據(jù)外媒報(bào)道，近日，研究人員揭開(kāi)了“農(nóng)業(yè)頻率梳”的面紗以用來(lái)測(cè)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(guò)程，減少溫室氣體的產(chǎn)生。來(lái)自美國(guó)國(guó)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(shí)測(cè)量了堪薩斯州肉牛飼養(yǎng)場(chǎng)周?chē)髿庵屑淄椤薄⒍趸己退魵獾呐欧拧?/p>

NIST的儀器是一個(gè)雙梳狀系統(tǒng)，當(dāng)梳狀光在戶外路徑上來(lái)回傳送時(shí)，它會(huì)根據(jù)大氣吸收的紅外光的精確陰影和數(shù)量來(lái)識(shí)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(gè)便攜式系統(tǒng)被安裝在飼養(yǎng)場(chǎng)旁邊的一輛拖車(chē)?yán)铩＜す饨?jīng)過(guò)特殊放大和過(guò)濾來(lái)瞄準(zhǔn)特定的氣體。

研究人員對(duì)擁有約300頭牛的牛圈中沿逆風(fēng)和下風(fēng)兩條100米長(zhǎng)的路徑排放的氣體進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是甲烷和氨，因?yàn)樯?主要是牛)的排放是美國(guó)人為甲烷的最大來(lái)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(cè)量捕獲了牛在消化過(guò)程和地上糞便的排放量。農(nóng)業(yè)頻率梳以百萬(wàn)分之二十五的精度測(cè)量了甲烷和氨的濃度。農(nóng)業(yè)頻率梳的甲烷檢測(cè)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(chǎng)邊緣的多個(gè)入口對(duì)空氣進(jìn)行采樣。頻率梳系統(tǒng)對(duì)氨特別有用，因?yàn)檫@種氣體很粘、很難用吸入空氣的系統(tǒng)來(lái)測(cè)量。此外，它還可以同時(shí)測(cè)量多種氣體，這對(duì)傳統(tǒng)的系統(tǒng)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

最后，根據(jù)這篇論文，雖然商用傳感器能更快地測(cè)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(lái)源。對(duì)于未來(lái)計(jì)劃測(cè)量牧場(chǎng)上分布稀疏的奶牛所產(chǎn)生的甲烷來(lái)說(shuō)，精度的提高至關(guān)重要，這是一個(gè)更具挑戰(zhàn)性的問(wèn)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(diǎn)包括對(duì)廣泛的紅外光敏感、高精度、一次檢測(cè)多種氣體無(wú)需校準(zhǔn)及測(cè)量設(shè)置的靈活性。

由于商業(yè)農(nóng)場(chǎng)的管理實(shí)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(huì)影響排放，但沒(méi)有將國(guó)家清單計(jì)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(chǎng)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(lái)我們的計(jì)劃是跟KSU合作進(jìn)行牧場(chǎng)測(cè)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(dòng)可能意味著牧場(chǎng)大氣中的甲烷產(chǎn)量低于飼養(yǎng)場(chǎng)。牛一生中約有75%的時(shí)間是在牧場(chǎng)度過(guò)的，所以這種測(cè)量方法更能代表凈甲烷產(chǎn)量。這也將是一個(gè)更困難的測(cè)量，因?yàn)樗鼘l(fā)生在一個(gè)更大的區(qū)域，大約500米x500米，動(dòng)物更少，約40頭。”

這組科學(xué)家認(rèn)為，通過(guò)在大空間尺度上同時(shí)測(cè)量多種氣體可以支持精確農(nóng)業(yè)--通過(guò)使用新技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)量從而使設(shè)計(jì)出更清潔、更多產(chǎn)的農(nóng)場(chǎng)成為可能。

關(guān)鍵詞： 研究人員 業(yè)頻率 奶牛 氣體