Nutitelefoni kasutamisest mulla

taimedele omastatava fosfori

sisalduse hindamiseks

Tõnis Tõnutare, Tõnu Tõnutare, Aldo Oras

Agronoomia 2019

Sissejuhatus

• Kõrge ja kvaliteetse saagi saamiseks on oluline mullassisalduvate taimetoiteelementide määramine. Väga oluline onfosfori, kui taimede kasvuks vajaliku elemendi sisalduseanalüüs.

Idee

• Nutitelefoni on võimalik kasutada mulla liikuva fosfori sisalduse klassi määramiseks.

RGB-värvikuup

https://www.researchgate.net/profile/Mohd_Shahrizal_Sunar/publication/2365922

95/figure/fig1/AS:299491212185612@1448415677904/The-RGB-color-space.png

RGB-värvikuup

• Liitvärvimudel, milles erinevaid

värvitoone saadakse kolme

põhivärvuse – punane (R, red),

roheline (G, green) ja sinine (B, blue)

liitumisel.

• Värve saab väljendada kolme

koordinaadiga.

Lähenemine

• Uurimistöös kasutati erineva keemilise koostisega mullaproove.

• Taimedele omastatav fosfor ekstraheeriti mullaproovidest vastavalt Mehlich 3 meetodile.

• Fosfori sisaldus määrati lahusest paralleelselt kahel erineval viisil:

• Spektromeetriliselt lainepikkusel λ = 882 nm spektromeetriga Helios Omega (Thermo Scientific).

• Nutitelefoniga Samsung Galaxy S4 ning fotoanalüüs viidi läbi programmiga ImageJ.

Uurimustöös kasutatud mullad

pHKCl CTOT NTOT KM3 PM3

% % ppm ppm

Mediaan 6.8 2.07 0.12 89.2 47

Keskmine 6.3 2.1 0.1 103.8 82

Min 3.9 0.94 0.01 49.9 9

Max 7.5 3.54 0.26 190.7 315

Kasutatud muldade keemiline iseloomustus.

Illustratsioon töö etappidest

Graafiline skeem töö etappidest mulla liikuva fosfori sisalduse määramisel

Mehlich 3 meetodil kasutades nutitelefoni.

Tulemused

R,G,B väärtusOptiline tihedus

Kalibratsioonigraafik fosfori

spektromeetrilisel määramisel.

Kalibratsioonigraafikud RGB

värvimudeli järgi.

Tulemused

Kasutatud mullaproovide valimi fosfori sisaldused spektromeetrilise analüüsi ja

digifotode analüüsi andmete järgi ning nende omavaheline seos. Digifoto analüüsil

saadud P sisaldused on esitatud kõigi kolme (R, G ja B) kanali järgi. Täht E tähistab

mulla fosfori sisalduse klassi.

Tulemused

Kasutatud mullaproovide valimi fosfori sisaldused spektromeetrilise analüüsi ja

digifoto analüüsi andmete järgi ning nende omavaheline seos. Digifoto analüüsil

saadud P sisaldused on esitatud kahe (R ja G) kanali järgi. Tähed A, B, C, D tähistavad

mulla fosfori sisalduse klassi.

P sisalduse klass, ppm

Väga

madalMadal Keskmine Kõrge

Väga

kõrge

A B C D E

< 20 20 - 45 46 - 90 91 – 145 > 145

Mullaproovide analüüsi tulemuste võrdlus.Mulla P sisaldus, mg/kg P sisalduse klass Erinevus

spektromeetri ja

fotoanalüüsi vahelspektromeeter fotoanalüüs spektromeeter fotoanalüüs

93 98 D D Ei

54 51 C C Ei

9 <0 A A EI

21 15 B A Jah

9 <0 A A Ei

32 31 B B EI

26 24 B B EI

251 248 E E EI

73 50 C C EI

25 <0 B A Jah

305 265 E E Ei

138 128 D D EI

31 0 B A Jah

20 <0 B A Jah

70 53 C C Ei

47 39 C B Jah

50 35 C B Jah

315 272 E E Ei

24 3 B A Jah

Spektromeeter vs nutitelefon

Spektromeeter vs nutitelefon

Samsung S4 vs erinevad nutitelefonid

1. samm. Proovikoguse mõõtmine ja

kandmine loksutamiseks sobivasse anumasse

• 1. Mulla kog

2. samm. Mehlich 3 reaktiivi lisamine

3. samm. Loksutamine

•

4. samm. Ekstrakti pipeteerimine ja

värvustekke reaktiivi lisamine

•

5. samm. Värvuse teke ja pildistusanumasse

valamine

6. samm. Pildistamine

7. samm. Andmetöötlus

8. samm. Tulemused

Järeldused

• Nutitelefoni saab kasutada mulla fosfori sisalduse klassi määramiseks Mehlich 3 meetodil.

• Nutitelefoni abil on võimalik määrata mullas sisalduvat fosforit välitingimustes, kuid lihtsalt kasutatava ja usaldusväärse meetodi jaoks on vaja edasine arendustöö.

• Täpsemate tulemuste jaoks tuleks kasutada RGB värvimudeli punast (R) kanalit.

Miks ei saa täpseid tulemusi

• Mullaproovi niiskuse sisaldus

• Ebatäpsed proovi ja lahuste mõõtevahendid

• Taustavalgusest põhjustatud „müra“

• Kasutaja kogenematus

• Telefoni kaamerate erinevad tehnilised omadused

Analüüsi läbiviimiseks vajalikud vahendid

• Mullaproovi ja lahuste mõõtevahendid (kaal, mõõtlusikas, mõõtklaas)

• Loksutamiseks sobiv anum (~ 50 ml, suletav)

• Pildistamiseks sobiv anum

• Ekstraheeriv reaktiiv (Mehlich 3 lahus)

• Värvustekkeks vajalikud reaktiivid (molübdaadi lahus, askorbiinhape)

• Võrdluslahused kalibratsiooniks

• Nutitelefon (digikaamera)

• Pilditöötlustarkvara

Vajab veel arendamist

• Kalibratsiooni metoodika

• Pildistus tingimuste kõrvalmõjude vähendamine

• Vajalike lahuste komplekt

Meetodi eelised

• Kasutatakse:

• Nutitelefoni (laialt levinud, palju kogenud kasutajaid)

• vabavaralist fototöötlusprogrammi

• Võimalik kasutada välitingimustes

• Ei vaja kalleid reaktiive ega seadmeid

• Kiire tulemuste saamine