據(jù)外媒報道，近日，研究人員揭開了“農(nóng)業(yè)頻率梳”的面紗以用來測量奶牛打嗝情況。 據(jù)悉，這種農(nóng)業(yè)棉可以幫助優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，減少溫室氣體的產(chǎn)生。來自美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)和堪薩斯州立大學(xué)(KSU)的研究人員在使用NIST的農(nóng)用儀器同時測量了堪薩斯州肉牛飼養(yǎng)場周圍大氣中甲烷、氨、二氧化碳和水蒸氣的排放。

NIST的儀器是一個雙梳狀系統(tǒng)，當(dāng)梳狀光在戶外路徑上來回傳送時，它會根據(jù)大氣吸收的紅外光的精確陰影和數(shù)量來識別痕量氣體。

據(jù)《Science Advances》描述，這是頻率梳首次在農(nóng)業(yè)環(huán)境中使用。這個便攜式系統(tǒng)被安裝在飼養(yǎng)場旁邊的一輛拖車?yán)?。激光?jīng)過特殊放大和過濾來瞄準(zhǔn)特定的氣體。

研究人員對擁有約300頭牛的牛圈中沿逆風(fēng)和下風(fēng)兩條100米長的路徑排放的氣體進行了測量。實驗的重點是甲烷和氨，因為牲畜(主要是牛)的排放是美國人為甲烷的最大來源，甲烷是一種主要的溫室氣體，而氨是一種重要的大氣污染物。

測量捕獲了牛在消化過程和地上糞便的排放量。農(nóng)業(yè)頻率梳以百萬分之二十五的精度測量了甲烷和氨的濃度。農(nóng)業(yè)頻率梳的甲烷檢測結(jié)果跟商業(yè)傳感器的結(jié)果相當(dāng)，該傳感器在飼養(yǎng)場邊緣的多個入口對空氣進行采樣。頻率梳系統(tǒng)對氨特別有用，因為這種氣體很粘、很難用吸入空氣的系統(tǒng)來測量。此外，它還可以同時測量多種氣體，這對傳統(tǒng)的系統(tǒng)是一個挑戰(zhàn)。

最后，根據(jù)這篇論文，雖然商用傳感器能更快地測量出精確的背景水平，但農(nóng)業(yè)頻率梳能更準(zhǔn)確地捕捉到順風(fēng)羽流從而更好地描述氣體來源。對于未來計劃測量牧場上分布稀疏的奶牛所產(chǎn)生的甲烷來說，精度的提高至關(guān)重要，這是一個更具挑戰(zhàn)性的問題。

這篇論文指出，新舊技術(shù)的一致激發(fā)了人們的信心，其認(rèn)為農(nóng)用頻率梳可以在農(nóng)業(yè)環(huán)境中準(zhǔn)確地量化氣體。農(nóng)用頻率梳的優(yōu)點包括對廣泛的紅外光敏感、高精度、一次檢測多種氣體無需校準(zhǔn)及測量設(shè)置的靈活性。

由于商業(yè)農(nóng)場的管理實踐和牛的特性不同，估算牲畜的甲烷排放具有挑戰(zhàn)性。此外根據(jù)這篇論文，牛吃什么會影響排放，但沒有將國家清單計入，這使得該溫室氣體排放模型存在很大的不確定性。據(jù)悉，堪薩斯飼養(yǎng)場的牛吃的是混合的干草和玉米青貯飼料。

NIST物理學(xué)家Brian Washburn表示：“未來我們的計劃是跟KSU合作進行牧場測量，在那里牛吃本地的草。不同的飼料加上草地土壤中消耗甲烷的微生物活動可能意味著牧場大氣中的甲烷產(chǎn)量低于飼養(yǎng)場。牛一生中約有75%的時間是在牧場度過的，所以這種測量方法更能代表凈甲烷產(chǎn)量。這也將是一個更困難的測量，因為它將發(fā)生在一個更大的區(qū)域，大約500米x500米，動物更少，約40頭。”

這組科學(xué)家認(rèn)為，通過在大空間尺度上同時測量多種氣體可以支持精確農(nóng)業(yè)--通過使用新技術(shù)來提高產(chǎn)量從而使設(shè)計出更清潔、更多產(chǎn)的農(nóng)場成為可能。

關(guān)鍵詞： 研究人員 業(yè)頻率 奶牛 氣體