られている場合,”ハンセンは言いました, ティム・テイラー化学工学部の教授は誰ですか.

MRA にスポーツベットアイオー 登録課題の克服が可能になりました.

「プロバイオティクスの場合」, その機能をサポートする共生細菌を見つけたい,スポーツベットアイオー 登録. 「病原体の場合, それに対して防御できる拮抗細菌を見つけたいです. 当社のスクリーニング技術を使用, たった 1 回の実験で、相互作用する両方のタイプの細胞をすばやく見つけることができることを示しました, 標準的な方法を使用するとおそらく数か月かかる作業に相当.”

スポーツベットアイオー 登録、微生物間の相互作用を理解することは、農作物用のバイオベース肥料の開発にも役立つ可能性があり、化学肥料の必要性を減らす可能性があると述べた. バイオベースの肥料は信頼性が低いことが多いため、現在は制限されています, 彼は気づいた.

「持続可能な農業慣行を確立するには、より信頼性の高いバイオ肥料を開発することが非常に重要です,スポーツベットアイオー 登録.

K州のスポーツベットアイオー 登録者らはMRA技術を利用して、アゾスピリルム・ブラジルと呼ばれる窒素固定細菌とトウモロコシの根に自生する細菌との間の共生相互作用をスクリーニングしている. ハンセン氏は、共生細菌がAと結合する可能性があると述べた. ブラジルはバイオ肥料としての効率と信頼性を向上させる.

「小規模な実験室スポーツベットアイオー 登録において」, A を同時接種することを確認しました. 細菌の共生混合物を含むブラジルは、A を接種した場合と比較して初期段階のトウモロコシの成長を促進します. ブラジルのみ,”ハンセン氏はこう言った.

効果的なバイオ肥料の開発に加えて, スポーツベットアイオー 登録、K州の進行中の作業にはMRAを使用して土壌と植物の根のサンプルをスクリーニングし、生物的防除剤として有用な細菌を発見することが含まれていると述べた, 植物病原体によって引き起こされる病気の発生率や重症度を軽減できる可能性がある. MRA は、干ばつの際に水分を保持するのに役立つ土壌バクテリアの発見にも協力しています.

ハンセンのスポーツベットアイオー 登録は国立科学財団から資金提供を受けており、ACS Applied Bio Materials などの雑誌に掲載されています, 生体高分子と微生物学のフロンティア.

ハンセンとトーマス・プラット, 教養学部生物学助教授, 他のスポーツベットアイオー 登録者も関連特許を取得しました, 「ヒドロゲル膜と微生物標的の選択的回収方法.”

スポーツベットアイオー 登録ドバー
リードをスポーツベットアイオー 登録位置に維持

カンザスシティのダウンタウンの東の空き地, ミズーリ州, ガンガ ヘティアラッチ, カンザス州立大学土壌・環境化学教授, スポーツベットアイオー 登録チームを率いてグリッドを並べる. スポーツベットアイオー 登録者らは、このスポーツベットアイオー 登録が人間の鉛への曝露リスクを軽減する方法について重要な手がかりを与えることを望んでいます.

「サイト全体の鉛の濃度をマッピングできるように、このエリアのセクションを分割しています,”ルワンディ・クマラシンハは言いました, チームのメンバーであり、農学部の農学部門のスポーツベットアイオー 登録員.

ミズーリ州保健・高齢者サービス局は、鉛ベースの塗料と汚染された粉塵が米国で最も一般的な暴露源であると報告しています.S. 住宅やその他の構造物の外装用塗料の自然風化によってスポーツベットアイオー 登録が汚染されることがよくあります. 鉛ベースの塗料が禁止された1978年より前に建てられた住宅の周囲は、鉛汚染の影響を受けやすい.

2022 年初頭, ヘスポーツベットアイオー 登録アラッチは 700 ドルを受け取りました,000 アメリカから.S. 住宅都市開発局, または HUD, 都市の空き地と十数か所のブラウンフィールド現場で鉛の存在を調査するため, または以前に開発され、現在は使用されておらず、汚染が判明しているか汚染の疑いがある土地.

2021 年, 疾病管理予防スポーツベットアイオー 登録ターは500人以上と推定,000 ユー.S. 6 歳未満の子供の血中鉛濃度は 5 マイクログラム/デシリットルを超えています, 当時、推奨される公衆衛生上の措置が開始されるレベルでした. 基準値は現在 3.1 デシリットルあたり 5 マイクログラム. 鉛への曝露は小児期の脳の発達を阻害する可能性がある, 子供や大人の脳や神経系に損傷を与えるだけでなく, その他の健康リスクの中から.

ヘティアラッチ氏は、スポーツベットアイオー 登録中の鉛やその他の汚染物質への直接曝露を固定化または軽減するには基礎的なスポーツベットアイオー 登録化学が鍵となる可能性があると述べた. たとえば, 鉛を溶解しにくい形態に変換するためにスポーツベットアイオー 登録にリン源を添加することは、一般的な管理手法と組み合わせることができます, 家の景観にマルチや木の皮を適用するなど.

カンザスシティの試験区にて, ヘティアラッチとスポーツベットアイオー 登録チームは土壌改良剤を適用して、子供と大人の鉛の生物学的利用能を低下させる最良の方法を見つけようとしています.

「スポーツベットアイオー 登録化学は基礎科学だと人々は考えている, ほとんどの場合はそうなります,”彼女は言いました. 「しかしこの場合は, それは公衆衛生に応用できる基礎科学です.”

エイミー・ロバーツ, カンザスシスポーツベットアイオー 登録のプロジェクトマネージャー, ミズーリ州保健局の小児鉛中毒予防および健康住宅プログラム, カンザスシスポーツベットアイオー 登録には、鉛中毒率が全国平均の 9 倍である郵便番号があることに注意してください。対処する必要があると彼女は言う憂慮すべき数字です.

「私たちの知る限り」, 現状および地域の鉛中毒緩和プログラムに現場での安定化方法を追加する利点を評価したスポーツベットアイオー 登録はありません,”ヘティアラッチは言いました.

おそらく全米の多くの都市部がそうである.S. 同様のリスクがある, そしてスポーツベットアイオー 登録取り組みは国中で注目を集めています.

「カンザスシスポーツベットアイオー 登録で成功すれば, 環境保護庁がブラウンフィールド プログラムを管理しているため, HUD は都市や州の鉛中毒問題への取り組みを支援しています, 学んだ教訓は全国の他の都市でも採用できる,”ヘスポーツベットアイオー 登録アラッチは言いました. 「カンザスシスポーツベットアイオー 登録はモデル都市になる可能性がある.”

K州の取り組みはカンザスシスポーツベットアイオー 登録市と協力して行われています, ミズーリ州; EPA; そしてチルドレンズ・マーシー病院.