Soil Geeking ideas

Wow I really like that. I can’t quite find what exactly it measures - soil moisture anything else? Do you know if it uses capacitive or resistance-based measurement?

Juhuuuu! @julian has done such a great job!
and we just launched another wemakeit “Science Booster” campaign to continue with our shared interest in open soil research.

This gives us an opportunity to meet again and spend time together hacking and developing new ideas around the topic of soil.

Upcoming activities:
4-6 May Soil-Geeking in RandeLab, Schaffhausen, Switzerland (@Pannu i wold love to get you over!)
20-22 July Workshop weekends on the topic of soil and sustainability in Projekt Draussen, Munich, Germany


Nice artistic research project on soil, bacteria, fungi and more by our friends in Slovenia, Saša Spačal and Mirjan Švagelj

hope to connect them and collaborate for our retreats!

Nice short reading section on their research:
_Seeing the Beautiful Intelligence of Microbes
_Biosynthesis of Oxytetracycline by Streptomyces rimosus: Past, Present and Future Directions in the Development of Tetracycline Antibiotics
_Identification of odorous compounds from nine fermentor-cultivated Streptomyces strains.
_Soil Power! The Dirty Way to a Green Planet

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@Saša and Mirjan: would be sooo great to have you at Randelab for some smelling of volatile soil compounds… and more!! :slight_smile:

Sorry for somehow missing these messages. I was quite enthusiastic when I was posting the last time, and then I realized that my ‘advice’ was not very practical at that point. I’m sure it would be fruitful to get our hands dirty with soil and actually build something. At least for me! So yes, I would love to come to Switzerland!

great!! see you @randelab!! :slight_smile:

Marc just showed me this project:
Lets record some radioactive Randesoil!!!

If there is time, I would be more than happy to give a short/long lecture about the scientific basis of chamber measurements, or some other topic. It could be a traditional (boring) one, or it could include some kind of semi-interactive demonstration, or whatever! I could give a presentation for advanced chamber use as well. These kind of presentations I can improvise, although it’s better to know in advance, so things can be prepared a bit. More advanced presentation / explanation / discussion session could happen if there is demand. For presenting the processes of soil-plant-atmosphere interactions or how academic researchers study it, I probably should prepare Powerpoint-slides or something like that in advance.

I have built an experimental Arduino-based demo-chamber that actually has never been used. I would like it to be improved, or then a new system should be built. Probably I should take it with me. At the moment it can be connected to a computer, and the data can be logged via dummy terminal (USB-serial port). It is suitable for good old paper and pen calculations as well.

Hey Pannu

I would love to integrate the arduino based chamber into our-sci, it would be cool to see some collected data. How do you communicate over serial? If you could give me some demo input/output I could write a basic driver.

Take a look at our hello world


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please bring it!! and please send us a list of parts that we need to built one ourselves. it would be great to built 1-2 chambers during the retreat…

‘lecture’ sounds good as well, but i guess the more hands-on the better… :slight_smile:

@manuel our-sci and GOAT sound really interesting as well. you are based in/near NYC?
i guess you are not coming to randelab?!?

@julian I am based in Baden CH, I did not yet order a ticket but would like to contribute something to the workshop. I believe until then we will have the next batch of our reflectometer for soil carbon measurements which could be cool for a demo I think. What’s the best way to get a ticket to support you guys?

just had a video-call with @gbathree and he will send over their first prototype of the new our-sci devices and some other goodies for manuel and myself. so we can give it a test in the “field” also known as forest.

and yes, @manuel, just go onto the campaign and reserve your participation by the reward, and we’ll then jointly use the funds for food, travel, drinks and materials to work on our projects.

cu soon!

also testing this one:

it’s slightly cheaper

Hi @manuel, I don’t have much experience on Arduino programming, I did not write the code below, but something like this should work:

// An example of serial output for Arduino Uno
// I could not actually test this, but it should be something like this. 
void setup()                    
  pinMode(10, OUTPUT);      // defines a digital pin is as output
  pinMode(11, INPUT);       // defines a digital pin as input


void loop()                     
Serial.print("Hello World!"); 

I don’t have the Arduino system with me right now, but in the afternoon I will, so I can check this out, and I can also check your instructions. I modified a simple code that was programmed to the board and converted the whole system into a chamber measurement system. It’s very simple, really.

@Pannu does the arduino read some analog value on pin 11? If you’d like I could show you how to use an Android device to save the measurements you take and visualize / upload them to our webapp for later processing.

