ابداع روش جدیدی برای بررسی ویژگی‌های خاک بدون نیاز به حفاری

دانشمندان دانشگاه دانشگاه دوستی ملل روسیه (RUDN) و موسسه علوم خاک دوکوچیایف (Dokuchyaev Soil Science Institute) روشی ایجاد کردند که به وسیله‌ی رادار زمین نفوذ (Ground-penetrating radar) می‌توان رنگ و مشخصات ظاهری خاک در اعماق زمین را بدون نیاز به حفاری پیدا کرد.

به گزارش ایسنا و به نقل از یورک الرت، با استفاده از این روش، دانشمندان می‌توانند ترکیب شیمیایی خاک را شناسایی کرده و این اطلاعات را دسته‌بندی کنند و از آن برای استفاده بالقوه در ساخت و ساز، کشاورزی یا استخراج منابع بدون نیاز به حفاری مقاطع خاک استفاده کنند. این مقاله در مجله‌ی علوم خاک اوراسیا (Eurasian Soil Science) منتشر شده است.

رنگ یکی از شاخصه‌های اصلی خصوصیات خاک است. بر اساس آن، یک متخصص می‌تواند نوع خاک، میزان گیاخاک، تراکم خاک، رطوبت، شوری و دیگر موارد را شناسایی کند. به عنوان مثال، خاک سیاه غنی از گیاخاک است و خاک‌هایی که آهن آنها زیاد است معمولا قرمز رنگ هستند. برای تجزیه و تحلیل رنگ خاک، دانشمندان مجبورند بخشی از خاک را حفاری کنند که این فرآیندی بسیار پرزحمت است. گروهی از دانشمندان دانشگاه RUDN به همراه همکارانشان از موسسه علوم خاک دوکوچیایف پیشنهاد کردند که از رادار زمین نفوذ برای تعیین رنگ خاک در اعماق مختلف استفاده شود. این رادار امواج الکترومغناطیسی را به درون خاک می‌فرستد و سیگنال منعکس شده از آن را ثبت می‌کند.

پروفسور "ایگور ساوین"(Igor Savin) عضو تمام وقت فرهنگستان علوم روسیه که دارای دکترای تخصصی علوم کشاورزی از دانشکده بوم شناسی (Faculty of Ecology)، دانشگاه RUDN است می گوید: رنگ یکی از اصلی ترین خصوصیت های خاک است و مدت ها از آن برای طبقه‌بندی خاک‌ها استفاده می‌شده است و به همین دلیل نام بسیاری از خاک‌ها با رنگ آن‌ها مرتبط است. علاوه بر این، رنگ به درستی می‌تواند نشانگر برخی خصوصیات دیگر خاک باشد. از نظر تئوری، این پارامتر را می‌توان با رادار زمین نفوذ اندازه گیری کرد. ما می‌خواهیم اثبات کنیم که بین رنگ لایه‌های خاک و داده‌های رادار ارتباطی وجود دارد.

دانشمندان آزمایشی در منطقه "وورونژ کامانیا استپ" روسیه انجام دادند زیرا این منطقه به عنوان مکانی غنی برای انواع خاک شناخته شده است. دانشمندان هفت نقطه را انتخاب کردند و آنها را توسط رادار بررسی کردند. آنها همچنین از هر منطقه 30 نمونه خاک از عمق 10 سانتی متری تا 3 متری برداشتند. نمونه ها خشک و آسیاب شدند تا رنگ اصلی آنها مشخص شود. برای انجام آزمایش، این گروه ظرفیت انعکاسی آنها را که به طور متوسط به سه دامنه طول موج دسته بندی می‌شد، مورد تجزیه و تحلیل قرار داد: قرمز (610-700 نانومتر)، سبز (520-540 نانومتر) و آبی (450-475 نانومتر).

پس از آن، گروه تحقیقاتی داده‌های رادار را با رنگ نمونه‌های برداشته شده از خاک مقایسه کردند و مدلی برای یافتن ارتباط بین داده‌ها و رنگ‌ها طراحی کردند. رنگ‌های محاسبه شده با استفاده از مدل طراحی شده در 80% موارد با رنگ نمونه‌های واقعی مطابقت داشت. بنابراین، از این روش جدید می‌توان برای تعیین رنگ خاک و مطالعه آن در مکان‌های دیگر بدون نیاز به حفر مقاطع خاک استفاده کرد.

در حال حاضر این بررسی فقط در منطقه کامانیا استپ قابل استفاده است زیرا مدل طراحی شده براساس نمونه‌های برداشته شده از خاک آن مکان تنظیم شده است، اما این گروه امیدوار است در آینده بتواند این قابلیت را به مکان‌های دیگر نیز تعمیم دهد.

پروفسور ایگور ساوین (Igor Savin) افزود: نمونه‌های ما نمی‌توانند در مناطقی با پوشش خاکی متفاوت استفاده شوند. با این حال، این یک نقطه ضعف نیست، بلکه یک ویژگی خاص است. برای اطمینان از دقت مدلسازی، مدل باید شامل اطلاعاتی در مورد رنگ‌های معمول خاک در منطقه مورد مطالعه باشد. در مراحل اولیه، کنترل بخش‌های خاک باید با استفاده از روش‌های سنتی انجام شود. با این حال، به محض جمع آوری اطلاعات کافی میدانی، می‌توانیم این مرحله را حذف کنیم و برای شناسایی رنگ خاک در هر عمقی دیگر نیازی به حفاری نخواهد بود.