Jordbrukare och trädgårdsmästare vet att deras jordstruktur kan göra stor skillnad för deras framgång. Olika växter har olika behov av vatten, näringsämnen, och luft. När de växer i jord som har rätt struktur, det är lättare att leverera rätt mängd vatten, gödselmedel, eller bekämpningsmedel till växterna. Då växer de bättre.

Traditionella sätt att analysera markens struktur är långsamma. Danska forskare har visat en ny, högteknologisk metod som är snabb, kostnadseffektiv, och bärbar. Denna teknik kan göra det mycket lättare att förstå markstrukturen för ett visst område – eller till och med stora områden över hela världen.

Jordens struktur är en av de mest grundläggande markegenskaperna vi kan mäta. Jord består av en kombination av mycket små bitar, eller partiklar, av mineraler. Det kan också innehålla partiklar av organiskt material från växter och djur. Mineralpartiklar grupperas i tre kategorier efter deras storlek:

De minsta partiklarna klassificeras som lera. Dessa mikroskopiskt små partiklar ser ut som fint pulver. De har en reaktiv yta som kan hålla vatten, näringsämnen, och salter. Partiklarna i nästa grupp, kallas silt, är inte lika små. De ser fortfarande ut som pulver men är inte alls lika reaktiva som lera. De största partiklarna är sand. Du kan se enskilda sandpartiklar med blotta ögat. Sand har ingen reaktiv yta, så det absorberar inget vatten eller näringsämnen.

Hur mycket av jorden är lera, slam, och sand definierar markens struktur. Strukturen avgör hur löst eller tätt jorden packas. Det påverkar också hur snabbt vatten kommer att rinna ur jorden efter det regnar. Vissa grödor kanske föredrar en jord som huvudsakligen är gjord av sand. Vissa grödor kanske föredrar ett högre innehåll av lera.

I forskargruppen ingick forskare som specialiserade sig på olika områden inom markvetenskap. Markfysik och geologi har olika sätt att definiera de begränsande storlekarna för ler- och siltfraktionerna – dvs. vilka storleksintervall av partiklar som anses vara lera eller silt. "Detta kan leda till förvirring när dessa vetenskaper försöker arbeta tillsammans, " sa markforskaren Cecilie Hermansen från Aarhus Universitet. Så forskarna kom på ett sätt att lösa detta problem. De försökte använda en teknik som redan användes för att studera andra egenskaper hos marken.

Synlig nära-infraröd diffus reflektansspektroskopi (vis-NIRS, för kort) är ett sätt att mäta aktivitet i det synliga området och strax bortom. Vis-NIRS-sensorerna kan avslöja skillnader i partikelstorlekar på grund av hur de sprider ljus. Forskargruppen fann att vis-NIRS kan ge detaljerade marktexturmätningar som inte beror på definitionerna som olika forskare använder för att beskriva lera, slam, och sand.

Låt oss gå tillbaka till hur detta kan hjälpa en bonde eller trädgårdsmästare. De relativa mängderna lera, slam, och sand i jorden kan variera mycket på en enda tomt. Med bärbara vis-NIRS-sensorer, Hermansen sa, flera jordprover kan tas och analyseras snabbt, precis i fältet. "En landskapsförvaltare kanske vill odla en mängd olika växtarter i en offentlig park, " noterade hon. "En karta som illustrerar de olika jordtyperna kan hjälpa trädgårdsmästaren att välja de bästa växtarterna för olika platser i parken."

Omfattningen av denna teknik växer fortfarande. En dag, luftburna och rymdburna sensorer kanske kan generera data för att kartlägga detaljerade markegenskaper, inklusive jordstruktur, över hela jorden.

Hermansen samarbetade med ett team av forskare från Aarhus Universitet och Aalborg Universitet. Deras arbete publiceras i Soil Science Society of America Journal .