We have done an example to demo the overview here:

Don’t worry, we havve a few people in the group, who are quite experienced.
Also i suggest to get some teensy 3.2 boards. it’s a bit more powerful, and our-sci uses it alot. it’s all compatible to the Arduino world. hurray to paul!

I am mostly interested in Bokashi Fermenting, so I got some EMa from a friend to produce Bokashi. I think this is a great way to bring more acidophil mikrobs into the soil. To create more CO2. The topic is quit deep and comming from the TERRA PRETA discussion and i want to dig more into it. Yes, please bring some bokashi starter as well. sharing cultures.

here is a small description of EM (Effective Microbes) in German Though

Die Zusammensetzung von Effektiven Mikroorganismen

EM bestehen aus Vertretern von Milchsäurebakterien, Hefen, photosynthetischen Bakterien (PNSB) und begleitenden Arten. Die EM-Mischung ähnelt einem hochwertigen Sauerteig.

Da die Effektiven Mikroorganismen in vielen Ländern und inzwischen von vielen konkurrierenden Herstellern in eigenen Labors zusammengestellt werden unterscheidet sich die Artenzusammensetzung. So lange die drei Gruppen Milchsäurebakterien, Hefen, und Photosynthesebakterien vertreten sind hat man es mit vollwertigem EM zu tun. Die EM-Kulturen der EMIKO, mit denen wir handeln, kommen aus einem Labor der EMRO-Stiftung in Süddeutschland und werden von der Firma EMIKO in Swisttal-Heimerzheim in der Nähe von Köln zur Starterkultur EM1 zusammengemischt. Aus Kostengründen und zur Aktivierung wird diese Starterkultur EM1 zum EM-a vermehrt. Eine mehrfache Vermehrung ist nicht ratsam da die Qualität dabei stark sinkt oder die Vermehrung völlig schief läuft.

Professor Teruo Higa der Erfinder oder besser Wiederentdecker dieser Mikroorganismengemeinschaft betont das nicht die genauen Arten wichtig sind sondern das die drei Gruppen Milchsäurebakterien, Hefen und Photosynthesebakterien symbiotisch gemeinsam vermehrt werden.

Photosynthesebakterien - PNSB

Für viele der besonderen Stoffwechselleistungen von EM scheinen die zwar mengenmäßig nur gering vertretenen aber extrem vielseitigen Photosynthesebakterien (PNSB) verantwortlich zu sein. Diese Bakterien sind im Boden, Seesedimenten, auf Blättern und in der Rhizomsphäre weit verbreitet und arbeiten oft eng mit anderen Organismen zusammen. Sie ernähren sich quasi von Abfallstoffen und synthetisieren eine Unmenge an Antioxidantien, Vitaminen, Wuchsstoffen und Zuckern die von anderen Mikroorganismen und Pflanzen benötigt werden.


Diese Photosynthesebakterien (PNSB) sind echte Stars in der Mikrobiologie. Es gibt mehrere Genomkartierungsprojekte zu Ihnen. Ihre Fähigkeit zur Bindung von Luftstickstoff wird untersucht, Ihre Möglichkeit Wasserstoff zu produzieren möchte man zur Energiegewinnung einsetzen. Ihre Fähigkeit Giftstoffe abzubauen wie Aromaten (PCB und PAK), chlororganische Verbindungen (Dioxin, DDT) und Kohlenwasserstoffe wie Öl interessiert Umweltsanierer und wird bereits vielfach eingesetzt. Sie sind die heißesten Kandidaten als Vorfahren unserer eigenen Zellkraftwerke, der Mitochondrien (Ja, Sie haben richtig gehört. Wir könnten zur Hälfte aus den Bakterien in EM entstanden sein). Photosynthesebakterien können atmen. Sie können Lignin und viele andere komplexe organische Verbindungen aufspalten. Sie können Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Nitrat und Nitrit benutzen, sie reduzieren Eisenoxid (fressen Rost) und betreiben natürlich manchmal Photosynthese.


Photosynthesebakterien findet man in Süß- und Salzwasser (frei und in Sedimenten), im Boden, in der Rhizomsphäre, auf Blättern, in Güllebecken (wenn der Landwirt Glück hat), bei heißen Quellen, in Schnee und Eis, in Gesteinen und tief in der Erdkruste. Einige Forschergruppen fanden Photosynthesebakterien in Marsmeteoriten und einige Asteroiden da draußen haben einen verdächtigen unerklärlichen Purpurfarbton (Kuiperbeltasteroiden).

