Er kan naar wortels worden "geluisterd" tijdens het groeien - en naar wormen tijdens het graven. Onderzoekers van ETH Zürich en het Franse Nationale Instituut voor Landbouwkundig Onderzoek presenteren een nieuwe methode voor bodemanalyse.

Een gezonde bodem leeft – een principe dat zowel op natuurlijke als op cultuurgrond van toepassing is. Een groot deel van wat er ondergronds gebeurt, echter, blijft verborgen voor onderzoekers. Een groter bewustzijn van de betrokken fenomenen zou nuttig zijn om de onderlinge verbanden in dit ecosysteem beter te begrijpen.

Meetbare geluiden

Wat niet te zien is, kan misschien worden gehoord:met dit in gedachten, onderzoekers van ETH Zürich en het Franse Nationale Instituut voor Landbouwonderzoek (INRA) hebben piëzo-elektrische sensoren gebruikt om verschillende bodems te onderzoeken op akoestische emissies.

Het resultaat:als wortels groeien of regenwormen tunnels graven, ze maken geluiden die duidelijk terug te voeren zijn op wortelgroei en wormactiviteit. Dit blijkt uit een onderzoek uitgevoerd door Marine Lacoste van INRA, Siul Ruiz en ETH-professor Dani Or van het Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics aan de ETH Zürich.

Luisteren naar de bodem opent een nieuw venster voor de wetenschap, zegt Of:"We kunnen leren wanneer wortels groeien, bijvoorbeeld. Tot nu, we wisten niet of het overdag gebeurde, 's nachts, of in natte of droge bodemgesteldheid. Met de nieuwe methode kunnen we dat relatief eenvoudig ter plaatse achterhalen – en zonder graven.” De onderzoekers hebben voor het eerst aangetoond dat biologische activiteit in de bodem kan worden gemeten met akoestische sensoren.

Om deze hypothese te testen, de onderzoekers vergeleken visuele waarnemingen met akoestische metingen. Ze toonden aan dat in zandgrond gevulde glascellen met maisplanten en in vergelijkbare cellen gevuld met leemgrond waardoor regenwormen tunnels konden graven.

Piëzo-elektrische sensoren registreerden de akoestische emissies, die de vorm aannemen van elastische golven met een frequentie van 1-100 kilohertz. Dergelijke geluidsgolven komen voor, bijvoorbeeld, wanneer kleine korrels bewegen of tegen elkaar wrijven - of wanneer zich kleine scheurtjes in de grond vormen. Mensen kunnen ze niet horen.

Na zeven dagen (regenworm) en negentien dagen (wortels), de onderzoekers correleerden de waargenomen wortelgroei en ingegraven tunnels met de opgenomen geluiden - ze waren zeer consistent. Controlemetingen van cellen die alleen aarde bevatten, bevestigden dat de geluiden afkomstig waren van wortels en regenwormactiviteit.

Wanneer groeien wortels - en hoeveel?

Dani Or heeft het terrein al met succes onderzocht op vroege tekenen van aardverschuivingen. Het werk leerde hem een ​​reeks akoestische emissies te onderscheiden en te interpreteren. Hij zegt:"De geluiden in de bodem zijn van een zeer lage omvang, maar het feit dat ze specifieke handtekeningen vertonen, betekent dat ze kunnen worden toegeschreven aan specifieke bronnen. Wormen, bijvoorbeeld, veel sneller bewegen dan wortels, terwijl hun akoestische emissie veel onregelmatiger is."

Hij hoopt dat hij met de nieuwe methode op een gegeven moment kwantitatieve inschattingen kan maken van het aantal wortelpunten dat tegelijkertijd groeit en de snelheid van hun groei. niet in de laatste plaats, de methode zou licht kunnen werpen op de interactie van regenwormen en wortelgroei en de vorming van bodemstructuren.

Volgende stap:veldproef

De studie heeft de onderzoekers in staat gesteld aan te tonen dat de biologische activiteit van de bodem akoestisch kan worden gemeten - onder laboratoriumomstandigheden, minstens. De volgende stap is kijken naar de situaties die passen bij de methode en hoe deze zich in het veld afspeelt. Een eerste proef is al succesvol gebleken:de onderzoekers lieten planten groeien in een grondkolom, waardoor ze de wortelgroei akoestisch konden meten. Of ziet zijn methode in de toekomst door boeren gebruikt worden naast andere manieren van bodemanalyse.