Pesquisadores da Washington State University desenvolveram uma maneira de avaliar a saúde do solo medindo a corrente elétrica produzida por seus menores micróbios.

A equipe usou uma sonda desenvolvida originalmente para medir o sinal eletroquímico de micróbios em ambientes aquáticos, e o testei em amostras de solo saudáveis ​​e não saudáveis ​​para medir o metabolismo microbiano e outros indicadores da saúde do solo. Esta pesquisa de prova de conceito, publicado em Journal of The Electrochemical Society , poderia algum dia levar a um simples, teste em tempo real para os agricultores para determinar se o solo é produtivo.

"O solo sustenta todos os alimentos que comemos, e a maior parte está degradada em todo o mundo, "disse Maren Friesen, professor associado dos Departamentos de Fitopatologia e Ciências de Culturas e Solo e co-autor do estudo. "Uma das maiores barreiras para melhorar os solos é não poder ter rapidez, medição em tempo real para desenvolver estratégias de gestão adequadas para eles. Este sensor tem o potencial de fazer medições em tempo real não apenas da estrutura do solo, mas de como ele realmente funciona. Seria um grande avanço na área ”.

“Acredito que este seja um dos nossos trabalhos mais significativos e terá um grande impacto na determinação da saúde do solo, "disse Haluk Beyenal, professora da Escola de Engenharia Química e Bioengenharia Gene and Linda Voiland e autora correspondente no artigo.

Outros co-autores do estudo incluem o pesquisador de pós-doutorado Abdelrhman Mohamed, e os alunos de graduação Eduardo Sanchez e Natalie Sanchez.

A saúde do solo é extremamente importante para o sucesso da agricultura e das colheitas em todo o mundo, mas medi-lo não é simples. Agricultores e pesquisadores usam a química do solo, análise de nutrientes, medições de textura e pH para obter compreensão das propriedades físicas e químicas do solo. Embora essas informações possam ser valiosas, nem sempre reflete o quão produtivo o solo realmente é.

Isso porque a chave para a produtividade do solo é como funcionam os micróbios, disse Friesen. Bilhões de bactérias, fungos e outros organismos desempenham papéis críticos na mobilização e fornecimento de nutrientes, defesa contra patógenos e crescimento de plantas. Mas, até agora, não tem sido simples, maneira em tempo real de medir a atividade microbiana.

"O que torna um solo benéfico para uma planta é que ele está vivo e contém todas essas bactérias e fungos, " ela disse.

No novo jornal, a equipe de pesquisa da WSU foi capaz de medir a corrente através do solo para determinar a atividade microbiana, e distinguir solos saudáveis ​​e insalubres.

Os pesquisadores usaram uma sonda que desenvolveram há alguns anos para medir o sinal eletroquímico de micróbios em ambientes aquáticos. Semelhante a como os humanos comem e respiram, os microrganismos absorvem os alimentos e, em seguida, usam os elétrons liberados durante o metabolismo para obter energia. Finalmente, micróbios fornecem esses elétrons a uma molécula aceptora como o oxigênio. A sonda desenvolvida pela equipe substitui essas moléculas aceitadoras por um eletrodo. Usando este eletrodo, eles podem então medir a corrente elétrica e ter uma ideia da magnitude da atividade microbiana.

"Somos capazes de medir a taxa metabólica dos micróbios, capturando elétrons que são liberados como parte do metabolismo, "disse Mohamed, um pesquisador de pós-doutorado na Voiland School. "Estamos observando os micróbios respirarem no solo."

As duas amostras de solo que os pesquisadores usaram foram coletadas no R.J. Cook Agronomy Farm e pareciam quase idênticos entre si em termos de composição do solo. Ambos foram coletados em parcelas que não foram aradas, eram relativamente ricos em matéria orgânica, e tinha o mesmo pH e tipo de solo. Mas, os pesquisadores tinham dados mostrando que um dos solos tinha sido significativamente mais produtivo em sua produção de trigo do que o outro.

Os pesquisadores descobriram que o solo mais produtivo produzia corrente elétrica, enquanto o solo menos produtivo quase não produzia corrente - cerca de 1% do solo mais produtivo.

"Houve uma diferença realmente dramática na quantidade de corrente gerada, "disse Friesen.

Eles também encontraram outra diferença entre os dois solos no potencial de circuito aberto medido no solo. Quando eles adicionaram açúcar para estimular a atividade metabólica, os pesquisadores também observaram a mudança dos sinais eletroquímicos nas amostras de solo saudáveis ​​e não saudáveis ​​convergindo, o que sugere que a adição de açúcar estimulou a atividade microbiana em ambos os tipos de solo.

"Poderíamos ver isso em alguns dias, os micróbios do solo começaram a respirar, "Disse Mohamed.

Com apenas as duas amostras de solo comparadas inicialmente, os pesquisadores dizem que sua ideia ainda é apenas uma prova de conceito. Eles têm muitas perguntas adicionais, como o que as criaturas estão fazendo para gerar corrente e quais microorganismos específicos podem estar nas amostras para criar solo produtivo.

"Temos dois sinais diferentes, mas o que eles realmente dizem em termos dos parâmetros fundamentais do solo? ", disse Mohamed." Ambos os parâmetros dizem coisas ligeiramente diferentes, e precisamos trabalhar em sua interpretação. "

Eles também querem testar muito mais solos, inclusive em campos agrícolas reais, em vez de no ambiente controlado de um laboratório. Eles esperam desenvolver uma sonda portátil que possa ser inserida diretamente no solo para fornecer informações em tempo real.

“Em termos de trabalhar por uma sociedade justa com uma produção global sustentável de alimentos, Acho que isso tem potencial para ser uma tecnologia revolucionária, "Friesen disse.