Die Photosynthese

Die Photosynthesebakterien in EM betreiben, wenn die Bedingungen stimmen, mit Hilfe Ihres Purpurfarbstoffes Photosynthese. Vorsicht, das ist nicht die übliche grüne Photosynthese. Sie spalten kein Wasser auf und produzieren folglich auch keinen Sauerstoff. Sondern Sie beziehen ihren zur Stoffsynthese benötigten Wasserstoff aus energiearmen und einfachen organischen Substanzen, aber auch aus Schwefelwasserstoff oder direkt aus gelöstem Wasserstoffgas. Die Kohlenstoffquelle ist Kohlendioxid und organische Substanzen. Da diese Photosynthesebakterien nicht den Kraftakt vollbringen müssen Wasser aufzuspalten, können sie viel größere Bereiche des verfügbaren Lichtspektrums nutzen und auch nahes Infrarot in Energie umwandeln (bis ca. 3µm Wellenlänge). Die Energie kommt dabei der Pflanze über den Umweg eines energiereichen und nährstoffreichen Bodens zu Gute (Luftstickstoffbindung, Nährstoffmobilisierung).

Vermehrung der Photosynthesebakterien

So viele Fähigkeiten bekommt man nicht umsonst. Für Bakterien haben unsere Photosynthesebakterien ein Monsterriesengenom. Diese vielen Gene müssen bei jeder Zellteilung kopiert werden. Das hält natürlich auf. Daher vermehren sich Photosynthesebakterien deutlich langsamer als die Milchsäurebakterien und Hefen in EM. Milchsäurebakterien sind die Sprinter, Sie brauchen, wenn sie in Fahrt sind, nur zwanzig Minuten zur Verdopplung. Hefen benötigen zur Verdopplung etwa zwei Stunden. Die für EM wichtigen Photosynthesebakterien brauchen aber deutlich länger. Das ist auch die Hauptschwierigkeit bei der Vermehrung von EM. Der relative Anteil der Photosynthesebakterien geht bei der Vermehrung deutlich zurück.
Milchsäurebakterien und Hefen

Die Milchsäurebakterien in EM sind die Arbeitstiere. Sie sind anteilig am stärksten vertreten, sie vermehren sich am schnellsten und sie sterben am schnellsten. Die Gruppe der Milchsäurebakterien umfasst sehr viele stark verschiedene Arten. Milchsäurebakterien fermentieren die verschiedenen Kohlenhydrate und Zucker und produzieren daraus natürlich Milchsäure und Essigsäure, aber auch verschiedene Vitamine und Proteine. Sie atmen nicht und mögen Sauerstoff und Luft auch nicht sonderlich können aber Sauerstoff tolerieren. Milchsäurebakterien sind aus der Yoghurt-, Sauerkraut- oder Sauerteigherstellung alte Bekannte und ihre veredelnde Wirkung auf Lebensmittel wird allgemein geschätzt. Wo die Milchsäurebakterien nicht weiterkommen springen Hefen und Photosynthesebakterien ein. Wenn Gifte zu knacken sind, wenn spezielle Wuchsstoffe, Enzyme und Hormone gebraucht werden oder komplexere organische Verbindungen aufgearbeitet werden müssen. Hefen werden in der Wein-, Bier- und Brotherstellung benutzt und sie vermehren sich nur wenig langsamer als die Milchsäurebakterien. Sie fressen ebenfalls Kohlenhydrate und Zucker und produzieren z.B. Alkohol, verschiedene Säuren Enzyme und Vitamine (z.B. B-Vitamine) und Antioxidantien. Die EM-Mischung produziert allerdings nur sehr geringe Mengen Alkohol. Hefen können sowohl fermentieren als auch atmen und schützen so die anderen Mikroorganismen in EM vor zu hohen Sauerstoffkonzentrationen. Sie veratmen einfach den vorhandenen Sauerstoff. Das ist auch der Grund für die Hefeschicht die sich meist auf einem EM-Ansatz bildet.

@Manuel, I finally got the chamber system in my hands. I need to do some reverse-engineering on the code and connections. There is a custom circuit board in the system. I hope we can look at it together sometime.

That Android connection sure seems interesting, although I’m quite happy with paper and pencil data transfer method at the moment. :slight_smile:

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@Pannu sure, also, nothing goes over pen and paper :smiley:

To hook your chamber up with the Android app it is actually enough if you know what comes from the serial interface, you don’t even need the firmware as long as the output is always in the same format.

Do you use currently a serial console (maybe from the arduino IDE?) or Hterm (which is one of the better serial terminals) and transfer the results from there to paper?